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《华南理工大学》 2017年
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利用相变蓄冷材料回收LNG接收站气化过程冷能的工艺设计研究

文铭杨  
【摘要】:LNG在气化过程中释放大量的冷能,充分利用这些冷能,将为LNG接收站,冷能用户和社会带来巨大的效益。然而,受到下游用户用气波动的影响,LNG接收站外输气化负荷频繁变化。夜间外输低谷时,LNG气化量很少,甚至停止气化。这使得LNG冷能利用装置可能会出现冷量中断而不能连续稳定运行的情况,影响项目的经济性。若仅仅以LNG接收站最小气化量时可提供的冷量作为冷能利用装置设计的依据,虽然可以保证冷能利用装置的稳定运行,却会限制了冷能利用装置产能的规模,并极大地浪费接收站外输高峰时的LNG冷能。为了解决这一问题,本文设计并研究利用相变蓄冷材料回收LNG接收站气化过程冷能的工艺。首先,利用Aspen Plus化工流程模拟软件,对由烷烃和醇类二元混合物组成的复合相变材料进行了物性研究,得到不同材料的共熔点及熔化焓。结合成本及安全性,将各种材料进行比较,得到了相关结论与用于LNG冷能回收相变材料的选择原则。针对不同的LNG冷能利用装置,建议使用不同的相变蓄冷材料。接着,设计了使用相变材料来蓄存LNG冷能并维持LNG冷能利用装置平稳运行的供蓄非同步相变蓄冷工艺流程、供蓄同步相变蓄冷工艺流程及两种流程所对应的蓄冷装置,并分析了两种工艺流程各自的优缺点。然后,利用Fluent计算流体力学软件,分别模拟了两种蓄冷装置,以正戊烷和正庚烷为相变材料时的蓄冷及供冷过程,得到:供蓄非同步蓄冷装置以正戊烷和正庚烷为相变材料时,蓄冷所需时间与可供冷时间之比分别是3倍与1.7倍;供蓄同步蓄冷装置,无论蓄冷还是供冷过程,热翅片管外相同位置的相变材料都有相近的熔化时间,表明了无论LNG流量大小,供蓄同步蓄冷装置都能维持冷媒为下游提供冷量的稳定。最后,以空分装置为例,进行了蓄冷工艺流程与冷能利用装置适配性研究。确定使用供蓄非同步相变蓄冷工艺及2个蓄冷装置来维持空分装置的持续运行。蓄冷装置1,使用672t正戊烷,蓄冷所需LNG量为1374t,配备288根翅片管。蓄冷装置2,使用697t正庚烷,蓄冷所需LNG量为588t,配备294根翅片管。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE64;TB66

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