文档介绍：该【LNG汽化站储罐自增压过程动态模拟研究 】是由【书籍1243595614】上传分享，文档一共【94】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【LNG汽化站储罐自增压过程动态模拟研究 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-I-摘要随着世界能源局势的紧张和环境问题的日益严峻,天然气以其清洁、高效的特点逐步进入国民的生产和生活等各个方面。为满足日益扩大的天然气需求量,液化天然气(LiquefiedNaturalGas,简称LNG)作为非管输天然气的主要来源,在我国得到了迅速发展。在LNG汽化站的工艺流程中,储罐的自增压工艺是很重要的一步,但目前国内对于自增压工艺的研究较少,缺乏专门针对增压器方面的功能改进和优化设计,工程设计中对于增压器的选型也基本凭借经验,无具体的确定方法和规范可循。因此,若要更进一步改进LNG汽化站的自增压工艺,为增压器选型方面提供更多的理论指导,对整个自增压过程进行动态的模拟研究,是非常具有现实意义的。本文根据实际气源成分确定LNG的组成,分别对天然气的热力学性质和迁移性质的计算模型和混合规则等进行了选择,选择了相平衡计算方法,并给出了物性计算中反向求解问题的解决办法,利用Matlab软件对各个参数计算编写了程序。对比国内外现有的低温储罐热力学模型,建立了针对LNG汽化站储罐自增压热力过程的物理数学模型,给出了增压管路的传热和流阻计算方法。针对具体算例,进行了自增压过程的动态模拟。对增压管路的传热和流阻进行计算,得出了压力、温度等参数沿增压管路的稳态和动态变化曲线,确定了自增压过程的增压气体流量;对储罐的传热传质计算求解,得出了储罐内压力、温度等参数的变化曲线。分析了影响自增压过程的几个重要因素,得出自增压过程中压力随之变化的规律。根据自增压模拟结果,提出了满足工程精度的自增压选型的具体算法,针对100m3和150m3储罐预增压和稳压供气等10个不同自增压过程工况进行计算,给出了这两种规模储罐应匹配的增压器合理选型方案,并对自增压工艺的优化与改进提出了可行性建议。关键词:液化天然气;汽化站;增压器;传热传质;动态模拟哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-III-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-I-AbstractWithtensionsandenvironmentalproblemsoftheworld'senergysituationisincreasinglygrim,naturalgasforitsclean,efficientfeatures,,LNG(LiquefiedNaturalGas,referredtoasLNG)asamajorsourceofnon-pipelinenaturalgas,,sincethetank’spressurizedprocessisaveryimportantstep,however,thedomesticresearchforself-pressurizationprocessistoolittle,engineeringdesignfortheselectionoftheself-pressurizedvaporizerisbasicallyvirtueexperience,,thedomesticequipmentforthevaporizationresearchstationsaremostlyseparatestudyareasfortanksorself-pressurizedvaporizer,lacktheresearchofself-pressurizationprocessforheattransfer,masstransfer,flowresistanceandotheraspectsoftheresearch,thelackofaself-pressurizedvaporizerinself-,tofurtheroptimizetheprocessofself-pressurizedLNGvaporizationstation,providingmoretheoreticalguidancefortheselectionoftheself-pressurizedvaporizer,theself-,,usingMatlabwritteneachparameterforcalculationprogram,,establishedaphysicalandmathematicalmodelsuitableforself-pressurizationprocesssimulation,,simulatefortheself-,drawnsteady-stateanddynamic-statecurvesofpressure,temperature,,obtainedthetankpressure,temperature,gasquality,-pressurized,obtainedpressurechange哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-III-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-I-rulefromtheprocessofself-,uracyinselectionofself--pressurizationprocessfordifferentconditions,obtainedsomeguidanceconclusionstotheselectionofself-,makesome??feasiblesuggestionsfortheself-:LiquefiedNaturalGas,VaporizingStation,self-pressurizedvaporizer,HeatandMassTransfer,dynamicsimulation-IV-目录摘要 IAbstract II第1章 绪论 10第2章天然气物性参数计算 31哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-V-第3章自增压系统模型的建立和分析 52第4章自增压过程的求解与分析 71第5章选型计算分析及建议 72哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-VI- 79结论与展望 80参考文献 82哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 86致谢 87哈尔滨工业大学工学硕士学位论文绪论课题的背景及意义中国天然气及LNG产业的发展当今世界,经济飞速发展,能源消耗巨大,而煤、石油等能源逐渐濒临耗尽,温室效应和环境污染等问题则层出不穷,对人类的赖以生存的环境造成了极大的威胁[[]:[C].2010:2-3.,[][C].2010:56-58.]。在这一背景下,天然气作为一种优质、清洁、高效的能源正逐步进入人们的视野,现已广泛地应用于发电、汽车、工业以及民用等各个领域[[] 王安建,王高尚,[R].中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心,2011:6-7.]。国际能源(IEA)的预测,天然气的使用量将逐步超过煤和石油,成为第一能源,21世纪必将是天然气发挥能源优势的一个大舞台。根据国家统计局数据,我国在2010年天然气的总产量为942亿m3,%;天然气的总消耗量为1072亿m3,%,距离均指标24%还有很大差距[[] [D].:7-10.]。从1980到2010年,%,天然气的年消耗量平均增长率为7%。从2000到2010年,%,%[[] [D].:11-14.]。2006-2010年天然气供求量及供求差如图1-1所示,近几年内,国内天然气需求量仍飞速上涨,天然气在一次能源的比重越来越大,据中石油预测,未来十年内我国天然气仍将保持上涨势头,%,而产量增长速度却远远小于消费速度,%,因此,对于天然气的供需不平衡问题将日益严重,到2020预计将达到29%[[] 天然气发展“十二五”规划[N].]。图1 12006-2010年我国天然气供求关系图为了解决这一突出矛盾,我国提高了进口天然气的数量,一方面通过长输管线从俄罗斯和澳大利亚等国家进口,另一方面通过在建设大量LNG接收终端,以LNG船海运引进,中石化预测,2015年,天然气进口量将达1000-2-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文亿m3,2020进口量将达1750亿m3,2030进口量将达2500亿m3,如图1-2所示,LNG的进口量几乎都是成倍增长。大量的进口LNG首先通过LNG船海运到LNG接收终端,再通过槽车运至各个城市的LNG汽化站,进行城市LNG的储存与供应。 图1 22010-2030年我国天然气进口量图由于LNG资源进口量的剧增与国内政策的支持,LNG汽化站得到了迅速发展。仅2001-2006年5年时间,国内已建成的LNG汽化站就超过100个,供气能力400万m3/d。2006年之后,由于沿海大型接收终端的建设投产,为LNG的供应提供了更多保障,LNG汽化站供应市场迎来了黄金时段,据新奥集团统计,目前仅新奥燃气就已在全国上百个城市建立了200余个LNG汽化站,覆盖城区人口达到5800万以上。LNG汽化站及其工艺简介LNG汽化站(也称为LNG卫星站、LNG供气站),它是一个接收与储配LNG的场所,同时也是城市或者燃气企业将LNG从其生产基地转到燃气用户的中间场所[[][D].:7-22.]。从气源上定义,LNG汽化站是对一些不能使用管输天然气城镇的主要气源或者过渡气源,同时还可以作为众多管输天然气城市的调峰或补充气源[[] (LNG)气化站设计优化[J].(16),23-24.]。LNG汽化站主要设备包括LNG储罐、汽化器、增压器、LNG槽车以及调压、计量和加臭系统。一般的汽化站的平面布置简图和工艺流程图如图1-3和1-4所示。首先通过槽车将LNG运至LNG汽化站,将槽车气、液相管分别与卸车增压器进行连接,对其进行自增压卸车,在压差的作用下,将低温LNG通过液相管注入LNG低温储罐中进行储存。当供气压力不足时,则将LNG低温储罐的气液相管与储罐自增压器连接,通过自增压过程将储罐的压力升至一定阀值,使LNG罐内的LNG可以流入LNG汽化器,低温LNG在LNG汽化器中迅速换热汽化,再进过调压、计量和加臭系统后输入城市管网进行供气。下面对其主要工艺流程进行简要介绍。-3-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文图1 3汽化站平面布置图1-储罐;2-储罐增压器;3-汽化器;4-调压计量加臭撬;5-卸车增压器;6-槽车;7-控制室槽车卸车增压器LNG槽车LNG储罐储罐自增压器BOG储罐空温式汽化器城镇天然气管网水浴式汽化器调压、计量、加臭气相液相图1 4LNG汽化站的工艺流程图卸车流程LNG槽车将LNG运到汽化站的第一道工序就是卸车,卸车分为上进液和下进液两种,通常LNG槽车将LNG运输到汽化站时,其温度要高于站内温度,从而采用下进液的方式将高温的LNG与储罐内的低温LNG混合,防止从上进液时气相空间温度和压力迅速上升而导致安全事故。卸车流程中同样需要采用卸车增压器对槽车进行自增压,使槽车压力保持高压储罐压力,才能顺利地完成槽车卸车工艺。-3-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文LNG的储存LNG的储存方式一般有:单罐带压储存、子母罐带压储存、常压储存[[] [D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2011.]。这三种方式各有利弊,现将其总结列于表1-1:表1 1LNG储存方式优缺点储存方式单罐带压储存子母罐带压储存常压储存优点投资居中,运行费用低;操作简单;保温效果好;施工周期短,技术成熟。运行费用低,操作简单。投资少,占地面积小,维护方便。缺点运输较麻烦;占地面积大;管路和阀门多。保温性能比单罐差;占地面积大,投资最大。保温性能较差;排液需低温泵,运行费用较高;施工周期较长。通常LNG汽化站的储存方式选择是通过储存量计算得出的[[] ,HeinzKotzot,-costandEnvironmental-friendlySolutions[J].LNGJournal,2006,3:28-30.]。储量在1200m3以下时,通常采用单罐带压储存方式,单罐的容积大多数采用100m3,特殊情况下也可以用50或者150m3;储量在1200到5000m3时,一般采用常压储存或者子母罐带压储存,当采用子母罐带压储存事,其单罐容积一般控制在600到1750m3之间[[] HiroshiHiraga,THECHALLENGESWITHTHEWORLD’SLARGEST250,[C].2010:88-92.]。LNG的汽化当需要进行供气时,打开储罐的液相管,使低温的LNG进入汽化器内进行汽化,如果汽化器出口的气相天然气温度低于5摄氏度,则需要打开水浴汽化器进行加热,直到符合要求。对于汽化器,通常会遇到结霜而导致汽化效率降低的问题。因此,在进行工程设计时基本采用一用一备。LNG的增压LNG汽化站内的增压包括两个方面,一是卸车增压,另一个是储罐增压。LNG汽化站常用的增压方式有压缩机增压法、低温泵增压法和自增压法3种方式。这三种方式的对比如下表1-2[[] [J].城市燃气,2006(9):23-25.]:-5-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文