液化天然气运输船上天然气蒸气冷能发电技术的研究

【摘要】：天然气作为一种高热值、清洁无污染的能源在世界能源结构中的地位越来越重要。世界天然气资源分布的不均以及天然气消费需求的不同,推动了液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG)贸易的发展,LNG船的需求也随之上升。LNG船液货舱内因漏热会使部分LNG蒸发成气体,为节约能源,这部分低温气体首先被加热到常温,然后作为燃料被送入船上的燃气轮机或锅炉。本文针对这一部分低温天然气所蕴含的大量冷量,利用低温朗肯循环发电技术进行冷能回收,分析计算了影响系统净发电量的因素,并对系统进行分析。目前,LNG冷能发电的方法众多,本文在对比分析后优选再热式低温朗肯循环发电技术。采用PR方程进行气液相平衡计算、LKP方程进行焓、熵等其它参数的计算,并对LNG冷的热特性展开分析,结果显示LNG冷随环境温度的升高或LNG中甲烷含量的升高而增大。利用流程模拟软件HYSYS建立再热式低温朗肯循环发电流程模型,确定流程参数。选用R290作为朗肯循环的循环工质,计算并分析了再热式低温朗肯循环净发电量的影响因素。计算结果表明:随冷凝温度升高,系统净发电量下降;随蒸发温度升高,系统净发电量增大;随LNG气体换热后的最终温度升高,系统净发电量下降;随LNG中甲烷含量升高,系统净发电量略有增加;随一级透平膨胀机出口处工质温度升高,系统净发电量降低。建立了系统中各设备分析模型,并对各设备及整个系统进行分析评价,得出以下结论:泵的效率普遍偏低,尤其是LNG泵,效率只有10.01%;由于存在大的温差传热,换热器的损失很大,占到全部损失的88.94%,并且随冷热流体温差增大,损失增大;膨胀机效率都能达到80%以上;整个系统效率比较低,只有44.08%。 【关键词】：液化天然气 冷能发电 影响因素 分析
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM61;TE975
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景和意义9-15
• 1.1.1 天然气的资源现状9-10
• 1.1.2 LNG贸易及LNG船的发展现状10-14
• 1.1.3 本文研究意义14-15
• 1.2 LNG冷能发电的研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-17
• 第二章 冷能发电技术17-27
• 2.1 冷能发电概述17-24
• 2.1.1 直接膨胀发电17
• 2.1.2 降低蒸气动力循环的冷凝温度发电17-19
• 2.1.3 降低气体动力循环的吸气温度发电19-20
• 2.1.4 其它发电方法20-23
• 2.1.5 发电方法筛选23-24
• 2.2 冷能发电模型的建立24-26
• 2.2.1 系统流程24-25
• 2.2.2 系统参数25-26
• 2.3 小结26-27
• 第三章 物性计算及系统净发电量的影响因素27-47
• 3.1 天然气及循环工质的物性计算27-33
• 3.1.1 实际气体状态方程27-29
• 3.1.2 PR方程29-31
• 3.1.3 LKP方程31-33
• 3.2 LNG冷及其影响因素33-36
• 3.2.1 LNG冷33-34
• 3.2.2 LNG冷的影响因素34-36
• 3.3 低温朗肯循环工质的选择36-38
• 3.3.1 循环工质的选择原则36-37
• 3.3.2 工质的选择37-38
• 3.4 系统循环净发电量的影响因素38-46
• 3.4.1 冷凝温度的影响39-40
• 3.4.2 蒸发温度和蒸发压力的影响40-42
• 3.4.3 LNG气体在换热器出口温度的影响42-43
• 3.4.4 LNG中甲烷含量的影响43-44
• 3.4.5 一级透平膨胀机出口温度的影响44-46
• 3.5 小结46-47
• 第四章 低温朗肯循环发电系统分析47-60
• 4.1 分析原理47-52
• 4.1.1的计算方法47-48
• 4.1.2平衡方程48-50
• 4.1.3分析模型50-52
• 4.2 系统各设备的分析52-57
• 4.2.1 泵的分析52-53
• 4.2.2 换热器的分析53-56
• 4.2.3 透平膨胀机的分析56-57
• 4.3 系统的评价57-59
• 4.4 小结59-60
• 第五章 结论与展望60-62
• 5.1 结论60
• 5.2 对未来工作的展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65

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