天然氣管網(wǎng)壓力能集成利用工藝研究

【摘要】：我國天然氣大多采用高壓輸送至各大門站，經(jīng)調(diào)壓至中低壓后進(jìn)入下游燃?xì)夤芫W(wǎng)。天然氣在調(diào)壓的過程中具有豐富的壓力能，若能有效地回收利用這部分壓力能將會產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目前，國內(nèi)外學(xué)者對壓力能單項(xiàng)回收利用較多，但其存在能量利用不充分、利用效率低等不足，因此有必要對其進(jìn)行進(jìn)一步研究，以實(shí)現(xiàn)天然氣壓力能高效利用。 本文首先研究了五種天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用單項(xiàng)技術(shù)：壓力能用于發(fā)電、加壓CNG、冷庫、天然氣液化和深冷粉碎，用化工模擬軟件ASPEN PLUS進(jìn)行模擬，并借助火用分析和圖像火用分析（EUD）法分析評價(jià)工藝中的火用效率及薄弱環(huán)節(jié)。結(jié)果表明：單項(xiàng)利用技術(shù)存在低溫高用的問題，導(dǎo)致整個(gè)工藝的火用效率較低，均在20%~40%之間。同時(shí)確定了單項(xiàng)技術(shù)的不同溫度帶，其中發(fā)電屬于淺冷溫度帶，CNG和冷庫均屬于次中冷溫度帶，橡膠粉碎屬于中冷溫度帶，天然氣液化屬于深冷溫度帶，研究結(jié)果為工藝的集成化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 根據(jù)“溫度對口、梯級利用、火用損最小化”原則和不同用戶的需求進(jìn)行分析，分別設(shè)計(jì)了壓力能發(fā)電-粉碎-冷庫集成工藝和壓力能發(fā)電-CNG-冷庫-空調(diào)集成工藝，由火用分析和EUD分析的結(jié)果表明：壓力能發(fā)電-粉碎-冷庫集成工藝和壓力能發(fā)電-CNG-冷庫-空調(diào)集成工藝的火用效率分別為49.72%和56.67%，均高于單項(xiàng)利用技術(shù)的效率；膨脹機(jī)或壓縮機(jī)是整個(gè)集成工藝中的薄弱環(huán)節(jié)，為今后提高壓力能利用效率提供了優(yōu)化方向。 以北方某調(diào)壓門站為研究背景，結(jié)合壓力能集成利用方案進(jìn)行了工程化設(shè)計(jì)，確定了適合該調(diào)壓站的壓力能用于發(fā)電-CNG-冷庫-空調(diào)聯(lián)合工藝。通過帶控制點(diǎn)工藝設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備選型、工藝彈性分析及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析確定了工藝方案的可行性。結(jié)果表明：天然氣流量為50000Nm3/h，調(diào)壓規(guī)模為3.9MPa~0.4MPa，膨脹機(jī)發(fā)電量每小時(shí)可達(dá)1452kWh，CNG制得量為6300kg/h，可供冷庫負(fù)荷為387kW，冷水空調(diào)負(fù)荷為325kW。工藝項(xiàng)目總投資5020萬元，年均營業(yè)收入共1084萬元，投資回收期僅為6.79年。工程化方案的研究結(jié)果為今后天然氣管網(wǎng)壓力能集成工藝的開發(fā)設(shè)計(jì)與工程實(shí)施提供參考依據(jù)，具有重要意義。 【關(guān)鍵詞】：壓力能 集成工藝 火用分析 圖像火用分析 工程化
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TE973
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-28
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 天然氣管網(wǎng)壓力能利用概述13-26
• 1.2.1 壓力能利用技術(shù)研究進(jìn)展13-19
• 1.2.2 壓力能利用工程實(shí)例介紹19-21
• 1.2.3 能量分析評價(jià)方法簡介21-25
• 1.2.4 存在問題及解決辦法25-26
• 1.3 研究內(nèi)容及目標(biāo)26-28
• 第二章 天然氣管網(wǎng)壓力能利用技術(shù)研究28-57
• 2.1 壓力能發(fā)電工藝研究28-31
• 2.1.1 工藝流程開發(fā)28-30
• 2.1.2 工藝熱力學(xué)分析30-31
• 2.1.3 工藝特點(diǎn)分析31
• 2.2 壓力能用于 CNG 加壓工藝研究31-36
• 2.2.1 工藝流程開發(fā)31-34
• 2.2.2 工藝熱力學(xué)分析34-36
• 2.2.3 工藝特點(diǎn)分析36
• 2.3 壓力能用于冷庫工藝研究36-42
• 2.3.1 工藝流程開發(fā)36-40
• 2.3.2 工藝熱力學(xué)分析40-42
• 2.3.3 工藝特點(diǎn)分析42
• 2.4 壓力能用于輔助天然氣液化工藝研究42-50
• 2.4.1 工藝流程開發(fā)42-47
• 2.4.2 工藝熱力學(xué)分析47-49
• 2.4.3 工藝特點(diǎn)分析49-50
• 2.5 壓力能用于廢舊橡膠深冷粉碎工藝研究50-55
• 2.5.1 工藝流程開發(fā)50-52
• 2.5.2 工藝熱力學(xué)分析52-55
• 2.5.3 工藝特點(diǎn)分析55
• 2.6 本章小結(jié)55-57
• 第三章 天然氣管網(wǎng)壓力能集成利用工藝設(shè)計(jì)與分析57-75
• 3.1 壓力能集成利用的原則57
• 3.2 壓力能集成發(fā)電-橡膠粉碎-冷庫工藝研究57-65
• 3.2.1 設(shè)計(jì)思路57
• 3.2.2 工藝流程設(shè)計(jì)57-63
• 3.2.3 工藝能效評價(jià)63-65
• 3.3 壓力能集成發(fā)電-CNG-冷庫-空調(diào)工藝研究65-73
• 3.3.1 設(shè)計(jì)思路65
• 3.3.2 工藝流程設(shè)計(jì)65-71
• 3.3.3 工藝能效評價(jià)71-73
• 3.4 本章小結(jié)73-75
• 第四章 天然氣管網(wǎng)壓力能集成利用工程化設(shè)計(jì)75-83
• 4.1 某調(diào)壓門站及周邊概述75
• 4.2 壓力能集成利用工藝設(shè)計(jì)75-77
• 4.3 設(shè)備選型77-78
• 4.4 操作彈性分析78
• 4.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析78-81
• 4.5.1 初步投資估算78-80
• 4.5.2 經(jīng)濟(jì)效益估算80-81
• 4.6 發(fā)展?jié)摿Ψ治?/span>81
• 4.7 本章小結(jié)81-83
• 第五章 結(jié)論與展望83-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果89-90
• 致謝90-91
• 附件91

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