论文摘要
天然气作为一种优质、洁净的能源,其热值高,对环境污染小,被认为是未来首选能源。常压液化天然气(LNG)作为天然气的一种存在形式,其体积仅相当于标况体积的1/625,十分有利于运输和储存。随着世界和我国经济的发展,对天然气需求与日俱增,LNG以其很高的经济性、灵活性等受到世界各国的青睐。由于LNG特殊的储存条件,在储运过程中会不断产生蒸发气体(BOG),因此在储运过程中必然伴随着BOG的处理,即BOG再冷凝。BOG再冷凝工艺的优劣将直接影响LNG储运的安全和经济效益,因此本文对此进行了研究并对其优化。在本文中,首先对LNG储运过程中BOG再冷凝工艺发展现状以及LNG运输船和接收站进行了介绍,并根据研究对象特点采用通用流程模拟软件作为本课题的主要研究工具。然后分别根据LNG船和接收站BOG再冷凝工艺各自特点分别进行研究分析。关于LNG船BOG再冷凝工艺,本文以某典型的工艺为研究对象进行研究。由于其流程较复杂,因此首先从工艺流程和有效能的角度对其进行分析和研究,并在此基础上提出了BOG预冷工艺,并对工艺重要参数进行优化。经计算,在相同工况下优化后的工艺较原工艺少用制冷剂30%,节能324.1kw,节能约22%,节能效果明显。关于LNG接收站BOG再冷凝工艺,本文以某接收站再冷凝工艺为研究对象。首先对接收站再冷凝器控制系统进行了优化,将原来液位控制改为压力控制,使其控制更为流畅,并为再冷凝系统进一步优化创造条件。在再冷凝器控制系统优化基础上,先对再冷凝工艺参数进行了分析并提出了相应的改进措施,并进一步对工艺流程提出了优化措施,即用高压LNG来预冷压缩后的BOG,从而降低工艺能耗,改善工艺操作。经计算,优化工艺中压缩机能耗减少163kw,降低32.5%,并且大大改善了操作弹性,能更好适应接收站输气负荷的波动。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 研究背景和意义1.1.1 天然气和LNG 贸易情况1.1.2 世界LNG 船发展情况1.1.3 世界LNG 接收站发展情况1.1.4 本文研究意义1.2 LNG 船上BOG 再冷凝工艺研究现状1.2.1 BOG 再冷凝方式的选择1.2.2 压缩方式的研究1.2.3 具体工艺的开发1.2.4 控制和稳定性研究1.2.5 现有船载BOG 再冷凝系统开发1.3 LNG 接收站BOG 再冷凝工艺研究现状1.3.1 BOG 再冷凝工艺的开发1.3.2 设备的研究1.4 本课题研究内容及创新1.4.1 主要研究内容1.4.2 本文的创新第二章 BOG 再冷凝工艺的模拟方法和建模分析2.1 过程系统工程2.2 流程模拟技术2.2.1 流程模拟技术简介2.2.2 流程模拟软件介绍2.3 热力学方法选取2.3.1 气液平衡常数计算方程的选择2.3.2 焓熵计算热力学方程选择2.4 单元模型建立本章小节第三章 LNG 船上BOG 再冷凝工艺的优化3.1 LNG 船BOG 再冷凝原理3.2 BOG 再冷凝工艺的设计优化原则3.3 LNG 船BOG 再冷凝工艺3.4 LNG 船BOG 再冷凝流程模型建立3.5 LNG 船BOG 再冷凝工艺流程分析3.5.1 流程有效能损分析3.5.1.1 有效能简介3.5.1.2 有效能损计算3.5.1.3 有效能损失分析3.5.2 工艺流程分析3.6 工艺流程优化3.7 压缩机参数优化3.7.1 BOG 压缩机参数优化3.7.2 制冷循环系统参数优化3.7.2.1 优化方法设计3.7.2.2 参数优化3.8 优化工艺模拟3.9 过程工艺优化效果3.10 优化前后有效能损比较3.11 新增换热设备选择本章小节第四章 LNG 接收站BOG 再冷凝工艺的优化4.1 现有BOG 再冷凝工艺流程4.2 BOG 再冷凝器4.2.1 BOG 再冷凝器功能4.2.2 BOG 再冷凝器结构和工作原理4.3 接收站BOG 再冷凝系统控制优化4.3.1 现有BOG 再冷凝器控制系统4.3.2 再冷凝器控制系统分析4.3.3 BOG 再冷凝器控制系统优化4.3 操作参数对BOG 再冷凝工艺的影响4.3.1 压缩机出口压力对BOG 再冷凝工艺的影响4.3.2 LNG 输出量对BOG 再冷凝工艺的影响4.3.3 LNG 组成对BOG 再冷凝工艺的影响4.3.3.1 乙烷含量变化对BOG 再冷凝工艺的影响4.3.3.2 氮气含量对BOG 再冷凝工艺的影响4.3.4 储罐压力对BOG 再冷凝工艺的影响4.4 LNG 接收站BOG 再冷凝工艺流程优化4.4.1 BOG 温度对物料比的影响4.4.2 工艺参数压比的选择4.4.3 再冷凝工艺流程优化本章小节结论与展望参考文献攻读硕士学位期间取得的研究成果致谢
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