液化天然气汽化站自增压系统研究

【摘要】：液化天然气作为非管输天然气的重要组成部分,正处于快速发展时期。中小型液化天然气汽化站的工艺流程中,由槽车向储罐注入的液态LNG后,储罐压力一般与外输管网所需要的压力还有一定的差距,这就需要使天然气的压力增加之后才能外输供气。汽化站的增压工艺有液体增压汽化和汽化后气体压缩两种。在选择增压工艺以达到外输压力时,大多汽化站选择了自增压的增压方式。液化天然气汽化站的整个自增压系统由储罐、液相管路、汽化器、气相管路组成。现今,对于液化天然气汽化站自增压系统的研究多侧重于储罐或是汽化器的单独研究,但是自增压各个组成部分之间的传热、流动是互相影响的,单独研究的方法对于由储罐、液相管路、汽化器、气相管路组成的有机整体系统来讲,显然是不足的。因此,若要更加准确的研究自增压这一流程必须采用整体的研究对象与研究方法。在作者所了解的范围内,本文首次以液化天然气汽化站的整个自增压系统为研究对象进行了研究。研究的内容是在自增压过程中,整个增压系统的传热、传质、流阻的动态变化情况,目的是得出储罐的自增压过程的规律以及影响因素。本文主要内容：(1)论述了文中涉及的流体—天然气以及空气的热物理性质的计算方法,热物理性质计算主要包括热力学性质计算与迁移性质计算。(2)根据自增压系统的组成,对低温储罐、增压管路、自增压汽化器的传热传质进行分析。论述并选择了低温储罐热力学模型。(3)以储罐、增压管道、汽化器组成的自增压系统为对象,建立传热、传质、流阻计算的数学模型。编制了求解计算程序,并对编制计算程序中的具体问题进行分析。(4)选取工况,对自增压过程进行计算。分析了稳态与动态的增压管路与汽化器的传热与流阻计算,得出动态的全程压力、干度、比焓值、温度的分布规律。论述自增压过程中的储罐中流体压力、温度、气体质量、气体密度、液位、增压气体流量的变化情况。考察了自增压过程的影响因素,得出在高充满率、高压、高温增压气体下能够明显缩短增压时间的结论。(5)根据计算分析,提出采用相对较高的储存压力、增加增压汽化器的换热能力、改变立式增压汽化器形制等具体建议。 【关键词】：液化天然(LNG) 汽化站 自增压
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU996
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 选题背景及意义11-13
• 1.1.1 液化天然气产业的迅速发展11-12
• 1.1.2 液化天然气汽化站储罐的压力控制12-13
• 1.1.3 液化天然气汽化站自增压系统研究意义13
• 1.2 液化天然气汽化站自增压系统研究现状13-16
• 1.2.1 低温液体无损储存热力学模型研究13-14
• 1.2.2 增压汽化器换热性能研究14-16
• 1.2.3 自增压系统的模拟计算16
• 1.3 本文研究内容16-17
• 第2章 流体基础热物性计算17-26
• 2.1 引言17-18
• 2.2 天然气热力学性质计算18-22
• 2.2.1 自由度、吉布斯相率18
• 2.2.2 饱和蒸汽压18-19
• 2.2.3 密度19-20
• 2.2.4 汽化潜热、凝结潜热20
• 2.2.5 比热、比焓、干度20-21
• 2.2.6 干度21-22
• 2.2.7 热膨胀系数22
• 2.3 天然气迁移物性计算22-23
• 2.3.1 黏度22-23
• 2.3.2 导热系数23
• 2.4 湿空气热力7。^?质计算23-25
• 2.4.1 含湿量23-24
• 2.4.2 比焓24
• 2.4.3 密度24
• 2.4.4 比热24-25
• 2.4.5 热膨胀系数25
• 2.5 湿空气迁移性质计算25
• 2.5.1 动力粘度25
• 2.5.2 导热系数25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 自增压系统传热分析与储罐热力模型选取26-41
• 3.1 引言26
• 3.2 淄博液化天然气汽化站自增压系统26-31
• 3.2.1 淄博液化天然气汽化站工艺流程与平面布置26-27
• 3.2.2 自增压系统主要设备参数27-31
• 3.3 自增压系统传热分析31-35
• 3.3.1 储罐传热分析31-34
• 3.3.2 汽化器传热分析34-35
• 3.3.3 管道传热分析35
• 3.4 低温液体储存容器的热力学模型的选取35-39
• 3.4.1 概述35-36
• 3.4.2 饱和均质模型36-37
• 3.4.3 均相表而蒸发模型37
• 3.4.4 俄罗斯模型37-38
• 3.4.5 三区模型38
• 3.4.6 模型的选取38-39
• 3.5 本章小结39-41
• 第4章 自增压与稳压供气过程的计算求解41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 储罐系统的三区模型以及离散化41-44
• 4.2.1 储罐系统的三区模型41-44
• 4.2.2 储罐系统的三区模型方程离散化44
• 4.3 增压管道与汽化器传热及流阻计算44-50
• 4.3.1 概述44-46
• 4.3.2 传热计算及相关参数46-49
• 4.3.3 流动阻力计算及相关参数49-50
• 4.4 程序设计与求解50-53
• 4.4.1 计算程序流程设计50-51
• 4.4.2 程序设计中主要考虑问题51-52
• 4.4.3 边界条件与初始条件52-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第5章 计算结果分析与建议55-71
• 5.1 算例及分析55-65
• 5.1.1 算例初始、边界参数55
• 5.1.2 增压管路与汽化器的传热流阻计算55-62
• 5.1.3 储罐传热传质计算62-65
• 5.2 储罐自增压影响因素分析65-67
• 5.2.1 初始充满率的影响65-66
• 5.2.2 初始压力的影响66-67
• 5.2.3 换热器换热能力与环境温度的影响67
• 5.3 计算总结与建议67-69
• 5.3.1 计算总结67-68
• 5.3.2 建议68-69
• 5.4 本章小结69-71
• 第6章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71
• 6.2 展望71-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研情况77-78
• 发表论文77
• 获奖情况77
• 参与编写的书籍77-78
• 附录78-95
• 附录1：增压管道与汽化器的流阻换热计算程序78-91
• 附录2：储罐中传热传质计算程序91-94
• 附录3：求解温度的迭代函数程序94-95

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