目前天然氣占國內(nèi)能源消費(fèi)的比重越來越大,由于管道氣供應(yīng)不足,我國進(jìn)口了大量的液化天然氣（LNG）。大型的LNG氣化站冷能利用研究廣泛,在氣化站建設(shè)時就同期規(guī)劃了冷能利用項目。中小型氣化站冷能利用研究較少,常采用空浴式氣化器進(jìn)行氣化,除了造成資源浪費(fèi),在站內(nèi)也容易形成冷霧,會腐蝕站內(nèi)設(shè)備,影響工作人員身體健康。對LNG冷能進(jìn)行有效利用是保證LNG產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的前提。本文采用數(shù)值模擬與理論分析相結(jié)合的方法,對中小型LNG氣化站冷能利用進(jìn)行研究。本文基于中小型氣化站的特點,研究并篩選出合適的冷能利用方式。根據(jù)氣化站區(qū)位特點（周邊有無工業(yè)余熱）,提出不同的冷能利用方案。對于有工業(yè)余熱可以利用的中小型氣化站,以工業(yè)余熱為熱源,以LNG為冷源,提出了兩種LNG冷能用于朗肯循環(huán)發(fā)電和CO₂液化回收的新流程,并對流程進(jìn)行了模擬和性能分析;對于無工業(yè)余熱可以利用的中小型氣化站,提出了一種LNG冷能與太陽能聯(lián)合發(fā)電循環(huán)流程,并對其進(jìn)行模擬和性能分析。得到的結(jié)論如下:對于周邊有工業(yè)余熱可利用的中小型氣化站,提出的流程1和2?效率最高可達(dá)到49.70%和51.03%,對應(yīng)的比功為23... 

【文章來源】：長江大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

009年～2016年我國LNG進(jìn)口量Figure1-1ImportsofLNGinChinafrom2009to2016

第1章緒論21.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀為確保LNG產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，多國都建設(shè)了冷能利用項目。日本冷能利用的歷史悠長，迄今約為40年，冷能主要用于發(fā)電、空氣分離和冷庫等項目。法國、韓國、日本建設(shè)了冷能發(fā)電、空氣分離、低溫冷庫等項目[5]。中國、美國和俄羅斯等國家也相繼建設(shè)多種LNG冷能利用項目。直至2018年11月，中國、日本、美國等62個國家在全球約建設(shè)了298座LNG接收站。1.2.1冷能發(fā)電LNG冷能發(fā)電包括直接發(fā)電法和間接發(fā)電法。冷能直接發(fā)電包括直接膨脹法、朗肯循環(huán)法、聯(lián)合循環(huán)法、布雷頓循環(huán)法等；間接發(fā)電法是利用冷能冷卻燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)口空氣溫度，從而增加燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功。日本國內(nèi)的LNG冷能約有70%用于發(fā)電，主要采用直接膨脹發(fā)電法和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電法，是世界上冷能利用率較高的國家。1.2.1.1直接發(fā)電法（1）直接膨脹法工藝流程如圖1-2，通過低溫泵將LNG增壓至較高壓力后經(jīng)過換熱器升溫氣化，氣體通過透平膨脹機(jī)膨脹做功，將LNG壓力能轉(zhuǎn)化為電能，主要是利用了LNG的壓力。使用多級膨脹流程可以改善系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)的凈發(fā)電量和效率[6]。直接膨脹法流程簡單、占地面積小，但是冷能利用率較低，通常與其他發(fā)電方式結(jié)合使用。圖1-2直接膨脹工藝流程圖Figure1-2Flowchartofdirectexpansionprocess（2）朗肯循環(huán)法工藝流程如圖1-3，利用低沸點的中間介質(zhì)，以LNG冷源和自然熱源（空氣、太陽能、地?zé)崮埽┗蚴侨斯嵩矗üI(yè)中低溫余熱）的溫差驅(qū)動二次冷媒的朗肯循環(huán)，將LNG的低溫轉(zhuǎn)化為電能，朗肯循環(huán)發(fā)電法是LNG冷能最常用的發(fā)電方式，發(fā)電效率高于直接膨脹發(fā)電法，但是流程較為復(fù)雜，另

第1章緒論3外LNG高于冷媒冷凝溫度的那部分深冷沒有得到利用，限制了LNG冷能的利用率。圖1-3朗肯循環(huán)工藝流程圖Figure1-3Rankinecycleprocessflowchart（3）聯(lián)合循環(huán)法工藝流程如圖1-4，經(jīng)低溫泵增壓后的LNG與循環(huán)介質(zhì)換熱，液化后的低溫介質(zhì)經(jīng)工質(zhì)泵增壓后與自然熱源或是人工熱源換熱氣化，氣化后的介質(zhì)經(jīng)過透平膨脹機(jī)膨脹作功。換熱后的LNG升溫氣化后經(jīng)透平膨脹機(jī)膨脹作功。聯(lián)合循環(huán)法可以較為充分利用LNG的壓力和低溫，冷能利用率高于單一的直接膨脹法和朗肯循環(huán)法，但是流程設(shè)備的復(fù)雜性較高。圖1-4聯(lián)合循環(huán)工藝流程圖Figure1-4ProcessFlowChartofCombinedCycle（4）布雷頓循環(huán)法工藝流程如圖1-5，LNG經(jīng)低溫泵增壓后在換熱器中與氮?dú)鈸Q熱，降溫后的氮?dú)饨?jīng)壓縮機(jī)增壓至較高壓力在換熱器中與工業(yè)余熱換熱升溫，高溫高壓的氮?dú)膺M(jìn)入透平膨脹機(jī)作功，膨脹后的乏氣被LNG冷卻降溫。與氮?dú)鈸Q熱后的LNG部分氣化再與工業(yè)余熱換熱后變成高溫氣體后再進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹作功。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]LNG衛(wèi)星站冷熱電聯(lián)產(chǎn)工藝研究[D]. 張自波.西南石油大學(xué) 2016
[3]低溫有機(jī)物朗肯循環(huán)實驗研究[D]. 謝攀.華中科技大學(xué) 2016
[4]LNG冷能用于液體C02及干冰制備過程工藝開發(fā)及優(yōu)化[D]. 趙建河.華南理工大學(xué) 2015
[5]LNG輕烴回收技術(shù)研究及其過程分析[D]. 何友祥.西安石油大學(xué) 2015
[6]LNG冷能用于冷庫—冷水的聯(lián)合技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用研究[D]. 楊春.華南理工大學(xué) 2014
[7]利用LNG冷能的朗肯循環(huán)系統(tǒng)改進(jìn)研究[D]. 崔國彪.西南石油大學(xué) 2014
[8]液化天然氣（LNG）冷能發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化研究[D]. 楊紅昌.北京工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3601941