【摘 要】
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浮式储存及再气化装置(Floating Storage and Regasification Unit,简称FSRU)为海上新兴的液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG)接收终端,近年来在海洋运输业发展速度非常迅猛。LNG在气化时会产生巨大的冷能,若不对此部分冷能进行回收不仅会造成冷能浪费,同时还会对海洋造成冷污染。经查阅大量国内外文献,发现将LNG气化过程释放的冷能进
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浮式储存及再气化装置(Floating Storage and Regasification Unit,简称FSRU)为海上新兴的液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG)接收终端,近年来在海洋运输业发展速度非常迅猛。LNG在气化时会产生巨大的冷能,若不对此部分冷能进行回收不仅会造成冷能浪费,同时还会对海洋造成冷污染。经查阅大量国内外文献,发现将LNG气化过程释放的冷能进行梯级利用可以达到较高的回收效率。针对FSRU的运环境,本文研究分析了利用LNG冷能的低温朗肯循环发电技术,并进一步对LNG发电之后的低品位冷能进行海水淡化。由于FSRU在存储运输过程中,产生的蒸发气体(BOG)也需要回收与处理,由此构建了一个低温朗肯循环发电,海水淡化,BOG处理相结合的LNG冷能综合利用系统。具体研究内容如下:针对单纯发电系统对LNG冷能回收的不完全,构建了一套发电和海水淡化相结合的冷能利用系统,在常见工质中选出符合LNG冷能梯级利用曲线的几种工质组合成6套方案,分别分析了不同工质组合方案对系统净输出功及各级透平干度的影响,发现R1150、R23、R290、R600a工质组合方案可以使系统净输出功达到最大值,对于在LNG储存运输过程中产生的BOG问题,又分别提出了BOG直接压缩LNG冷能利用系统和BOG再冷凝LNG冷能利用系统,模拟研究后发现BOG再冷凝系统总?损为12704k W,较BOG直压缩系统减少6.08%,系统净输出功为4961k W,系统?效率为28.08%,较BOG直接压缩系统分别提高8.43%和11.1%。综合看来BOG再冷凝LNG冷能利用系统优势更加明显。针对纯工质下BOG再冷凝工艺LNG冷能综合利用系统中LNG换热器1、LNG换热器3、工质换热器3?损失过大问题展开分析讨论,通过分析三个换热器传热曲线,发现其冷热物流换热曲线匹配度较低,提出采用混合工质对其进行优化分析,分析常见工质后找到第一级工质的混合工质为R14,第三级工质的混合工质为R170、R600a,在保证系统正常运行的前提下,共计得到8种混合工质方案,通过分析该8种混合工质方案对系统工质饱和压力、气相分数、系统净输出功,海水淡化量、系统?效率、系统经济效益等性能的影响,筛选出三级循环系统最佳配置混合工质组合依次为:第一级RA1(R1150:R14=9:1)、第二级R23、第三级RC1(R290:R170=9:1)。工质优化后进一步对系统参数进行分析,发现对系统影响较大的参数分别为三级朗肯循环工质冷凝压力,LNG换热器4出口LNG温度与工质换热器4出口工质温度,针对这些参数分别就其对系统净输出功、?效率、海水淡化量、经济效益的影响进行模拟分析,并利用遗传算法对其进行参数优化,以最大系统?效率为目标函数,参数优化后的系统净输出功为5376k W,相比优化前提高了6.1%,系统?效率为31.37%,相比优化前提高了6.12%,系统淡水产量为177t/h,相比优化前提高了28.2%,系统经济效益为4138元/h,相比优化前提高了4.02%。另外根据中国国内市场询价给出系统初始投入设备等的投资预估总价为3710万元,系统全年经济效益为3031万元,成本回收周期为15个月。
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