基于混合工质的LNG冷能分段利用研究

LNG冷能释放可分为液相区、气液两相潜热区和气相区,基于以上特点建立了与之相匹配分段的三级朗肯循环发电工艺,循环介质分别采用甲烷-乙烷-丙烷的混合物、乙烯和乙烷-丙烷-正戊烷的混合物。文章对此系统进行了模拟核算与热力学分析。结果表明,当气相区循环采用低温烟气余热时,LNG的冷能的效率可达到41.15%,比单级朗肯循环效率(21%)提高了20.15%。若三级循环均采用烟气余热作为热源时,LNG效率可达到54.33%,远远高于常规发电方式。当换热器1的出口温度为-98℃,换热器3的进口温度为-60℃时,该工艺的效率存在最大值58.45%。     

液化天然气(LNG)冷藏车冷量回收换热器的设计

液化天然气(LNG)用做优质"绿色"汽车燃料的同时,还具有大量的冷能,该冷能可回收用于冷藏车制冷,LNG冷藏车是一种节能环保型汽车。在LNG冷藏车冷量回收系统中,传统的方式是将LNG在换热器中直接气化,并向空气释放冷量,但这种方式中的换热器表面易结霜,对其性能造成很大危害。文中提出了采用热管技术回收LNG冷量并用于冷藏车制冷的方法;设计了新型的热管式LNG冷量回收换热器,该新型换热器具有高效、紧凑等特点。     

基于临界区传热特性的LNG冷能与空分系统集成与优化

本文提出了一种利用LNG冷能的新型空分流程,利用LNG冷能冷却进入氮压机的下塔顶部氮气并使其节流液化,部分液体作为产品输出,部分液体流入过冷器后进入上塔顶部完成回流,节流产生的高压氮返回LNG冷能换热器补充冷能。本文采用MATLAB编程对该流程进行计算,并考虑冷热流体在临界区比定压热容随温度剧烈变化的特性,分析氮气压缩机入口温度与总压比对系统能耗、LNG冷能利用率的影响。计算结果表明:氮气压缩机入口温度的降低会同时降低氮压机耗功和LNG冷能利用率,系统等效能耗随其先降低后升高;氮气压缩机总压比的升高会增加氮压机耗功与LNG冷能利用率,但系统等效能耗随之降低;将氮气压缩机入口温度选定为准临界温度时冷能利用系统的等效能耗最低,LNG冷能的利用最高效,相较于已有文献研究结果,本研究所设计新流程的单位液体产品能耗与LNG冷能利用率等指标均有大幅度提高。     

LNG接收站利用低品位热源低温发电

LNG接收站需要大量的热能来加热气化LNG,降低燃气消耗可以减少操作费用。LNG接收站也要消耗大量的电能(2.83×107m3/天的气化量需要20～30MW)。利用LNG冷能低温发电能够显著减少操作成本,降低污染排放。采用中间流体Rankine循环的LNG低温发电流程,既可以生产电能,又可以输出指定温度下的产品天然气。该方案可以利用任何形式的低品位热源来气化LNG。模拟结果显示,气化容量为3.68×107m3/天的LNG接收站的低温发电系统,发电量为18MW,能带来每年0.7～1亿元的收益。     

太阳能与LNG冷能耦合发电系统研究

基于能的梯级利用和品位提升原理,本文提出一种耦合太阳能和LNG冷能应用的新型燃气-氨水联合循环发电系统。该系统将中低温太阳热能间接转化为高品质电能,以氨水作为朗肯循环工质,并最大化地利用LNG冷能。从系统性能和节能潜力出发,该系统热力学第一定律效率达65%~75%,系统(火用)效率达56%~64%,均远高于常规天然气基联合循环,而引入中低温太阳热能、高温燃气新途径利用、氨水工质朗肯循环以及LNG冷能应用是系统性能提高的关键过程。本文为化石能源和可再生能源的综合互补应用提供了新思路。     

发电与制冷相结合的LNG冷能梯级利用技术研究

随着我国对环境保护的重视,LNG作为一种清洁、高效的能源越来越受到青睐。发电与制冷相结合的LNG冷能梯级利用技术由于其节能、环保、技术成熟而且实现冷能的高效利用成为重要研究课题。以某LNG接收站为背景,提出了LNG冷能朗肯循环发电与空调制冷相结合的工艺,并对将其应用于实际工程之中。该工艺将LNG冷能包括分为高品位发电工艺和低品位空调制冷工艺,通过对系统设备的选型、总投资及经济效益分析得出结论,在LNG冷能发电系统中增加空调制冷系统可大幅提高机组的经济效益,具有较高的推广价值。     

低温工况下翅片管换热器的设计计算

采用分段模型将气化压力高于介质临界压力的翅片管换热器内低温介质的气化过程分为液相、气相两个传热区。同时考虑气化过程中翅片管表面结霜情况,对低温介质在翅片管换热器内的吸热气化过程进行传热分析,给出了适合各分区传热特性的计算关联式,为工程设计提供参考。     

基于遗传算法的LNG气化混合工质配比研究

混合工质合适的配比可以使其放热曲线与LNG气化曲线更好的匹配,减少冷能损失,从而提高循环效率.初选R23和R170为第一级循环的混合工质,R290、R143a、R1270和R125为第二级循环的混合工质.利用Hysys建立了利用LNG冷能发电的两级低温朗肯循环系统.以系统净输出功为目标函数,利用Design Exper...     

LNG冷能发电中间介质气化器丙烷管外凝结数值模拟

本文以LNG冷能发电装置中的中间介质气化器中冷凝器丙烷管外凝结过程为研究对象,通过建立相应数值模型,采用VOF模型追踪气液相界面,利用LEE模型作为相变传热传质模型,对管外气态丙烷凝结成液膜流动及凝结传热问题进行了瞬态二维CFD模拟。分析了冷凝器丙烷端管外液膜流动和凝结换热特性,将管外换热系数的模拟值与Nusselt公式理论解进行对比,偏差在10%以内,证明了该模型对模拟冷凝器中丙烷管外凝结过程的准确性。此外,还将该IFV中丙烷端凝结换热特性与常规IFV进行了对比,发现在较小壁面过冷度时,该IFV管外换热系数要明显小于常规IFV。     

维持LNG冷能空分装置连续运行的方案研究

LNG(液化天然气)蕴含的冷能应用于空气分离,既节约了传统空分大量的压缩制冷功耗,同时也满足了日益增长的气体需求。由于接收站LNG的气化量在不同时段和不同季节因用户的用气波动而频繁变化,致使LNG冷能空分装置因冷量中断而被迫频繁停车,冷能空分项目的连续稳定运行受到了一定的制约。针对此问题,提出了利用液氮冷媒补冷,维持空分装置连续运行的方案,研究结果表明:LNG冷能供应中断时,通过利用液氮冷媒补冷可维持空分装置连续运行,相比较空分装置直接停车再冷开车,该方案经济上切实可行。     

利用LNG冷能的间接冷冻法海水淡化流程及其初步分析

介绍了一种利用LNG冷能进行海水淡化的间接冷冻法,即利用二次冷媒传递LNG气化过程中放出的冷量于海水的结冰过程,最终得到淡水。叙述其流程和优点,并指出选择二次冷媒的原因。对实验样机中的关键部件——结晶器的换热面积进行了估算,并给出其结冰过程中换热量、冰层厚度、换热系数等相关参数随时间的变化趋势。最后从能量效率和火用效率角度考察LNG冷能的利用效率。     

结霜工况下翅片管气化器表面气流换热特性试验研究

为深入掌握气化器翅片管表面结霜过程中翅片管表面气流换热特性,以液氮为介质进行了翅片管表面结霜试验,分析了翅片表面结霜特性及气流温度、相对湿度沿翅片管轴向变化规律。结果表明:翅片管表面结霜最先出现在入口处的翅尖位置,沿翅片管径向越靠近翅根结霜现象越晚出现。结霜初期,翅片管(0mm—300mm)表面换热程度由强逐渐减弱,翅片管(600mm—900mm)表面换热程度由弱变强,随后逐渐减弱;结霜后期,整个翅片管表面换热程度呈稳定状态。可见,在设计气化器第一根翅片管时,应考虑适当增加翅片高度以延缓基管表面霜层的出现,提高气化器换热效率。这为进一步探寻合理有效抑制翅片管表面结霜方法提供了一定的理论基础。     

超临界压力下SuperORV传热管的传热特性

超级开架式气化器(super open rack vaporizer,SuperORV)一类以海水作为加热热源的新型气化器,在LNG接收终端中得到了广泛应用。该气化器由具有双层套管结构的传热管屏组成,具有良好的传热特性。目前对SuperORV传热管的研究较少,对其强化传热机理认识不足,尤其是尚无对超临界压力下SuperORV传热管的传热特性研究。本文针对SuperORV传热管气化段和加热段的传热过程,建立了基于能量平衡方程的分布参数模型。通过上述模型对SuperORV传热管在超临界压力下的传热特性进行了数值计算及分析,并讨论了运行参数以及强化传热措施对其传热特性的影响规律。计算结果表明:SuperORV传热管在超临界压力下具有良好的传热特性,能够有效抑制表面海水结冰并提高LNG气化效率。LNG进口流量、LNG流量分配比、海水/LNG流量比对传热特性(传热管长度、结冰长度和冰层平均厚度等)影响较大,但系统运行压力对其影响较小。采用内翅片和螺旋纽带能够有效强化传热并提高传热管的传热性能。在上述两种强化传热措施同时应用时,传热管最小长度缩短了40%以上。     

结霜工况下翅片管气化器表面气流换热特性试验研究北大核心

为深入掌握气化器翅片管表面结霜过程中翅片管表面气流换热特性,以液氮为介质进行了翅片管表面结霜试验,分析了翅片表面结霜特性及气流温度、相对湿度沿翅片管轴向变化规律。结果表明:翅片管表面结霜最先出现在入口处的翅尖位置,沿翅片管径向越靠近翅根结霜现象越晚出现。结霜初期,翅片管(0mm—300mm)表面换热程度由强逐渐减弱,翅片管(600mm—900mm)表面换热程度由弱变强,随后逐渐减弱;结霜后期,整个翅片管表面换热程度呈稳定状态。可见,在设计气化器第一根翅片管时,应考虑适当增加翅片高度以延缓基管表面霜层的出现,提高气化器换热效率。这为进一步探寻合理有效抑制翅片管表面结霜方法提供了一定的理论基础。     

回收LNG冷能的新型碳二烃两级膨胀朗肯循环

提出了一种新型的回收LNG冷能的两级膨胀朗肯动力循环,可以乙烯或乙烷作为工质。此工艺流程采用多股流低温板翅式换热器(MSCHE)作为主要设备,使工质两级膨胀并采用回热过程,可以使循环的冷能利用效率得到明显提高。针对此工艺分别以乙烯或乙烷为工质,与LNG直接膨胀结合和不结合,共四种方案采用HYSYS软件进行工艺模拟,并对模拟结果进行了比较和分析,可得出无LNG膨胀的乙烯两级膨胀工艺流程最为合理,其冷能和火用的利用率可以分别达到19.67%和21.75%。     

结霜工况下翅片管气化器表面气流换热特性试验研究北大核心

为深入掌握气化器翅片管表面结霜过程中翅片管表面气流换热特性,以液氮为介质进行了翅片管表面结霜试验,分析了翅片表面结霜特性及气流温度、相对湿度沿翅片管轴向变化规律。结果表明:翅片管表面结霜最先出现在入口处的翅尖位置,沿翅片管径向越靠近翅根结霜现象越晚出现。结霜初期,翅片管(0mm—300mm)表面换热程度由强逐渐减弱,翅片管(600mm—900mm)表面换热程度由弱变强,随后逐渐减弱;结霜后期,整个翅片管表面换热程度呈稳定状态。可见,在设计气化器第一根翅片管时,应考虑适当增加翅片高度以延缓基管表面霜层的出现,提高气化器换热效率。这为进一步探寻合理有效抑制翅片管表面结霜方法提供了一定的理论基础。     

基于LNG冷能利用的公交车空调制冷系统优化

公交车的LNG燃料蕴含大量冷量,目前尚未得到利用。文中就LNG冷能用于公交车空调系统低温送风和空调系统的过冷循环分别进行了优化分析。应用Cleland公式和VB编程计算,结果表明:LNG冷能用于12m公交车低温送风,空调制冷系统COP可提高6.8%～8.6%;将LNG冷能用于12m公交车空调系统的过冷循环,空调制冷系统COP可提高18.2%。     

三种LNG海水气化器的换热计算模型及方法

随着我国经济的快速发展,对能源的需求日益增加,天然气在我国一次能源中的比重越来越大。除了通过长输管道进口天然气外,近年来,通过LNG船海上运输进口LNG发展十分迅速。通过LNG船运输需要建立大量的LNG接收站。文中介绍了目前主要使用的三种LNG接收站气化器形式和各自的优缺点。通过对三种LNG海水气化器内部流动换热性能分析,建立起海水气化器的设计模型。在模型的基础上提出了各个气化器设计计算的具体方法,通过与实际LNG气化器参数的验证比较,表明文中提出的模型和计算方法可以用来指导LNG海水气化器的设计。     

空温式翅片管气化器自然对流换热的数值模拟

建立了深冷空温式星形翅片管气化器的空气侧自然对流换热模型.利用fluent软件,采用SST k-ω湍流模型和SIMPLEC算法,对多组不同结构参数、不同内壁面温度的气化器空气侧自然对流换热进行了三维数值模拟.由数值模拟结果分析了气化器各结构尺寸大小与壁温对翅片管自然对流换热的影响,并拟合了气化器空气侧自然对流换热的Nu...     

CO_2/焦炭气化发电系统的热力性能研究

探索并提出一种新型煤气化发电系统,通过将煤炭的碳氢组分分级气化过程和化学链燃烧过程进行整合,来减少能量转换过程中的不可逆损失,实现能量的梯级利用。该系统以CO_2为气化剂,来气化含碳量较高的焦炭,从而制得高浓度的CO。分析表明,新系统的热效率可以达到约49%,(?)效率约为47%,比传统的IGCC热效率和(?)效率均高出约6个百分点。新系统为化石燃料的合理高效利用提供了一种有效途径。