废旧轮胎低温粉碎中液化天然气冷能利用研究

【摘要】： 为了有效地消除逐渐威胁着人类生存环境的越来越多的废旧轮胎所形成的“黑色污染”,将其低温粉碎制取有广泛用途的精细胶粉。另外,液化天然气(LNG)在气化过程中,放出大量的冷能。如不加以利用会造成“冷污染”。针对目前粉碎技术能耗高、过程(火用)损大等问题,提出可以利用LNG冷能的低温粉碎技术。 本文以降低废旧轮胎低温粉碎生产精细胶粉的能耗和充分利用LNG的冷能为目的进行了研究。对LNG冷量进行了理论分析和计算,根据常温粉碎技术和低温粉碎技术的特点,提出了一种利用LNG冷能的废旧轮胎低温粉碎工艺流程。在该流程中,先利用中间冷媒在换热器中与LNG换热回收冷能,然后再将低温中间冷媒输送到冷冻室和低温粉碎机中,用于胶粒的冷冻和粉碎。对此工艺流程中的主要设备的特点进行分析,进行了物料衡算和能量衡算,以实现LNG冷能的有效利用。 基于热力学原理对LNG冷能(火用)进行分析计算。根据利用LNG冷能的废旧轮胎低温粉碎的工艺流程特点,将流程中6个主要设备,采用(火用)分析方法,从能量的质与量两个方面进行评价分析,全面的反映设备的用能情况。采用“三箱”分析方法,建立设备的(火用)分析模型,得出(火用)损失关系式,为系统的改进和优化提供理论参考。 对空气冷却器这一重要(火用)损失设备,考虑了LNG冷能的(火用)价格和空气冷却器设备的年折旧费,选取年净收益最大为目标函数,以空气冷却器中LNG出口温度为设计变量,应用MATLAB计算机软件进行了优化,得出空气冷却器中LNG出口温度与最大年净收益值。本论文得出的工艺流程中的温度参数,对工程实际中应用提供参考。 【关键词】：废旧轮胎 低温粉碎 液化天然气 冷能 (火用)分析 优化
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X705
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插图索引9-10
• 附表索引10-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 课题介绍12-18
• 1.1.1 胶粉12-14
• 1.1.2 废旧轮胎低温粉碎14-16
• 1.1.3 液化天然气冷能利用16
• 1.1.4 能量系统热力学分析16-17
• 1.1.5 课题研究的意义17
• 1.1.6 课题研究的内容17-18
• 1.2 课题研究方法及分析工具18
• 1.3 文献综述18-23
• 1.3.1 废旧轮胎低温粉碎的研究现状18-19
• 1.3.2 LNG冷能利用的研究现状19-23
• 第2章 LNG冷能利用工艺流程23-40
• 2.1 废旧轮胎低温粉碎中LNG冷能利用工艺流程23-24
• 2.2 主要设备类型及特点24-33
• 2.2.1 冷冻室24-25
• 2.2.2 低温粉碎机25-27
• 2.2.3 空气过滤器27-29
• 2.2.4 空气干燥器29-31
• 2.2.5 鼓风机31
• 2.2.6 换热器31-33
• 2.3 物料衡算和能量衡算33-40
• 2.3.1 LNG冷量33-34
• 2.3.2 物料衡算和能量衡算34-40
• 第3章 系统(火用)分析40-51
• 3.1 物料的(火用)分析40-42
• 3.1.1 LNG冷能(火用)40-42
• 3.1.2 湿空气的(火用)42
• 3.1.3 胶粒的(火用)42
• 3.2 "三箱"分析方法简介42-45
• 3.3 系统中主要设备(火用)分析45-51
• 3.3.1 冷冻室(火用)分析46
• 3.3.2 低温粉碎机(火用)分析46-47
• 3.3.3 空气过滤器(火用)分析47
• 3.3.4 鼓风机(火用)分析47-48
• 3.3.5 空气冷却器(火用)分析48-49
• 3.3.6 空气预冷器(火用)分析49
• 3.3.7 空气混合过程的(火用)分析49-50
• 3.3.8 系统(火用)损分析50-51
• 第4章 LNG冷能利用系统优化51-60
• 4.1 MATLAb优化设计简介51
• 4.2 工程经济分析中的基本要素51-52
• 4.3 空气冷却器优化52-59
• 4.3.1 建立数学模型52
• 4.3.2 设计变量选取52
• 4.3.3 目标函数选取52-53
• 4.3.4 变量的计算53-54
• 4.3.5 约束条件确定54
• 4.3.6 优化方法选取54-56
• 4.3.7 程序运行结果56-59
• 4.4 结果与分析59-60
• 结论与展望60-62
• 结论60-61
• 展望61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文目录67

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