小型撬装式BOG再液化装置的研发与实验测试

发布时间：2017-10-04 02:10

  本文关键词：小型撬装式BOG再液化装置的研发与实验测试

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【摘要】：LNG作为天然气的一种重要储运方式和贸易形式,目前受到了广泛关注。常压下,LNG为-162℃的低温液体。由于不可避免的漏热,储罐内的LNG不断蒸发产生BOG(Boiled Off Gas),使得储罐内压力升高。当LNG储罐内压力超过安全压力时,需要进行BOG的放散,这就造成了能源的浪费;而且储罐压力的升高会引起LNG蒸发率升高,不利于LNG的储存;此外,BOG的放散会破坏大气层,同时也存在安全隐患。大型LNG船和LNG接收站的BOG产量大,采用传统的基于氮膨胀制冷循环或MRC制冷流程的BOG再液化装置可对其进行有效回收,并有着较好的经济性。但是,对于陆上中小型LNG储运装置,如LNG/CNG加气站、LNG槽车等,由于BOG产量较少,采用传统的BOG再液化装置进行BOG回收的流程复杂、设备繁多、造价高且经济性很差。本文提出了一种利用最新研发的大功率同轴型脉管制冷机驱动的小型撬装式BOG再液化装置的方案,该装置适用于陆上中小型LNG储运装置的BOG再液化回收,具有结构紧凑、设备简单、可移动拆卸和经济性好等优点。首先,对小型撬装式BOG再液化装置的BOG和氮气处理量、管路压降和经济性能进行了理论的计算和分析。计算结果表明:装置处理BOG的能力达到113~188kg/d,处理N2的能力达到101~117kg/d;LNG回流管路的压降为2658.1pa,液氮回流管路的压降为2606.2pa;装置的成本回收年限为1.4~2.9年。随后,对小型撬装式BOG再液化装置的流程进行了详细设计,完成了实验样机的搭建,对实验样机进行了系统的氮气液化实验和液氮回流实验,分析了工作电压和工作压力对制冷机冷头温度、电机功率、杜瓦内气体温度和净制冷功率的影响,验证了再液化系统无泵循环的可行性;基于前期的实验测试结果,对装置进行了优化并完成了实验测试,对装置优化前后的制冷性能进行了详细的对比。实验结果表明:小型撬装式BOG再液化装置的净制冷功率从优化前的268W@80K提高至优化后的438W@80K。最后,在LNG加气站对小型撬装式BOG再液化装置进行了现场的测试实验。现场运行结果显示:小型撬装式BOG再液化装置具有良好的稳定性、可靠性和安全性,其日均BOG再液化量达到106kg/d,净制冷量达到550W@120K以上。
【关键词】：大功率脉管制冷机 再液化装置 撬装式 BOG LNG
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE97
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 研究背景和意义12-16
• 1.1.1 全球能源市场的现状及发展趋势12-13
• 1.1.2 全球天然气工业的现状及发展趋势13
• 1.1.3 中国天然气工业的发展现状及趋势13-14
• 1.1.4 天然气储运行业的现状及发展趋势14-16
• 1.2 BOG回收技术的研究现状16-20
• 1.2.1 常规BOG再液化装置16-18
• 1.2.2 接入管网18-19
• 1.2.3 压缩至CNG19
• 1.2.4 大功率制冷机液化19-20
• 1.3 本文研究内容20-21
• 第二章 小型撬装式BOG再液化装置的设计计算及经济性分析21-36
• 2.1 LNG的物性简介22-26
• 2.1.1 LNG饱和温度随压力的变化23
• 2.1.2 天然气气化潜热（g）随压力的变化23-24
• 2.1.3 过热天然气（273K）显热随压力的变化24
• 2.1.4LNG的密度随压力的变化24-25
• 2.1.5 饱和天然气的密度随压力的变化25
• 2.1.6 过热天然气（273K）密度随压力变化曲线25-26
• 2.2 小型BOG再液化装置的液化能力计算26-28
• 2.2.1 处理饱和BOG的能力计算27
• 2.2.2 处理 273K过热BOG的能力计算27-28
• 2.3 小型BOG再液化装置回流管路压降计算28-31
• 2.3.1 管道流动摩擦阻力29
• 2.3.2 弯头阻力29-30
• 2.3.3 变径接头阻力30-31
• 2.4 小型BOG再液化装置经济性分析31
• 2.5 小型BOG再液化装置处理氮气的能力计算与分析31-33
• 2.6 液氮回流实验管路压降计算与管路设计33-35
• 2.6.1 管道流动摩擦阻力33-34
• 2.6.2 弯头阻力34-35
• 2.7 小结35-36
• 第三章 小型撬装式BOG再液化装置的性能测试36-62
• 3.1 氮气液化实验装置36-42
• 3.1.1 大功率脉管制冷机37-39
• 3.1.2 制冷机控制器39-40
• 3.1.3 真空液化杜瓦40-41
• 3.1.4 高压氮气钢瓶41
• 3.1.5 温度传感器41-42
• 3.1.6 压力传感器42
• 3.1.7 数据采集装置42
• 3.1.8 气体管路与阀门42
• 3.2 氮气液化性能测试结果42-50
• 3.2.1 工作压力 0.40MPa时的性能测试43-46
• 3.2.2 不同工作电压下制冷机的性能对比46-48
• 3.2.3 不同工作压力下液化性能的对比48-50
• 3.3 小型BOG再液化系统的优化50-52
• 3.4 优化后的小型BOG再液化系统的性能测试52-57
• 3.4.1 真空降温实验52-53
• 3.4.2 不同工作电压下的降温实验53-55
• 3.4.3 优化后小型BOG再液化装置的氮气液化实验55-57
• 3.5 液氮回流实验装置57-59
• 3.6 液氮回流实验结果59-61
• 3.7 小结61-62
• 第四章 小型撬装式BOG再液化装置的现场运行62-73
• 4.1 LNG加注站介绍62
• 4.2 小型BOG再液化装置运行现场介绍62-63
• 4.3 现场运行实验63-71
• 4.3.1 第一次运行64-68
• 4.3.2 第二次运行68-71
• 4.4 小结71-73
• 第五章 结论与建议73-75
• 5.1 结论73-74
• 5.2 建议74-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 攻读学位期间的学术成果79

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本文编号：968009