导　　师： 李亚军

学科专业： H1701

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 液化天然气(LNG)常压下是一种温度低至-160.0℃的液体,在供应给下游用户前,通常利用海水将其汽化并加热至0℃以上,大量冷量被海水带走,造成极大的能源浪费和环境污染。充分利用LNG高品质冷能,对节能减排将有十分重要的理论和现实意义。在目前LNG冷能回收方法中,发电应用较多,但效率较低,一般不高于30%。针对这一问题,本文运用流程模拟技术,对LNG冷能联合发电流程进行模拟,分析了LNG温度、压力、组成及透平机入口温度和冷媒等因素对系统发电量的影响,总结出制约系统发电效率的关键因素是丙烷及天然气工质进透平机的温度和所选择的冷媒种类。针对前者提出了通过系统热集成,采用工艺过程低温余热加热透平进口工质的方法;针对后者得到了单一冷媒以丙烷综合性能最好,混合冷媒宜采用Kalina循环替代朗肯循环的结论。将研究结论应用于东南沿海某300万吨/年规模的LNG接收站,通过改进相关工艺实现用两种方案对流程进行集成优化,第一种方案首先实施工艺余热系统和冷能发电系统集成与优化,利用余热加热透平机进口工质,提高总发电量2558 kW,使天然气和丙烷直接膨胀做功的热效率提高了52.1%和22.6%;然后利用丙烷制冷发生8℃冰水700t/h,分别做压缩机机间冷却和接受站操作室空冷冷源,节约海水用量3872 t/h,节省制冷耗电1124kW;相比原流程,系统火用效率提高38%,创造效益3092万元/年;第二种方案是通过用C3H8-CF4混合冷媒组成的Kalina循环替代朗肯循环和用低温余热加热进透平机的天然气工质,使LNG的冷能利用率大大提高。改进后的Kalina循环两级透平膨胀做功的总电量为6933 kW,相比原流程的3121kW,提高了122%;循环工质液力透平做功所发电量为388 kW,而泵所消耗的电量为312 kW,即该系统液力透平所做功可直接驱动泵,从而达到减少泵的功耗,提高整个系统能量利用效率的目的。

关 键 词： 液化天然气 冷能 压能 发电

分 类 号： [F426.22]

领　　域： [经济管理]