LNG冷能用于有机朗肯循环和冷库模拟研究

发布时间：2017-05-22 18:11

  本文关键词：LNG冷能用于有机朗肯循环和冷库模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：常压下LNG气化成气态天然气的过程中可释放约830k J/kg的冷量,通常情况下,该冷能一般由海水带走,不但增加能耗(海水泵耗功),而且气化装置附近会产生“冷雾”造成冷污染。因此,冷能利用可以有效促进节能减排,同时其多种利用方式(主要包括空气分离、发电、冷库等工艺)还可补足传统工艺的不足,有广阔的市场前景。针对LNG先加压后气化和先气化后加压两种方式,经Hysys模拟定量分析得出LNG先气化后加压方式所需耗功量为先加压后气化方式的21.87倍。进而讨论不同压力下LNG输出冷量、冷?和换热器换热系数,模拟结果显示随LNG再气化压力增加,LNG输出冷量线性递减,LNG输出冷?呈二次曲线递减,而LNG换热器UA值先增后减,呈倒U型。利用Hysys中现成的单元操作建立回热式有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,简称ORC)模型,比较分析13种流体后选取Propane作为循环工质。系统模拟主要分析蒸发压力、冷凝压力、膨胀机进气过热度、工质流量和回热器能效对系统性能(主要有烟气排放温度、LNG出口温度、系统净输出功、系统?效率)的影响,结果显示亚临界ORC系统和超临界ORC系统中蒸发压力对系统性能影响不同。系统优化部分以系统净输出功为目标函数,利用遗传算法得到最优解。与传统电压缩氨制冷系统相比,利用LNG冷能的冷库系统采用工质泵代替压缩机来驱动系统,节省大量的能耗,经Hysys建模定量比较得出,以冷库设计冷负荷279.3k W和设计温度-20°C为基准,利用LNG冷能冷库系统相比传统电压缩氨制冷系统可节省耗功135.9k W,且系统?效率是后者的2倍。以氨作为中间冷媒且采用冷藏库和冷冻库并联方式建立起LNG制冷冷库系统。由热力学分析得出系统COP为1.82,?效率为80.2%,系统?损79.8%在LNG换热器处,且该冷库系统COP和?效率均随LNG气化压力增加而增大;由经济性分析得出该项目动态投资回收期为4.83年。
【关键词】：LNG 冷能利用 Hysys ORC 冷库
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE64;TB657.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义10-17
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题研究的目的和意义10
• 1.1.3 LNG冷能利用研究现状10-17
• 1.2 研究现状分析以及待研究问题的提出17-18
• 1.3 本课题主要研究内容18-20
• 第2章 化工过程模拟和优化以及Hysys软件介绍20-25
• 2.1 化工过程模拟20-21
• 2.1.1 过程系统模拟20-21
• 2.2 化工过程的优化21-23
• 2.2.1 构建待优化问题21-22
• 2.2.2 优化理论和方法22-23
• 2.3 Hysys软件简介23-25
• 第3章 LNG再气化过程模拟研究25-41
• 3.1 LNG热力学分析25-27
• 3.1.1 LNG物性计算方法25-26
• 3.1.2 LNG物理?分析26-27
• 3.2 LNG再气化过程模拟研究27-35
• 3.2.1 两种LNG再气化过程27-28
• 3.2.2 LNG组成和物性参数28-29
• 3.2.3 Hysys模型参数设置29-31
• 3.2.4 模拟结果31-34
• 3.2.5 模拟结果分析34-35
• 3.3 不同压力下LNG换热模拟研究35-40
• 3.3.1 LNG输出冷量35-36
• 3.3.2 LNG输出冷?36-37
• 3.3.3 LNG换热器换热系数37-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 利用LNG冷能的有机朗肯循环模拟和优化41-61
• 4.1 单级回热式ORC系统41-48
• 4.1.1 系统描述41-43
• 4.1.2 系统热力学分析43-44
• 4.1.3 热源和冷源44-45
• 4.1.4 工质选取45-48
• 4.2 各系统独立变量对ORC系统性能的影响48-57
• 4.2.1 蒸发压力对系统性能影响48-51
• 4.2.2 冷凝压力对系统性能影响51-53
• 4.2.3 膨胀机进口工质过热度对系统性能影响53-54
• 4.2.4 工质/LNG流量比对系统性能影响54-55
• 4.2.5 回热器能效对系统性能影响55-57
• 4.3 ORC系统优化57-59
• 4.3.1 Hysys自动化57
• 4.3.2 目标函数和决策变量57
• 4.3.3 优化步骤57-58
• 4.3.4 优化结果和讨论58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章LNG冷能用于冷库系统模拟研究61-87
• 5.1 采用电压缩氨制冷与LNG冷能制冷的冷库性能比较61-69
• 5.1.1 电压缩氨制冷系统61-65
• 5.1.2 LNG冷能冷库系统65-69
• 5.2 冷库设计69-73
• 5.2.1 冷库规模69-70
• 5.2.2 冷库冷负荷70-73
• 5.3 LNG制冷系统73-85
• 5.3.1 系统设计73-74
• 5.3.2 模型建立74-76
• 5.3.3 热力学分析76-79
• 5.3.4 不同LNG气化压力下系统COP和?效率79-80
• 5.3.5 经济性分析80-85
• 5.4 本章小结85-87
• 结论87-89
• 附录89-91
• 参考文献91-96
• 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果96-98
• 致谢98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：386474