LNG空温式气化器应用气候分区研究
发布时间：2020-11-09 01:36
进入“十三五”以来,《能源发展“十三五”规划》和《天然气发展“十三五”规划》等多项纲领性文件不断重申和明确天然气作为我国清洁低碳能源体系主体能源之一的战略定位。但在能源体系转型升级的过程中,我国天然气对外依存度高的问题尤为突出,截止2016年进口天然气已超三成,且一半以上采用液化天然气的形式。LNG空温式气化器以周围空气为热源,市场潜在需求量十分庞大,但由于不同地区的空温式气化器在进行设计、选型和配置时缺乏国家标准和气候分区依据,传热状况易恶化,结霜现象频发,市场占有率不高,实际运行效果不好。本文就LNG空温式气化器在我国的应用进行了气候分区。研究探讨了LNG空温式气化器复杂传热过程,从LNG空温式气化器外表面的深冷结霜过程、翅片管空气侧换热过程和翅片管管内沸腾相变换热三个角度进行分析,分别选择了合适的关联式,计算了管内外传热传质相互耦合的动态过程,建立了较为贴切实际的LNG空温式气化器整体传热模型。选用了应用广泛、结构成熟的气化器型号,建立了环境参数与LNG空温式气化器运行切换周期的关系曲线图,对LNG空温式气化器热负荷特征和传热性能进行了全面考虑,并利用主成分分析、聚类分析等方法进行降维,建立了精简的LNG空温式气化器应用气候分区指标体系。对气象数据和地理数据进行了有效处理,提出了多种栅格化思路和插值方法,利用交叉验证和实际验证两种方法进行了对比分析,确定了单指标气候要素高分辨率栅格化的方案,基于Arc GIS实现了单指标气候要素的精细的定量化表达。并进一步利用聚类分析的方法,研究了单气候指标的分类界限,经过叠加融合建立了LNG空温式气化器应用气候分区图。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU996.7
【部分图文】：
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文务的发展力度，并且随着我国加入世界贸易组织，引进液化天然气和海外并购全方展开。如图 1-2 所示，2005-2015 年，我国的天然气消费持续高涨，10 年平均增速16%，是我国全部能源种类消费平均增速的 3 倍左右，被誉为天然气发展起步阶段“黄金十年”。2015 年，受国家宏观经济的增速逐步放缓、国际上原油价格的大幅下跌、煤炭市场低位运行等因素影响，我国天然气消费增速 10 年最低，降为 3.4%[3
图 1-3 2005-2016 年中国天然气对外依存度（数据来源：中国海关总署）LNG 是液化天然气（Liquefied Natural Gas）的简称，是天然气经压缩、冷却后形成的液态混合物。LNG 体积约为同质量标况气体的 1/600，重量仅为同体积水的45%左右，同容积 LNG 车用罐装载的天然气量约是 CNG 储气量的 3 倍[5]。因此，LN广泛用作城镇供气的主气源或调峰气源、汽车加气的燃料、飞机燃料等。LNG 经槽车由接收终端或者液化工厂运送至液化天然气气化站。LNG 必须被气化至气态天然气，且恢复正常温度后才可使用，因此液化天然气气化站的修建是实现气源补给的必经环节，图 1-4 为大多数液化天然气气化站较为通用的工艺流程图。LNG 气化器是液化天然气气化站最为关键的设备之一，应用较为广泛的 LNG 气化器最主要有以下三种：（1）空温式气化器（AmbientAirVaporizer），简称 AAV。AAV 将周围的空气作为热源，基于空气的自然对流或者通过机械装置的强制对流与与气化器翅片管内的液化天然气换热，除了空气的强制对流部分外，没有额外添加的动力源，也无更多的能源消耗。（2）开架式气化器（Off-Road Vaporizer），简称 ORV。ORV 将海水作为热源，
图 1-4 LNG 气化站工艺流程图其中，LNG 空温式气化器将周围的空气作为热源，无需额外的能源或动力消耗相比其他类型的气化器，具有清洁低碳、运行成本低廉等优点，符合《能源发展“三五”规划》中建设清洁低碳现代能源体系的要求，市场潜在需求量十分庞大。然而与其他形式的气化器相比，空温式气化器在国内的实际应用率并不是很高如图 1-5 所示，空温式气化器运行一段时间后，极容易产生结霜状况，恶化了传热能，需要加复热气化器补救，造成能源的浪费。为此，一般液化天然气气化站需要备至少两组气化器，定期进行停机切换及除霜；或者在空温式气化器的下游，再配一台能源消耗式的水浴式气化器，以作为各种环境条件下气化能力不足时的补救源；更有甚者，在部分严寒或者多雾多雨的地区，气候对空温式气化器持续健康运造成的困扰直接导致部分气化站放弃使用这一节能环保的气化装置。导致上述问题的直接原因是我国空温式气化器在设计时，缺乏国家、行业标准气候分区依据，传热系数取固定值，忽略了不同应用地区及一年四季不同时间气候件的不同，传热计算误差大；在选型应用时，规划人员缺少基于气候区划的选型依据只能单纯的依赖设计方提供的方案；在实际运行中，场站一线员工常常依靠口口相的经验，缺乏操作指导和理论依据，气化器的切换周期与气化量、环境空气的参数
【参考文献】
本文编号：2875679
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU996.7
【部分图文】：
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文务的发展力度，并且随着我国加入世界贸易组织，引进液化天然气和海外并购全方展开。如图 1-2 所示，2005-2015 年，我国的天然气消费持续高涨，10 年平均增速16%，是我国全部能源种类消费平均增速的 3 倍左右，被誉为天然气发展起步阶段“黄金十年”。2015 年，受国家宏观经济的增速逐步放缓、国际上原油价格的大幅下跌、煤炭市场低位运行等因素影响，我国天然气消费增速 10 年最低，降为 3.4%[3
图 1-3 2005-2016 年中国天然气对外依存度（数据来源：中国海关总署）LNG 是液化天然气（Liquefied Natural Gas）的简称，是天然气经压缩、冷却后形成的液态混合物。LNG 体积约为同质量标况气体的 1/600，重量仅为同体积水的45%左右，同容积 LNG 车用罐装载的天然气量约是 CNG 储气量的 3 倍[5]。因此，LN广泛用作城镇供气的主气源或调峰气源、汽车加气的燃料、飞机燃料等。LNG 经槽车由接收终端或者液化工厂运送至液化天然气气化站。LNG 必须被气化至气态天然气，且恢复正常温度后才可使用，因此液化天然气气化站的修建是实现气源补给的必经环节，图 1-4 为大多数液化天然气气化站较为通用的工艺流程图。LNG 气化器是液化天然气气化站最为关键的设备之一，应用较为广泛的 LNG 气化器最主要有以下三种：（1）空温式气化器（AmbientAirVaporizer），简称 AAV。AAV 将周围的空气作为热源，基于空气的自然对流或者通过机械装置的强制对流与与气化器翅片管内的液化天然气换热，除了空气的强制对流部分外，没有额外添加的动力源，也无更多的能源消耗。（2）开架式气化器（Off-Road Vaporizer），简称 ORV。ORV 将海水作为热源，
图 1-4 LNG 气化站工艺流程图其中，LNG 空温式气化器将周围的空气作为热源，无需额外的能源或动力消耗相比其他类型的气化器，具有清洁低碳、运行成本低廉等优点，符合《能源发展“三五”规划》中建设清洁低碳现代能源体系的要求，市场潜在需求量十分庞大。然而与其他形式的气化器相比，空温式气化器在国内的实际应用率并不是很高如图 1-5 所示，空温式气化器运行一段时间后，极容易产生结霜状况，恶化了传热能，需要加复热气化器补救，造成能源的浪费。为此，一般液化天然气气化站需要备至少两组气化器，定期进行停机切换及除霜；或者在空温式气化器的下游，再配一台能源消耗式的水浴式气化器，以作为各种环境条件下气化能力不足时的补救源；更有甚者，在部分严寒或者多雾多雨的地区，气候对空温式气化器持续健康运造成的困扰直接导致部分气化站放弃使用这一节能环保的气化装置。导致上述问题的直接原因是我国空温式气化器在设计时，缺乏国家、行业标准气候分区依据，传热系数取固定值，忽略了不同应用地区及一年四季不同时间气候件的不同，传热计算误差大；在选型应用时，规划人员缺少基于气候区划的选型依据只能单纯的依赖设计方提供的方案；在实际运行中，场站一线员工常常依靠口口相的经验，缺乏操作指导和理论依据，气化器的切换周期与气化量、环境空气的参数
【参考文献】
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相关博士学位论文 前2条
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本文编号：2875679
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