天然气高压输配系统应急储备工艺优化设计及工程化研究

【摘要】：我国的天然气消费量大、进口多，但同时对外依存度高、用气量受季节影响大，加之我国的天然气运输主要以高压管道输送的方式，易受距离、地形等的影响，使得我国城市天然气输配系统应对突发状况和自然灾害的能力较低，对城市天然气行业的整体发展非常不利。因此，建立具有重要战略意义的城市天然气应急储备库的建立尤为重要，采用LNG存储是一种较为合适的方式。然而天然气存储工艺是一个耗能耗电的工艺过程，尤其是天然气的液化过程。与此同时，储备库一般与城市燃气门站或调压站毗邻，门站或调压站在调压的过程中有大量的压力能白白浪费。若能将管网压力能用于高能耗的储备库工艺，不仅减少大量的能耗，创造经济收益，而且会对我国节能减排工作的深化产生重要影响。 本文通过对现有的LNG生产与储存工艺进行比较，提出了一套适合城市燃气高压输配系统特点的LNG生产及储存工艺流程，净化工艺采用成熟的MDEA脱酸、分子筛脱水工艺，液化工艺采用MRC混合制冷工艺，储存选用单容罐储存工艺等。根据储备库周边的城市燃气调压站背景，将调压站的压力能用于储备工艺的优化，其中产生的机械能用于发电利用，冷能用于储备库液化工艺天然气的预冷。并以西气东输二线的二级调压规模为标准，采用Aspen-plus软件对调压量为10000Nm~3/h时的工况进行模拟，得出在此工况下产生电能183kW，节约冷量219kW，节能效益良好。对优化工艺系统进行火用分析，膨胀机的火用效率为76.10%，换热器的火用效率为42.20%，系统总火用效率为72.58%，因此换热器可以作为提高系统效率的优化方向。 结合深圳求雨岭安全储备库及调压门站背景，对该优化工艺进行工程化设计。首先确定了储备库LNG储存量4.0万m~3，天然气气化量20万Nm~3/h，天然气液化量30万Nm~3/d，方能满足深圳市天然气应急储备与调峰需求，通过计算与建模，设计了一套完成的天然气净化、液化、储存、气化的完整工艺。采用Aspen-plus软件模拟，得出将求雨岭调压站的压力能用于储备库液化需要的天然气流量为4800kg/h，发电功率为112kW，制冷功率为133kW。并根据工艺参数完成了关键设备的选型。对项目进行技术经济性分析可知，应急储备库工艺设备的初步投资约为43950万元。优化工艺部分总投资345万元，年均净收益26.72万元，税后投资回收期为7.49年。最后对项目优化工艺进行操作弹性分析可知，该工艺具备良好的操作弹性，系统安全可靠，具有良好的节能效益和经济效益，可见建设城市LNG应急储备调峰设施并结合利用城市燃气调压站压力能的模式值得全面推广。 【关键词】：天然气应急储备 高压天然气管网 压力能利用技术 工艺优化
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE82
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 研究背景11-20
• 1.1.1 国内外天然气发展概况12-13
• 1.1.2 国内外燃气应急储备及其工艺技术概况13-17
• 1.1.3 国内天然气管网及压力能利用的研究进展17-20
• 1.2 存在问题及解决措施20-21
• 1.3 研究目标及内容21-23
• 1.3.1 研究目标21
• 1.3.2 研究内容21-23
• 第二章 天然气高压输配系统应急储备工艺设计23-43
• 2.1 LNG 应急储备工艺研究23-38
• 2.1.1 天然气预处理方案设计23-28
• 2.1.2 天然气液化技术方案28-31
• 2.1.3 LNG 储存方案设计31-35
• 2.1.4 LNG 气化技术方案35-38
• 2.2 LNG 应急储备工艺设计38-41
• 2.3 本章小结41-43
• 第三章 天然气管高压输配系统应急储备工艺优化43-52
• 3.1 优化工艺设计43-45
• 3.2 节能效益分析45-50
• 3.2.1 工艺系统的工况模拟45-46
• 3.2.2 系统火用的计算46-49
• 3.2.3 火用损分析及系统评价49-50
• 3.3 优化工艺系统特点分析50-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 天然气管高压输配系统应急储备优化工艺工程化设计52-68
• 4.1 项目背景概述52-57
• 4.1.1 深圳市天然气用量预测52-53
• 4.1.2 储备工程规模确定53-56
• 4.1.3 求雨岭天然气门站简介56-57
• 4.2 求雨岭液化储备优化工艺流程设计57-60
• 4.3 主要工艺设备选型60-62
• 4.4 优化工艺的操作弹性分析62
• 4.5 技术经济性分析62-66
• 4.5.1 储备库工艺初步投资估算62-63
• 4.5.2 优化工艺初步投资估算63-64
• 4.5.3 经济效益估算64-66
• 4.6 工艺发展潜力分析66-67
• 4.7 本章小结67-68
• 第五章 结论与建议68-71
• 5.1 结论68-70
• 5.2 建议70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果75-76
• 致谢76-77
• 答辩委员'会对论文的评定意见77

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