LNG卫星站冷能发电微型化工艺研究设计

发布时间：2020-10-14 15:54

　　 随着环境问题成为全球性问题,天然气的发展举世瞩目。近几年,特别是LNG卫星站以星火燎原式的粗犷式发展存在的弊端不断浮现,导致LNG卫星站冷能浪费、日常运营所需电力欠缺、卫星站自身监控系统及智能化升级乏力等现象司空见惯。因此有必要对LNG卫星站的发展现状及发展需求进行进一步地梳理,并针对其中部分问题采取进一步地深入研究、开发,提出相应的解决方案。本文论述了国内当前LNG卫星站发展现状,尤其是LNG卫星站冷能发电现状及LNG卫星站后续发展存在的问题和弊端。基于LNG卫星站现有条件,研究、设计、开发出两种适用于LNG卫星站冷能发电微型化工艺。在研究、设计LNG卫星站冷能发电工艺微型化基础之上,经比选采用丁烷作为循环工质,再通过透析单因素对系统发电量变化率的角度为后续系统化方案设计提供理论指导,得出单因素对系统发电量变化率的排序为:工质的蒸发压力与冷凝压力之比工质的蒸发温度LNG质量流量。在LNG进口温度分别为-155℃,出口温度为-140℃,流量为460kg/h,工质蒸发压力为150kPa,冷媒的蒸发温度为11℃,气体马达出口绝对压力为101.4kPa,流量为时80kg/h,发电量为99.86W。在研究、设计LNG卫星站冷能发电工艺微型化基础之上,对工艺中的关键设备进行特殊的选型与结构设计,在气体马达叶轮前后压差小的条件下采用管道内置发电结构,在气体马达叶轮前后压差大的条件下采用管道外置发电结构。因地制宜的在满足发电需求时,实现整套发电微型化工艺低成本、占用空间小、与原有工艺无缝衔接。以国内某LNG卫星站为工况背景,结合LNG冷能发电微型化工艺方案二进行了工程化设计,并对该工程化方案进行工艺流程设计、逻辑控制设计、关键设备选型、系统操作弹性分析、智能化分析、投资成本分析等可行性分析。结果表明,采用该工程化方案在LNG质量流量为1.3t/h-2.2t/h,循环冷媒的质量流量为0.23t/h,冷凝器和蒸发器垂直方向的距离为2.5m时,能够发出电量98W,满足场站气化系统的用电需求。文中设计的LNG卫星站冷能发电微型化工艺存在着冷能利用率不高、发电量有待进一步提升的不足,后期需要对内置发电装置进行进一步优化改善提升发电量,以供给更多用电设备,助力解决、完善LNG卫星站监控系统及智能化升级。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB69
【部分图文】：

NG 冷能发电研究现状常见 LNG 冷能发电现状NG 冷能用于发电的原理是利用一种工质把 LNG 具有冷能进行吸收，进而转移中，吸收冷量之后的工质会被液化，然后再通过液体泵增压，紧接着被加压后会被进一步地加热气化，此时此刻的工质具有一定的做功能力，再把具有做功气态工质通入气轮机中膨胀做功，连轴带动发电机进行发电[5]。般常见的 LNG 冷能发电工艺主要有：直接膨胀法、低温朗肯循环法、低温n 法、联合法以及多级复合循环法[6]。1）直接膨胀法接膨胀法在所有的 LNG 冷能发电工艺中及发电原理中都是最简单的方法，即G 本身的压力能进行发电[7-9]，具体工艺见图 1-2。

种 LNG 冷能发电工艺的优点是过程简单，所需设备较少、投资少，整体运行较低；缺点是 LNG 冷能回收利用率太低，对外做功很少，1tLNG 在一定条件量约为 20kWh，整合计算冷能利用率仅为 24%[10]；其次天然气下游用户必须户，故很少采用这种方式单独发电。2）低温 Brayton 法温 Brayton 法进行 LNG 冷能发电时，循环工质会被加压变成高压气体，这就要具有相对较低的露点，使得工质自身在整个发电循环过程中没有发生相变[11-此、在进行低温 Brayton 法发电时通常会选用 N2作为循环冷媒，在 N2进入压和从储罐出来的 LNG 首先经过第一次换热，经换热后的 N2在经过压气机增样压气机单位增压比功耗将会相对减少，加压后的 N2再经过海水或者余热加入膨胀机进行做功，连轴带动发电机一起发出电力，做工后的低压、低温 N2罐出来的 LNG 进行换热，完成一个循环。具体工艺见图 1-3：

第一章 绪论低温朗肯循环法与低温 Brayton 循环发在工艺上有类似之处，低温朗肯循环法是G 气化过程中的冷量通过冷凝器存储到循环工质上，循环工质经过工质泵加压后预热器、蒸发器和热源（一般为海水）换热后，变为具有做功能力的高温、高压体，具有做功能力的气体工质再被引入膨胀机做功连轴带动发电机发电。经膨胀功后的气体为湿蒸汽，此湿蒸汽与 LNG 换热后变为液态进入工质泵，完成整个循]。具体工艺图见 1-4：
【参考文献】

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本文编号：2840875