利用LNG物理的朗肯循環(huán)研究.pdf

1、天然氣作為人類三大一次能源之一，以其高效、優(yōu)質(zhì)、清潔等優(yōu)異性能以及廣泛的用途，將成為21世紀人們利用最多的能源形式。對于天然氣的儲運，在除非地理條件十分優(yōu)越時采用管道輸送，否則必須使用液態(tài)的儲存形式，即液化天然氣LNG(Liquefied Natural Gas)。實際使用天然氣的終端卻大都是以氣態(tài)形式加以利用，這就需要把LNG再次氣化。鑒于LNG的存儲狀態(tài)與環(huán)境之間巨大差異，在其氣化過程中會釋放大量可用的物理。本文就是基于此來研究如

2、何采用朗肯循環(huán)回收利用這部分能量。本文完成的工作主要有以下內(nèi)容： （1）查閱、研究并總結(jié)了國內(nèi)外大量關(guān)于LNG物理(火用)回收利用的文獻資料。分析了包括低溫朗肯循環(huán)在內(nèi)的各種利用方法的回收效果情況，并總結(jié)尚未得到解決的幾個主要問題，以此作為本研究的切入點。 （2）從理論上分析了LNG的冷量及物理(火用)的計算方法及其相關(guān)因素，并研究了LNG蒸發(fā)過程中與典型的工質(zhì)丙烷的換熱過程特性，包括(火用)損失分析。研究表明LNG蒸發(fā)

3、壓力及甲烷含量均對其物理(火用)釋放存在重要影響，并針對不同蒸發(fā)壓力情況，從換熱過程溫度匹配恰當、減少損失角度，提出采用不同形式的朗肯循環(huán)來回收LNG的物理(火用)。 （3）采用流程模擬軟件HYSYS對回收利用LNG物理(火用)的朗肯循環(huán)進行了模擬分析計算。構(gòu)建了以丙烷為工質(zhì)的再熱朗肯循環(huán)，并以蒸發(fā)單位質(zhì)量LNG所回收的凈功－比功和(火用)效率為衡量標準來分析流程特性。LNG再熱溫度對比功的影響最大，其次是丙烷的蒸發(fā)溫度和冷凝

4、溫度，影響最小的是丙烷的再熱壓力；并且存在最佳的丙烷再熱壓力和LNG膨脹壓力，使得系統(tǒng)比功取得最大值。以R290、R116、R23、R125、R1270和R134a工質(zhì)為研究對象，比較了它們在以海水和低品位廢熱兩種情況下的性能。結(jié)果表明：兩種情況下R290、R1270和R134a有較好的循環(huán)特性。分析了包括換熱器、泵以及透平在內(nèi)的主要部件中(火用)損失的圖像表示。 （4）研究了以回收燃氣輪機廢氣中CO2溫室氣體為目的，實現(xiàn)液態(tài)C

5、O2為副產(chǎn)品的利用LNG物理(火用)的朗肯循環(huán)。分析了各換熱器中冷熱流體與換熱量之間的圖像關(guān)系，并確定其(火用)效率情況。結(jié)果指出：低溫下傳熱與同樣溫差下的高溫傳熱相比，(火用)損失更容易發(fā)生，也更難于解決溫度匹配的問題。研究了循環(huán)最高溫度和壓力對系統(tǒng)的比功和(火用)效率的影響，以及回收的液態(tài)CO2的質(zhì)量流量的變化情況。 （5）本文富有創(chuàng)新性的開展了以下研究工作：構(gòu)建了利用LNG物理(火用)的再熱式低溫朗肯循環(huán)及回收燃氣輪機排氣