LNG-FSRU再气化系统及冷能利用研究

发布时间：2017-11-03 05:04

  本文关键词：LNG-FSRU再气化系统及冷能利用研究

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【摘要】：LNG-FSRU(LNG浮式储存再气化装置)是一种优点突出的新型海上LNG接受终端,近年来在全球范围内迅速发展。再气化系统是其关键部分,与陆上接受终端再气化系统不同;LNG-FSRU上有限的安装空间、多变的海上作业环境,对再气化系统的稳定性、可靠性和结构紧凑性等提出了更高要求。LNG再气化过程功能需求量大,同时释放巨大冷能(8MPa压力下每千克LNG气化升温至25℃释放约730kJ冷能),若能将这部分冷能合理、有效用于发电,则LNG-FSRU便可成为一种集天然气外输与电能供给于一体的海上能源站。查阅、分析并总结大量国内外文献,了解LNG-FSRU再气化系统的技术现状及发展趋势。以中间介质式再气化系统为主要研究对象,研究分析了系统运行特性,并就以低温朗肯循环为技术手段的冷能利用系统展开探究。对于中间介质式再气化系统,在R290、R600a、R717、R12四种工质中,R290综合性能良好,为优选工质。系统运行过程中,LNG气化压力越高海水消耗质量和R290循环质量均越小,这对减小系统模块空间占用率有积极意义。再气化系统中LNG高压泵的耗功较大,气化压力为8MPa和10MPa时,其耗功在系统总耗功中占比分别为45.9%和53%。LNG气化器出口天然气温度直接决定其热负荷,兼顾系统经济性和运行可靠性,认为LNG气化器热负荷占系统总热负荷的70%-80%较合适。此外,适当降低R290工作压力,可减小其与LNG的质量倍率。对于单级低温朗肯循环冷能利用式再气化系统,R143a、R152a、R290、R717、R134a、R1270六种工质中,从工质循环量、净输出功、系统?效率、环保性等对比分析认为:R290为优选循环工质。LNG气化压力8MPa、工质蒸发温度15℃时,系统?效率为8.1%,系统的?损失主要发生在工质冷凝器中(LNG气化器),占系统总?损失的67.3%。对于两级低温朗肯循环冷能利用式再气化系统,以R290为高温级循环工质时,在R23、R116、R170三种工质中,以R170为优选低温级循环工质。相对于单级系统,同样的LNG气化压力和工质蒸发温度下,系统?效率可提高至15.6%,两级系统冷能利用率明显优于单级系统。热源海水温度对系统净输出功影响较大,海水温度由20℃升至30℃时,系统净输出功增大10.53%。
【关键词】：LNG-FSRU 再气化系统 冷能利用 ?分析
【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】：TE96
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11-15
• 1.1.1 天然气能源的优势和战略地位11
• 1.1.2 LNG接受站11-15
• 1.1.3 LNG冷能利用15
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势15-17
• 1.3 课题研究内容与方法17-19
• 第2章 LNG-FSRU 再气化系统及模拟方法19-31
• 2.1 LNG基本物性19-20
• 2.2 LNG-FSRU再气化系统20-25
• 2.2.1 LNG气化器介绍20-21
• 2.2.2 中间介质式再气化系统提出21-23
• 2.2.3 LNG高压泵组23-24
• 2.2.4 系统材料24-25
• 2.3 系统模拟及模拟软件介绍25
• 2.4 热力学方法选取25-27
• 2.5 设备计算模型27-29
• 2.5.1 泵模型27-28
• 2.5.2 换热器模型28
• 2.5.3 透平膨胀机模型28-29
• 2.5.4 分流器模型29
• 2.6 本章小结29-31
• 第3章 基本型中间介质再气化系统模拟研究31-45
• 3.1 LNG气化过程热力学特性31-34
• 3.1.1 不同压力下的气化过程及吸热量31-32
• 3.1.2 组成对气化吸热量影响32-34
• 3.2 中间介质再气化系统模型及中间介质选择34-36
• 3.2.1 中间介质再气化系统模型34
• 3.2.2 中间介质选择34-36
• 3.3 再气化系统实用气化量背景下的模拟分析36-43
• 3.3.1 气化量及计算工况36-37
• 3.3.2 LNG气化压力的影响37-40
• 3.3.3 LNG气化器出口NG温度的影响40-42
• 3.3.4 中间介质循环参数的影响42-43
• 3.3.5 海水进出口温差的影响43
• 3.4 本章小结43-45
• 第4章 再气化系统冷能及其利用技术45-59
• 4.1 LNG冷能特性分析45-47
• 4.1.1 LNG冷量?概念45-46
• 4.1.2 超临界压力下LNG冷量?释放特性46-47
• 4.2 LNG冷能利用技术47-50
• 4.3 直接膨胀方式50-52
• 4.3.1 直接膨胀发电系统模型及计算参数50-51
• 4.3.2 直接膨胀发电系统计算结果及分析51-52
• 4.4 低温朗肯循环方式52-57
• 4.4.1 低温朗肯循环系统热力学特性计算模型53-55
• 4.4.2 低温朗肯循环工质特点及选择原则55-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第5章 低温朗肯循环冷能利用式再气化系统研究59-79
• 5.1 单级低温朗肯循环冷能利用式再气化系统59-67
• 5.1.1 单级低温朗肯循环工质选择59-60
• 5.1.2 计算参数60-61
• 5.1.3 计算结果及分析61-64
• 5.1.4 单级循环系统设备?分析64-67
• 5.2 两级低温朗肯循环冷能利用再气化系统67-74
• 5.2.1 两级低温朗肯循环冷能利用式系统的提出67-68
• 5.2.2 高温级循环工质选择68
• 5.2.3 低温级循环工质选择68
• 5.2.4 计算参数68
• 5.2.5 计算结果及分析68-71
• 5.2.6 两级循环系统设备?分析71-74
• 5.3 低温朗肯循环冷能利用式再气化系统实际水温条件工作分析74-77
• 5.3.1 海水水温条件影响74-76
• 5.3.2 气化压力影响76
• 5.3.3 经济收益76-77
• 5.4 本章小结77-79
• 第6章 结论和展望79-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士期间发表的论文85-87
• 致谢87

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本文编号：1134722