隨著環(huán)境問題成為全球性問題,天然氣的發(fā)展舉世矚目。近幾年,特別是LNG衛(wèi)星站以星火燎原式的粗獷式發(fā)展存在的弊端不斷浮現(xiàn),導(dǎo)致LNG衛(wèi)星站冷能浪費(fèi)、日常運(yùn)營所需電力欠缺、衛(wèi)星站自身監(jiān)控系統(tǒng)及智能化升級(jí)乏力等現(xiàn)象司空見慣。因此有必要對(duì)LNG衛(wèi)星站的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展需求進(jìn)行進(jìn)一步地梳理,并針對(duì)其中部分問題采取進(jìn)一步地深入研究、開發(fā),提出相應(yīng)的解決方案。本文論述了國內(nèi)當(dāng)前LNG衛(wèi)星站發(fā)展現(xiàn)狀,尤其是LNG衛(wèi)星站冷能發(fā)電現(xiàn)狀及LNG衛(wèi)星站后續(xù)發(fā)展存在的問題和弊端。基于LNG衛(wèi)星站現(xiàn)有條件,研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)出兩種適用于LNG衛(wèi)星站冷能發(fā)電微型化工藝。在研究、設(shè)計(jì)LNG衛(wèi)星站冷能發(fā)電工藝微型化基礎(chǔ)之上,經(jīng)比選采用丁烷作為循環(huán)工質(zhì),再通過透析單因素對(duì)系統(tǒng)發(fā)電量變化率的角度為后續(xù)系統(tǒng)化方案設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo),得出單因素對(duì)系統(tǒng)發(fā)電量變化率的排序?yàn)?工質(zhì)的蒸發(fā)壓力與冷凝壓力之比工質(zhì)的蒸發(fā)溫度LNG質(zhì)量流量。在LNG進(jìn)口溫度分別為-155℃,出口溫度為-140℃,流量為460kg/h,工質(zhì)蒸發(fā)壓力為150kPa,冷媒的蒸發(fā)溫度為11℃,氣體馬達(dá)出口絕對(duì)壓力為101.4kPa,流量為時(shí)80kg/h,發(fā)電量為99.86W。在研究、設(shè)計(jì)LNG衛(wèi)星站冷能發(fā)電工藝微型化基礎(chǔ)之上,對(duì)工藝中的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行特殊的選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在氣體馬達(dá)葉輪前后壓差小的條件下采用管道內(nèi)置發(fā)電結(jié)構(gòu),在氣體馬達(dá)葉輪前后壓差大的條件下采用管道外置發(fā)電結(jié)構(gòu)。因地制宜的在滿足發(fā)電需求時(shí),實(shí)現(xiàn)整套發(fā)電微型化工藝低成本、占用空間小、與原有工藝無縫銜接。以國內(nèi)某LNG衛(wèi)星站為工況背景,結(jié)合LNG冷能發(fā)電微型化工藝方案二進(jìn)行了工程化設(shè)計(jì),并對(duì)該工程化方案進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)、邏輯控制設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備選型、系統(tǒng)操作彈性分析、智能化分析、投資成本分析等可行性分析。結(jié)果表明,采用該工程化方案在LNG質(zhì)量流量為1.3t/h-2.2t/h,循環(huán)冷媒的質(zhì)量流量為0.23t/h,冷凝器和蒸發(fā)器垂直方向的距離為2.5m時(shí),能夠發(fā)出電量98W,滿足場(chǎng)站氣化系統(tǒng)的用電需求。文中設(shè)計(jì)的LNG衛(wèi)星站冷能發(fā)電微型化工藝存在著冷能利用率不高、發(fā)電量有待進(jìn)一步提升的不足,后期需要對(duì)內(nèi)置發(fā)電裝置進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化改善提升發(fā)電量,以供給更多用電設(shè)備,助力解決、完善LNG衛(wèi)星站監(jiān)控系統(tǒng)及智能化升級(jí)。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB69
【部分圖文】：

NG 冷能發(fā)電研究現(xiàn)狀常見 LNG 冷能發(fā)電現(xiàn)狀NG 冷能用于發(fā)電的原理是利用一種工質(zhì)把 LNG 具有冷能進(jìn)行吸收，進(jìn)而轉(zhuǎn)移中，吸收冷量之后的工質(zhì)會(huì)被液化，然后再通過液體泵增壓，緊接著被加壓后會(huì)被進(jìn)一步地加熱氣化，此時(shí)此刻的工質(zhì)具有一定的做功能力，再把具有做功氣態(tài)工質(zhì)通入氣輪機(jī)中膨脹做功，連軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電[5]。般常見的 LNG 冷能發(fā)電工藝主要有：直接膨脹法、低溫朗肯循環(huán)法、低溫n 法、聯(lián)合法以及多級(jí)復(fù)合循環(huán)法[6]。1）直接膨脹法接膨脹法在所有的 LNG 冷能發(fā)電工藝中及發(fā)電原理中都是最簡單的方法，即G 本身的壓力能進(jìn)行發(fā)電[7-9]，具體工藝見圖 1-2。

種 LNG 冷能發(fā)電工藝的優(yōu)點(diǎn)是過程簡單，所需設(shè)備較少、投資少，整體運(yùn)行較低；缺點(diǎn)是 LNG 冷能回收利用率太低，對(duì)外做功很少，1tLNG 在一定條件量約為 20kWh，整合計(jì)算冷能利用率僅為 24%[10]；其次天然氣下游用戶必須戶，故很少采用這種方式單獨(dú)發(fā)電。2）低溫 Brayton 法溫 Brayton 法進(jìn)行 LNG 冷能發(fā)電時(shí)，循環(huán)工質(zhì)會(huì)被加壓變成高壓氣體，這就要具有相對(duì)較低的露點(diǎn)，使得工質(zhì)自身在整個(gè)發(fā)電循環(huán)過程中沒有發(fā)生相變[11-此、在進(jìn)行低溫 Brayton 法發(fā)電時(shí)通常會(huì)選用 N2作為循環(huán)冷媒，在 N2進(jìn)入壓和從儲(chǔ)罐出來的 LNG 首先經(jīng)過第一次換熱，經(jīng)換熱后的 N2在經(jīng)過壓氣機(jī)增樣壓氣機(jī)單位增壓比功耗將會(huì)相對(duì)減少，加壓后的 N2再經(jīng)過海水或者余熱加入膨脹機(jī)進(jìn)行做功，連軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)一起發(fā)出電力，做工后的低壓、低溫 N2罐出來的 LNG 進(jìn)行換熱，完成一個(gè)循環(huán)。具體工藝見圖 1-3：

第一章 緒論低溫朗肯循環(huán)法與低溫 Brayton 循環(huán)發(fā)在工藝上有類似之處，低溫朗肯循環(huán)法是G 氣化過程中的冷量通過冷凝器存儲(chǔ)到循環(huán)工質(zhì)上，循環(huán)工質(zhì)經(jīng)過工質(zhì)泵加壓后預(yù)熱器、蒸發(fā)器和熱源（一般為海水）換熱后，變?yōu)榫哂凶龉δ芰Φ母邷�、高壓體，具有做功能力的氣體工質(zhì)再被引入膨脹機(jī)做功連軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。經(jīng)膨脹功后的氣體為濕蒸汽，此濕蒸汽與 LNG 換熱后變?yōu)橐簯B(tài)進(jìn)入工質(zhì)泵，完成整個(gè)循]。具體工藝圖見 1-4：
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2840875