双燃料发动机LNG供气系统集成优化及气化性能仿真研究

发布时间：2017-09-14 04:09

  本文关键词：双燃料发动机LNG供气系统集成优化及气化性能仿真研究

  更多相关文章： LNG 供气系统 监控系统 Aspen plus 气化流程

【摘要】：随着能源价格的高涨和环境污染问题日益突出,LNG作为清洁、高效的燃料越来越受到市场青睐,而船舶每年需要消耗大量石油燃料,以LNG作为燃料的船用双燃料发动机也越来越受到各大船舶公司的重视,成为主要研究和发展的对象,其供气系统也必将迎来快速的发展阶段。本文以上海沪东重机有限公司试车台用LNG供气系统项目为背景,设计一套为ME-GI型船用发动机提供燃气的高压供气系统。针对存储在低温储罐内的LNG,通过输送泵输送给LNG高压泵,高压泵再根据主机负荷将LNG加压到相应的压力后进行加热气化进入主机的工作流程,研究双燃料发动机LNG供气系统工艺设备集成优化。以功能要求为依据,对供气系统进行模块划分,分析研究供气系统的各个模块的功能、特点、实现方法及所需设备,完成主机供气任务对各个子系统协同工作的要求,完成复杂供气系统的集成优化。结合各模块基本原理设计,对供气系统进行气化所需换热量计算、锅炉能力计算、LNG储罐容积计算、通风系统能力计算及管路设计等,从而完成供气系统设计。为了控制船用双燃料发动机LNG气化流程的出口温度,进而控制双燃料发动机的燃烧性能及燃烧效率,基于Aspen plus建立LNG气化装置的仿真模型。以ME-GI型主机的实际数据为输入,通过调用相关的热力学方法和设备模块,计算得出气化流程主要设备参数,与实际计算结果作对比,验证了模型的可行性。同时对VAP(Vaporizer)中的GW(Glycol Water)进口温度、GW出口温度、VAP中LNG进口压力、LNG中甲烷浓度等运行参数进行模拟计算,得出各参数对LNG气化流程出口温度、VAP换热面积及换热量的影响规律,依此加强温度控制,并为VAP的节能选型提供依据,为各型船用双燃料发动机LNG气化流程的优化设计提供重要的理论基础。。最后,结合LNG供气系统的实际监控需求,给出了监控系统的具体设计方案,并对监控系统的硬件和软件进行了选型和配置,为ME-GI型主机供气系统设计提供依据。
【关键词】：LNG 供气系统 监控系统 Aspen plus 气化流程
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 项目背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势14-17
• 1.2.1 国外发展现状14-16
• 1.2.2 国内发展现状16-17
• 1.3 论文研究内容17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第2章 双燃料发动机工作原理及供气系统工作流程19-23
• 2.1 ME-GI双燃料发动机工作原理19-21
• 2.1.1 ME-GI型双燃料发动机燃气系统19-20
• 2.1.2 ME-GI双燃料发动机燃气模式工作过程20-21
• 2.2 供气系统工作流程21
• 2.3 气化性能研究软件选择21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 双燃料发动机LNG供气系统集成优化及系统设计23-55
• 3.1 双燃料发动机LNG供气系统集成优化思路23-24
• 3.2 供气系统主要组成模块功能及设计需求24-35
• 3.2.1 主机总体设计需求24
• 3.2.2 存储模块24-26
• 3.2.3 增调压模块26-28
• 3.2.4 加热气化模块28-30
• 3.2.5 阀组模块30-31
• 3.2.6 惰性气体吹扫模块31-32
• 3.2.7 通风模块32-33
• 3.2.8 燃烧模块33-34
• 3.2.9 系统集成其他设备34-35
• 3.3 各模块集成工作流程35
• 3.4 供气系统设计计算35-53
• 3.4.1 主要输入参数35-36
• 3.4.2 汽化器换热计算36-38
• 3.4.3 燃烧模块计算38-39
• 3.4.4 储罐计算39-43
• 3.4.5 通风能力计算43
• 3.4.6 管路设计43-53
• 3.5 本章小结53-55
• 第4章 基于Aspen plus的双燃料发动机LNG气化流程仿真研究55-69
• 4.1 LNG气化流程相关工质物性方法选取55-60
• 4.1.1 SRK方程55-56
• 4.1.2 LKP方程56-60
• 4.2 气化工艺流程模型选择与模拟60-63
• 4.2.1 物质、单位及物性方法设置60
• 4.2.2 各模块模型建立60-61
• 4.2.3 参数设置61-62
• 4.2.4 模拟计算结果62-63
• 4.3 软件模拟与实际计算结果对比63
• 4.4 模拟结果热力学分析63-67
• 4.4.1 汽化器GW进口温度的影响63-64
• 4.4.2 汽化器GW出口温度的影响64-65
• 4.4.3 LNG汽化器进口压力的影响65-66
• 4.4.4 LNG甲烷浓度的影响66-67
• 4.5 结论67-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第5章 双燃料发动机LNG供气系统监控系统设计69-77
• 5.1 监控系统设计思路69
• 5.2 监控系统功能需求分析69-72
• 5.3 监控系统总体结构设计72-74
• 5.4 监控系统的配置74-76
• 5.5 本章小结76-77
• 结论与展望77-79
• 结论77-78
• 展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读学位期间发表的学术论文83-85
• 致谢85

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本文编号：847782