本文關鍵詞：小型撬裝式BOG再液化裝置的研發(fā)與實驗測試

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【摘要】：LNG作為天然氣的一種重要儲運方式和貿易形式,目前受到了廣泛關注。常壓下,LNG為-162℃的低溫液體。由于不可避免的漏熱,儲罐內的LNG不斷蒸發(fā)產生BOG(Boiled Off Gas),使得儲罐內壓力升高。當LNG儲罐內壓力超過安全壓力時,需要進行BOG的放散,這就造成了能源的浪費;而且儲罐壓力的升高會引起LNG蒸發(fā)率升高,不利于LNG的儲存;此外,BOG的放散會破壞大氣層,同時也存在安全隱患。大型LNG船和LNG接收站的BOG產量大,采用傳統的基于氮膨脹制冷循環(huán)或MRC制冷流程的BOG再液化裝置可對其進行有效回收,并有著較好的經濟性。但是,對于陸上中小型LNG儲運裝置,如LNG/CNG加氣站、LNG槽車等,由于BOG產量較少,采用傳統的BOG再液化裝置進行BOG回收的流程復雜、設備繁多、造價高且經濟性很差。本文提出了一種利用最新研發(fā)的大功率同軸型脈管制冷機驅動的小型撬裝式BOG再液化裝置的方案,該裝置適用于陸上中小型LNG儲運裝置的BOG再液化回收,具有結構緊湊、設備簡單、可移動拆卸和經濟性好等優(yōu)點。首先,對小型撬裝式BOG再液化裝置的BOG和氮氣處理量、管路壓降和經濟性能進行了理論的計算和分析。計算結果表明:裝置處理BOG的能力達到113~188kg/d,處理N2的能力達到101~117kg/d;LNG回流管路的壓降為2658.1pa,液氮回流管路的壓降為2606.2pa;裝置的成本回收年限為1.4~2.9年。隨后,對小型撬裝式BOG再液化裝置的流程進行了詳細設計,完成了實驗樣機的搭建,對實驗樣機進行了系統的氮氣液化實驗和液氮回流實驗,分析了工作電壓和工作壓力對制冷機冷頭溫度、電機功率、杜瓦內氣體溫度和凈制冷功率的影響,驗證了再液化系統無泵循環(huán)的可行性;基于前期的實驗測試結果,對裝置進行了優(yōu)化并完成了實驗測試,對裝置優(yōu)化前后的制冷性能進行了詳細的對比。實驗結果表明:小型撬裝式BOG再液化裝置的凈制冷功率從優(yōu)化前的268W@80K提高至優(yōu)化后的438W@80K。最后,在LNG加氣站對小型撬裝式BOG再液化裝置進行了現場的測試實驗。現場運行結果顯示:小型撬裝式BOG再液化裝置具有良好的穩(wěn)定性、可靠性和安全性,其日均BOG再液化量達到106kg/d,凈制冷量達到550W@120K以上。
【關鍵詞】：大功率脈管制冷機 再液化裝置 撬裝式 BOG LNG
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE97
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 研究背景和意義12-16
• 1.1.1 全球能源市場的現狀及發(fā)展趨勢12-13
• 1.1.2 全球天然氣工業(yè)的現狀及發(fā)展趨勢13
• 1.1.3 中國天然氣工業(yè)的發(fā)展現狀及趨勢13-14
• 1.1.4 天然氣儲運行業(yè)的現狀及發(fā)展趨勢14-16
• 1.2 BOG回收技術的研究現狀16-20
• 1.2.1 常規(guī)BOG再液化裝置16-18
• 1.2.2 接入管網18-19
• 1.2.3 壓縮至CNG19
• 1.2.4 大功率制冷機液化19-20
• 1.3 本文研究內容20-21
• 第二章 小型撬裝式BOG再液化裝置的設計計算及經濟性分析21-36
• 2.1 LNG的物性簡介22-26
• 2.1.1 LNG飽和溫度隨壓力的變化23
• 2.1.2 天然氣氣化潛熱（g）隨壓力的變化23-24
• 2.1.3 過熱天然氣（273K）顯熱隨壓力的變化24
• 2.1.4LNG的密度隨壓力的變化24-25
• 2.1.5 飽和天然氣的密度隨壓力的變化25
• 2.1.6 過熱天然氣（273K）密度隨壓力變化曲線25-26
• 2.2 小型BOG再液化裝置的液化能力計算26-28
• 2.2.1 處理飽和BOG的能力計算27
• 2.2.2 處理 273K過熱BOG的能力計算27-28
• 2.3 小型BOG再液化裝置回流管路壓降計算28-31
• 2.3.1 管道流動摩擦阻力29
• 2.3.2 彎頭阻力29-30
• 2.3.3 變徑接頭阻力30-31
• 2.4 小型BOG再液化裝置經濟性分析31
• 2.5 小型BOG再液化裝置處理氮氣的能力計算與分析31-33
• 2.6 液氮回流實驗管路壓降計算與管路設計33-35
• 2.6.1 管道流動摩擦阻力33-34
• 2.6.2 彎頭阻力34-35
• 2.7 小結35-36
• 第三章 小型撬裝式BOG再液化裝置的性能測試36-62
• 3.1 氮氣液化實驗裝置36-42
• 3.1.1 大功率脈管制冷機37-39
• 3.1.2 制冷機控制器39-40
• 3.1.3 真空液化杜瓦40-41
• 3.1.4 高壓氮氣鋼瓶41
• 3.1.5 溫度傳感器41-42
• 3.1.6 壓力傳感器42
• 3.1.7 數據采集裝置42
• 3.1.8 氣體管路與閥門42
• 3.2 氮氣液化性能測試結果42-50
• 3.2.1 工作壓力 0.40MPa時的性能測試43-46
• 3.2.2 不同工作電壓下制冷機的性能對比46-48
• 3.2.3 不同工作壓力下液化性能的對比48-50
• 3.3 小型BOG再液化系統的優(yōu)化50-52
• 3.4 優(yōu)化后的小型BOG再液化系統的性能測試52-57
• 3.4.1 真空降溫實驗52-53
• 3.4.2 不同工作電壓下的降溫實驗53-55
• 3.4.3 優(yōu)化后小型BOG再液化裝置的氮氣液化實驗55-57
• 3.5 液氮回流實驗裝置57-59
• 3.6 液氮回流實驗結果59-61
• 3.7 小結61-62
• 第四章 小型撬裝式BOG再液化裝置的現場運行62-73
• 4.1 LNG加注站介紹62
• 4.2 小型BOG再液化裝置運行現場介紹62-63
• 4.3 現場運行實驗63-71
• 4.3.1 第一次運行64-68
• 4.3.2 第二次運行68-71
• 4.4 小結71-73
• 第五章 結論與建議73-75
• 5.1 結論73-74
• 5.2 建議74-75
• 參考文獻75-78
• 致謝78-79
• 攻讀學位期間的學術成果79

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1 談震;方江敏;黎志昌;;LNG船用BOG再液化工藝系統效能優(yōu)化[J];低溫工程;2011年05期

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1 祝鐵軍;小型撬裝式BOG再液化裝置的研發(fā)與實驗測試[D];上海交通大學;2015年

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本文編號：968009