天然氣高壓輸配系統(tǒng)應急儲備工藝優(yōu)化設計及工程化研究

【摘要】：我國的天然氣消費量大、進口多，但同時對外依存度高、用氣量受季節(jié)影響大，加之我國的天然氣運輸主要以高壓管道輸送的方式，易受距離、地形等的影響，使得我國城市天然氣輸配系統(tǒng)應對突發(fā)狀況和自然災害的能力較低，對城市天然氣行業(yè)的整體發(fā)展非常不利。因此，建立具有重要戰(zhàn)略意義的城市天然氣應急儲備庫的建立尤為重要，采用LNG存儲是一種較為合適的方式。然而天然氣存儲工藝是一個耗能耗電的工藝過程，尤其是天然氣的液化過程。與此同時，儲備庫一般與城市燃氣門站或調壓站毗鄰，門站或調壓站在調壓的過程中有大量的壓力能白白浪費。若能將管網(wǎng)壓力能用于高能耗的儲備庫工藝，不僅減少大量的能耗，創(chuàng)造經濟收益，而且會對我國節(jié)能減排工作的深化產生重要影響。 本文通過對現(xiàn)有的LNG生產與儲存工藝進行比較，提出了一套適合城市燃氣高壓輸配系統(tǒng)特點的LNG生產及儲存工藝流程，凈化工藝采用成熟的MDEA脫酸、分子篩脫水工藝，液化工藝采用MRC混合制冷工藝，儲存選用單容罐儲存工藝等。根據(jù)儲備庫周邊的城市燃氣調壓站背景，將調壓站的壓力能用于儲備工藝的優(yōu)化，其中產生的機械能用于發(fā)電利用，冷能用于儲備庫液化工藝天然氣的預冷。并以西氣東輸二線的二級調壓規(guī)模為標準，采用Aspen-plus軟件對調壓量為10000Nm~3/h時的工況進行模擬，得出在此工況下產生電能183kW，節(jié)約冷量219kW，節(jié)能效益良好。對優(yōu)化工藝系統(tǒng)進行火用分析，膨脹機的火用效率為76.10%，換熱器的火用效率為42.20%，系統(tǒng)總火用效率為72.58%，因此換熱器可以作為提高系統(tǒng)效率的優(yōu)化方向。 結合深圳求雨嶺安全儲備庫及調壓門站背景，對該優(yōu)化工藝進行工程化設計。首先確定了儲備庫LNG儲存量4.0萬m~3，天然氣氣化量20萬Nm~3/h，天然氣液化量30萬Nm~3/d，方能滿足深圳市天然氣應急儲備與調峰需求，通過計算與建模，設計了一套完成的天然氣凈化、液化、儲存、氣化的完整工藝。采用Aspen-plus軟件模擬，得出將求雨嶺調壓站的壓力能用于儲備庫液化需要的天然氣流量為4800kg/h，發(fā)電功率為112kW，制冷功率為133kW。并根據(jù)工藝參數(shù)完成了關鍵設備的選型。對項目進行技術經濟性分析可知，應急儲備庫工藝設備的初步投資約為43950萬元。優(yōu)化工藝部分總投資345萬元，年均凈收益26.72萬元，稅后投資回收期為7.49年。最后對項目優(yōu)化工藝進行操作彈性分析可知，該工藝具備良好的操作彈性，系統(tǒng)安全可靠，具有良好的節(jié)能效益和經濟效益，可見建設城市LNG應急儲備調峰設施并結合利用城市燃氣調壓站壓力能的模式值得全面推廣。 【關鍵詞】：天然氣應急儲備 高壓天然氣管網(wǎng) 壓力能利用技術 工藝優(yōu)化
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TE82
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 研究背景11-20
• 1.1.1 國內外天然氣發(fā)展概況12-13
• 1.1.2 國內外燃氣應急儲備及其工藝技術概況13-17
• 1.1.3 國內天然氣管網(wǎng)及壓力能利用的研究進展17-20
• 1.2 存在問題及解決措施20-21
• 1.3 研究目標及內容21-23
• 1.3.1 研究目標21
• 1.3.2 研究內容21-23
• 第二章 天然氣高壓輸配系統(tǒng)應急儲備工藝設計23-43
• 2.1 LNG 應急儲備工藝研究23-38
• 2.1.1 天然氣預處理方案設計23-28
• 2.1.2 天然氣液化技術方案28-31
• 2.1.3 LNG 儲存方案設計31-35
• 2.1.4 LNG 氣化技術方案35-38
• 2.2 LNG 應急儲備工藝設計38-41
• 2.3 本章小結41-43
• 第三章 天然氣管高壓輸配系統(tǒng)應急儲備工藝優(yōu)化43-52
• 3.1 優(yōu)化工藝設計43-45
• 3.2 節(jié)能效益分析45-50
• 3.2.1 工藝系統(tǒng)的工況模擬45-46
• 3.2.2 系統(tǒng)火用的計算46-49
• 3.2.3 火用損分析及系統(tǒng)評價49-50
• 3.3 優(yōu)化工藝系統(tǒng)特點分析50-51
• 3.4 本章小結51-52
• 第四章 天然氣管高壓輸配系統(tǒng)應急儲備優(yōu)化工藝工程化設計52-68
• 4.1 項目背景概述52-57
• 4.1.1 深圳市天然氣用量預測52-53
• 4.1.2 儲備工程規(guī)模確定53-56
• 4.1.3 求雨嶺天然氣門站簡介56-57
• 4.2 求雨嶺液化儲備優(yōu)化工藝流程設計57-60
• 4.3 主要工藝設備選型60-62
• 4.4 優(yōu)化工藝的操作彈性分析62
• 4.5 技術經濟性分析62-66
• 4.5.1 儲備庫工藝初步投資估算62-63
• 4.5.2 優(yōu)化工藝初步投資估算63-64
• 4.5.3 經濟效益估算64-66
• 4.6 工藝發(fā)展?jié)摿Ψ治?/span>66-67
• 4.7 本章小結67-68
• 第五章 結論與建議68-71
• 5.1 結論68-70
• 5.2 建議70-71
• 參考文獻71-75
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果75-76
• 致謝76-77
• 答辯委員'會對論文的評定意見77

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