LNG冷能用于污水处理综合系统的模拟研究

发布时间：2020-07-19 18:38

【摘要】：为缓解温室效应,清洁能源得到了大力推广,天然气作为重要的清洁燃料越来越受到欢迎。液化天然气(LNG)是天然气常见的储运方式,在LNG的气化过程中会释放大量冷能。近年来,随着我国经济的发展,污水排放量日益增多,污水处理技术不断革新。其中冷冻法和超临界二氧化碳污水处理法为新兴的污水处理法,两者皆能高效的处理生活及工业废水,但在处理过程都需要消耗大量冷能,且需要稳定的冷源。若将LNG冷能用于冷冻法和超临界二氧化碳污水处理法,不仅可以节省污水处理的成本,还可避免LNG气化过程对周边环境造成冷污染。基于此,本文构建了直接和间接利用LNG冷能处理污水的系统。其中,直接利用系统是将LNG冷能用于污水处理和空调,系统通过冷冻法处理污水,并通过冰蓄冷的方式储存LNG冷能用于周边建筑空调供冷。本文对该系统不同压力的工况进行了研究,发现LNG气化压力越高,系统?效率越高,当LNG气化压力为4.0 MPa时,系统的?效率为27.1%。若系统采用相变冷媒,则可在略微降低?效率的情况下大量减少冷媒流量,节省系统空间;若系统采用梯级利用,则?效率可提高至35%。本文构建的LNG冷能间接利用系统是LNG富氧燃烧电厂与超临界流体污水处理的结合,系统将电厂烟气中的二氧化碳进行捕获收集,并制取超临界二氧化碳,通过超临界二氧化碳的萃取效应进行污水处理。系统采用富氧燃烧联合循环发电,并且实现了电厂的零碳排放。通过对系统进行工况优化,系统的总发电效率可达69.4%,净效率为47.1%。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

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图 1-1 LNG 冷能用于冰蓄冷空调工艺流程图[28]杜琳琳等人研究了将 LNG 卫星站的冷能用于冰蓄冷空调的系统，该系统分为两个部分，分别为冷能回收系统以及储存利用系统。文中以某 LNG 卫星站为实例，并将 LNG 冷能供给附近 300 米的一栋楼宇式建筑。系统的流程如图 1-2 所示，在 LNG卫星站内根据用冷用户的需求将 LNG 冷能置换出来，采用多级换热的方式将冷量传递给空调系统，空调采用冰蓄冷的形式，解决 LNG 气化时间与空调用冷时间不一致的问题[29]。

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图 1-1 LNG 冷能用于冰蓄冷空调工艺流程图[28]人研究了将 LNG 卫星站的冷能用于冰蓄冷空调的系统，该系为冷能回收系统以及储存利用系统。文中以某 LNG 卫星站为供给附近 300 米的一栋楼宇式建筑。系统的流程如图 1-2 所示，用冷用户的需求将 LNG 冷能置换出来，采用多级换热的方式，空调采用冰蓄冷的形式，解决 LNG 气化时间与空调用冷时

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其所对应的运行策略。研究结果表明，站内空调系统采用定流量的方式要量方式，原因是采用定流量方式后，系统调节复杂性大大降低，更具有实值[30]。于 LNG 电厂，罗鹏等提出了一种利用 LNG 冷能的三塔空分系统。文中lus 软件对系统进行了模拟，研究结果表明利用 LNG 冷能的空分流程成相比常规空分流程功耗减少了 50%以上，且高压氧气的生产功耗相比常规降低了 17.5%。文中还指出，空分之后的液氧可用于电厂的富氧燃烧发电电厂发电的净效率[31]。永强等人研究了 LNG 电厂中利用 LNG 冷能捕获二氧化碳的集成系统。流程图如图 1-3 所示，系统中采用朗肯循环与二氧化碳近零排放动力循环作为朗肯循环的介质，而烟气二氧化碳通过利用 LNG 冷能进行捕获，剩G 冷能用于发电。研究结果表明，采用集成系统后，LNG 冷能利用效高到 55.7%[32]。

【参考文献】