液化天然氣運輸船上天然氣蒸氣冷能發(fā)電技術(shù)的研究

【摘要】：天然氣作為一種高熱值、清潔無污染的能源在世界能源結(jié)構(gòu)中的地位越來越重要。世界天然氣資源分布的不均以及天然氣消費需求的不同,推動了液化天然氣(Liquefied Natural Gas,簡稱LNG)貿(mào)易的發(fā)展,LNG船的需求也隨之上升。LNG船液貨艙內(nèi)因漏熱會使部分LNG蒸發(fā)成氣體,為節(jié)約能源,這部分低溫氣體首先被加熱到常溫,然后作為燃料被送入船上的燃氣輪機或鍋爐。本文針對這一部分低溫天然氣所蘊含的大量冷量,利用低溫朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)進行冷能回收,分析計算了影響系統(tǒng)凈發(fā)電量的因素,并對系統(tǒng)進行分析。目前,LNG冷能發(fā)電的方法眾多,本文在對比分析后優(yōu)選再熱式低溫朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)。采用PR方程進行氣液相平衡計算、LKP方程進行焓、熵等其它參數(shù)的計算,并對LNG冷的熱特性展開分析,結(jié)果顯示LNG冷隨環(huán)境溫度的升高或LNG中甲烷含量的升高而增大。利用流程模擬軟件HYSYS建立再熱式低溫朗肯循環(huán)發(fā)電流程模型,確定流程參數(shù)。選用R290作為朗肯循環(huán)的循環(huán)工質(zhì),計算并分析了再熱式低溫朗肯循環(huán)凈發(fā)電量的影響因素。計算結(jié)果表明:隨冷凝溫度升高,系統(tǒng)凈發(fā)電量下降;隨蒸發(fā)溫度升高,系統(tǒng)凈發(fā)電量增大;隨LNG氣體換熱后的最終溫度升高,系統(tǒng)凈發(fā)電量下降;隨LNG中甲烷含量升高,系統(tǒng)凈發(fā)電量略有增加;隨一級透平膨脹機出口處工質(zhì)溫度升高,系統(tǒng)凈發(fā)電量降低。建立了系統(tǒng)中各設(shè)備分析模型,并對各設(shè)備及整個系統(tǒng)進行分析評價,得出以下結(jié)論:泵的效率普遍偏低,尤其是LNG泵,效率只有10.01%;由于存在大的溫差傳熱,換熱器的損失很大,占到全部損失的88.94%,并且隨冷熱流體溫差增大,損失增大;膨脹機效率都能達到80%以上;整個系統(tǒng)效率比較低,只有44.08%。 【關(guān)鍵詞】：液化天然氣 冷能發(fā)電 影響因素 分析
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM61;TE975
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景和意義9-15
• 1.1.1 天然氣的資源現(xiàn)狀9-10
• 1.1.2 LNG貿(mào)易及LNG船的發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.1.3 本文研究意義14-15
• 1.2 LNG冷能發(fā)電的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-17
• 第二章 冷能發(fā)電技術(shù)17-27
• 2.1 冷能發(fā)電概述17-24
• 2.1.1 直接膨脹發(fā)電17
• 2.1.2 降低蒸氣動力循環(huán)的冷凝溫度發(fā)電17-19
• 2.1.3 降低氣體動力循環(huán)的吸氣溫度發(fā)電19-20
• 2.1.4 其它發(fā)電方法20-23
• 2.1.5 發(fā)電方法篩選23-24
• 2.2 冷能發(fā)電模型的建立24-26
• 2.2.1 系統(tǒng)流程24-25
• 2.2.2 系統(tǒng)參數(shù)25-26
• 2.3 小結(jié)26-27
• 第三章 物性計算及系統(tǒng)凈發(fā)電量的影響因素27-47
• 3.1 天然氣及循環(huán)工質(zhì)的物性計算27-33
• 3.1.1 實際氣體狀態(tài)方程27-29
• 3.1.2 PR方程29-31
• 3.1.3 LKP方程31-33
• 3.2 LNG冷及其影響因素33-36
• 3.2.1 LNG冷33-34
• 3.2.2 LNG冷的影響因素34-36
• 3.3 低溫朗肯循環(huán)工質(zhì)的選擇36-38
• 3.3.1 循環(huán)工質(zhì)的選擇原則36-37
• 3.3.2 工質(zhì)的選擇37-38
• 3.4 系統(tǒng)循環(huán)凈發(fā)電量的影響因素38-46
• 3.4.1 冷凝溫度的影響39-40
• 3.4.2 蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力的影響40-42
• 3.4.3 LNG氣體在換熱器出口溫度的影響42-43
• 3.4.4 LNG中甲烷含量的影響43-44
• 3.4.5 一級透平膨脹機出口溫度的影響44-46
• 3.5 小結(jié)46-47
• 第四章 低溫朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)分析47-60
• 4.1 分析原理47-52
• 4.1.1的計算方法47-48
• 4.1.2平衡方程48-50
• 4.1.3分析模型50-52
• 4.2 系統(tǒng)各設(shè)備的分析52-57
• 4.2.1 泵的分析52-53
• 4.2.2 換熱器的分析53-56
• 4.2.3 透平膨脹機的分析56-57
• 4.3 系統(tǒng)的評價57-59
• 4.4 小結(jié)59-60
• 第五章 結(jié)論與展望60-62
• 5.1 結(jié)論60
• 5.2 對未來工作的展望60-62
• 參考文獻62-65
• 致謝65

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