液化天然气冷能存储与回收发电过程模拟与优化

【摘要】：天然气的液化是将压缩机的轴功即机械能转化为内能,液化后的天然气温度低至-162℃,其体积比气态时减少600多倍,这大大方便了运输。液态天然气(LNG)在终端需要转变为气态供给用户。LNG气化过程可释放出830-890kJ/kg的能量,这部分能量需回收。本文根据国内外液化天然气技术与其冷能回收的研究,介绍了三种典型的液化天然气流程和三种基本液化天然气冷能回收发电流程；研究了液态天然气的物理特性(炯和焓)随压力和温度变化的关系；确定物性计算方程和流程计算方法,天然气物性计算采用SRK方程,混合制冷剂和烟气采用Peng-Rob方程,氨水采用TNRTL-RK方程,流程收敛计算采用Wegstein法,优化计算采用序列二次规划法(SQP)；对比三种不同的混合制冷剂循环的功耗、损与经济性,选择流程简单,功耗和损都相对较小的单级丙烷预冷的混合制冷剂循环液化天然气；利用序贯模块法,在Aspen Plus中建立天然气的液化和冷能回收的耦合过程模型并进行模拟,获取耦合过程中各节点的状态参数(温度、压力、流量、焓和熵值等)和过程参数(做功量、换热量等)；分析单级丙烷预冷的混合制冷循环中天然气供给压力、压缩机出口压力和节流阀节流压力对冷能存储过程制冷系数和效率的影响；对LNG冷能回收发电的动力循环也进行了热力学分析,分析了汽轮机进出口压力、循环最高温度和冷凝温度对冷能回收发电过程的热效率和效率的影响；利用模拟软件Aspen Plus结合FORTRAN,耦合流程的经济效益和分段的效率分别作为目标函数优化流程,获取优化后流程节点的参数,与优化之前的各节点参数对比,确定流程优化程度,为提高天然气冷能存储与回收发电过程的效率提供一定的理论依据。 【关键词】：LNG Aspen Plus 耦合流程 热力学分析 优化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE646;TM61
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 液化天然气冷能存储与回收发电的背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 液化天然气技术11
• 1.2.2 液化天然气冷能回收11-12
• 1.3 液化天然气冷能存储与回收发电流程介绍12-15
• 1.3.1 天然气液化过程12-14
• 1.3.2 液化天然气的冷能回收发电过程14-15
• 1.4 本文研究内容15-17
• 2 LNG的冷(火用)分析和冷能分析17-22
• 2.1 冷(火用)分析17-19
• 2.2 冷能分析19-21
• 本章小结21-22
• 3 Aspen Plus中的模块与方法选择22-37
• 3.1 Aspen Plus简介22-25
• 3.1.1 锅炉模块22-23
• 3.1.2 换热器模块23-25
• 3.2 物性方法的选择25-33
• 3.2.1 天然气和混合制冷工质物性方法的选择25-31
• 3.2.2 氨水物性方法的选择31-33
• 3.3 模拟计算方法33-36
• 3.3.1 直接迭代法33
• 3.3.2 牛顿法33-34
• 3.3.3 Wegstein法34-35
• 3.3.4 Complex法35
• 3.3.5 SQP法35-36
• 本章小结36-37
• 4 液化天然气流程选择37-45
• 4.1 三种不同流程比较37-40
• 4.1.1 无预冷的混合制冷剂制冷循环37-38
• 4.1.2 三级丙烷预冷混合制冷剂循环38-39
• 4.1.3 单级丙烷预冷混合制冷剂循环39-40
• 4.2 模拟计算40-42
• 4.2.1 液化天然气过程压缩机的功耗40-41
• 4.2.2 混合制冷剂流量计算41
• 4.2.3 (火用)损失计算41-42
• 4.2.4 换热器对数平均温差的计算42
• 4.3 模拟结果42-43
• 4.3.1 三种制冷循环液化天然气过程的结果42-43
• 4.3.2 三种制冷循环液化天然气过程(火用)损失量43
• 4.4 经济分析43-44
• 本章小结44-45
• 5 天然气的冷能存储与回收发电的耦合流程模拟计算与分析45-72
• 5.1 流程模拟45-49
• 5.1.1 初始流程参数的设定45
• 5.1.2 耦合流程介绍45-47
• 5.1.3 模拟计算结果47-49
• 5.2 天然气液化冷能存储与回收发电过程热力学分析49-57
• 5.2.1 天然气液化过程热力学第一定律分析49-51
• 5.2.2 液化天然气冷能回收过程热力学第一定律分析51-52
• 5.2.3 液化天然气冷能存储与回收过程的(火用)分析52-55
• 5.2.4 (火用)损量结果与分析55-57
• 5.3 耦合流程的夹点分析57-59
• 5.3.1 天然气液化过程的夹点分析57-59
• 5.3.2 LNG冷能回收发电过程的夹点分析59
• 5.4 流程的参数分析59-70
• 5.4.1 天然气液化过程的参数分析60-66
• 5.4.2 液化天然气冷能回收发电过程的参数分析66-70
• 本章小结70-72
• 6 液化天然气冷能存储与回收耦合过程的优化72-79
• 6.1 经济效益为目标函数72-74
• 6.2 (火用)效率为目标函数74-78
• 6.2.1 液化天然气冷能存储过程的(火用)效率74-76
• 6.2.2 液化天然气冷能回收过程的(火用)效率76-78
• 本章小结78-79
• 结论79-81
• 参考文献81-86
• 附录A 物理量名称与符号说明86-87
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况87-88
• 致谢88-89

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

非线性规划一般约束条件的SQP方法    滕召波,张世永,陈华富,何光中

SQP方法在航空发动机加速寻优控制中的应用    杨坤;谢寿生;谢锋;

优化设计的数学模型探讨    刘义山;李骥昭;

一类新的求解非线性规划的SQP方法    景书杰;张志荣;

基于Aspen Plus的LNG船BOG再液化工艺模拟    邓好雨;

蒸汽发生器检修机械手路径规划及控制方法研究    周芳

先进航天器轨道快速优化    王明光

感兴趣血管段最佳视角和血管内超声与冠脉造影融合研究    胡春红

基于系统科学理论的城市道路交通拥挤预测与控制模型研究    陈涛

基于（火用）方法的暖通空调系统热力学分析研究    王厉

复合制冷循环间接空冷系统状态分析与运行优化    赵波

求解非线性规划问题的光滑牛顿法及Minimax问题的SQP-Filter算法    谢亚君

板壳截面优化的理论与基于MSC/NASTRAN的软件二次开发    金雪燕

X型涡扇发动机过渡态寻优控制    陈耀楚

解非线性规划问题的算法研究    杨丹

基于简支梁弹性变形的循环优化算法在动态称重中的应用研究    徐敬华

一个修正的求解非线性规划问题的有限储存SQP算法    梁波

SPS复合钢板屈曲分析及其优化设计    商磊

一种机床排屑系统节能优化控制方法及其支持系统的研究    刘耕

一般约束极大极小问题的广义梯度投影算法    陈华富,田益祥

一般约束极大极小值的梯度投影算法    陈华富

沈阳市区液化天然气应用可行性分析    方胜南;

国内首个全国产液化天然气站在余杭建立    胡国庆;

近海小规模液化天然气输送    王金锋;

珠海液化天然气工程审批立项    本刊通讯员;

中国石油将在拉萨建设液化天然气工程    

东南亚的液化天然气进口    坂本茂树;司韦;

利用液化天然气作冷源的发电装置    罗家立

水上运输液化天然气的前景    陈心

袖浦基地大型液化天然气地下贮罐的建设    李金海;

印尼将提高液化天然气产量    陈敏

建设标准化液化天然气槽车灌装站    张继薇;

液化天然气销售安全管理的体系构建与运做实践    陈月旗;

液化天然气的储运及国内市场分析    丁昌;汪荣顺;

液化天然气汽车的应用研究    宋钧;马志义;刘生全;

国际液化天然气(LNG)市场供需状况分析    叶锦业;林苗;

福建省液化天然气项目简介    谢振钦;

LNG(液化天然气)船设计的基本概念(英文)    Akira Akiyama;

充满活力的能源新品——液化天然气(LNG)    梁家琪;

液化天然气(LNG)汽车的现状及发展趋势    周祥民;

液化天然气储罐蒸发率的试验和计算    兰书彬;金颖;江金华;

辽宁首次引进新疆液化天然气    记者 武炳明

中国首个液化天然气进口项目签订    记者 杨川梅

我国将加大液化天然气进口    张毅

我国延缓进口液化天然气    章力

澳日签订新液化天然气合同    何芳川

澳继续扩大液化天然气出口    杜美

卡塔尔打造液化天然气巨无霸    王传宝

国内企业自主建设液化天然气项目    李江泓

美国LNG船运业意欲上位    张荣忠

澳继续扩大液化天然气出口    王旭