混合制冷剂循环液化天然气流程的优化分析

在液化天然气流程中,混合制冷剂循环液化天然气流程由于其机组设备少、流程简单、管理方便等优点而备受国内外关注。本文对两种混合制冷剂循环液化天然气流程分别以流程中压缩机耗功最小、压缩机耗功与丙烷预冷量之和最小为目标函数进行优化,得到了最优流程参数及相应的流程性能参数;并对计算结果进行分析。     

小型天然气液化装置研究进展和关键问题

介绍了小型天然气液化装置的特点,概括和分析了国内报道的国内外小型天然气液化装置,分析了小型天然气液化装置研究的一些关键问题。指出小型天然气液化装置的研究是一项系统工程,主要涉及到三方面的内容,即液化流程设计和模拟、液化设备设计和选型、液化装置调试和整改,并对这三方面进行了深入分析,认为针对小型天然气液化装置的低温理论和技术的发展将提高小型天然气液化装置的效能。在进行小型天然气液化装置的研制时应立足于使设计的小型天然气液化装置国产化,取得自主知识产权,力求形成商业化规模。     

小型天然气液化流程模拟与设计

针对低压天然气特点,设计了3套天然气闭式膨胀液化流程,选择PR(Peng-Robinson)方程进行混合物的相平衡计算,采用化工模拟软件PRO/Ⅱ进行了模拟计算;分析比较了不同液化流程的关键热力学参数,并进行了关键设备的可行性分析。结果表明:丙烷预冷双级天然气膨胀液化流程的比功耗比无预冷单级天然气膨胀液化流程、无预冷双级天然气膨胀液化流程低,液化率高,而且设备均可实现。综合分析结果,选用了丙烷预冷双级天然气膨胀液化流程。并指出天然气节流前温度越低,其液化率越高,比功耗越小。天然气膨胀比越高,液化率越高。     

小型天然气液化装置在我国天然气工业中的应用前景分析

天然气是一种洁净的能源,在国家环保安全和能源保障方面具有重要意义。液化天然气是天然气推广应用的重要形式。文中分析了小型天然气液化装置在我国天然气工业上游的零散气田和边远气田天然气、油田伴生气以及煤层气等领域和下游的液化天然气汽车和城市燃气调峰等领域的应用前景,指出小型天然气液化装置的应用将推动我国天然气工业的发展,为我国的能源结构调整和可持续发展发挥作用。     

合成天然气液化精馏脱氢流程及其性能优化

合成天然气(Synthetic Natural Gas,SNG)中含有的少量氢组分会对SNG的热物性造成显著影响,进而对SNG的液化流程及储运设备等提出了较高的要求。因此,本文针对低含氢量(摩尔组分小于5%)的含氢合成气提出了液化精馏脱氢联合流程,并基于Aspen-HYSYS V7.2进行了流程优化模拟。结果显示,该流程可得到摩尔含氢量小于等于0.01%的高纯度液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)产品,同时,通过整合液化流程和精馏脱氢过程的能量利用,液化精馏脱氢联合流程的单位能耗较液化闪蒸脱氢流程降低了10%。     

利用液氮冷能的小型天然气液化流程

为了简化小型天然气液化流程中的制冷装置,增加产品的收益率,设计了一种利用液氮冷能且带精馏的天然气液化流程,在得到液化天然气(LNG)的同时得到液化石油气(LPG)。采用HYSYS软件对流程进行模拟,选取P-R方程计算天然气气液相平衡特性,以生产单位质量的LNG耗功最小为目标函数进行优化,得到了关键节点参数,主要分析了塔内工作状况和换热器管路的热负荷分布情况。结果表明:塔的操作压力对产品纯度影响很大,换热器过大的温差和负荷造成了主要的火用损失,LNG回收率大于90%。     

天然气调压站差压液化系统研究

液化天然气(LNG)调峰方式因其调峰能力强,设备占地面积少等优点,是门站进行调压的有效补充。本文采用透平膨胀机替代传统的节流阀,设计了一套天然气差压液化系统,将管道的高压天然气进行降压后输送至城市管网,同时利用天然气膨胀后的冷能获得LNG。文章对比了压缩机不同布置方式对液化率的影响,在设计系统中采用气源入口布置压缩机以提高天然气液化率,文中研究了气源压力、温度及流量对透平膨胀流程天然气液化率的影响,发现液化率会随着气源压力和流量的增大而增大,但会随着温度的升高液化率降低。     

煤制天然气液化流程初步研究

鉴于煤炭清洁利用的必要性以及国内天然气供不应求的格局,煤制天然气(SNG)具有了一定的发展空间。以液化的方式储运煤制天然气是应对我国特殊的天然气市场结构的较好选择。而由于煤制天然气与常规天然气不同的组成,特别是氢气的存在,需要为其设计专门的液化流程。为了给流程的设计提供参考,在HYSYS软件上模拟分析了常规天然气液化流程(氮气膨胀流程和混合制冷剂流程)用于液化煤制天然气的可行性及其特点,发现常规天然气液化流程可以用于液化煤制天然气,只是流程的单位能耗稍有增加。另外,还通过模拟分析了精馏分离氢气对液化流程所产生的影响。     

车用液化天然气气瓶自增压装置的设计优化

阐述了车用液化天然气气瓶带自增压装置的必要性,简要介绍了车用LNG燃料的储存气瓶,说明了减少或消除自增压流路的气阻是经典型自增压装置设计优化的关键,并分别介绍了自增压装置的气瓶增压液体引出管、增压管路阀门安装、增压管路的设计优化。     

合成天然气液化精馏脱氢流程及其性能优化EI北大核心CSCD

合成天然气(Synthetic Natural Gas,SNG)中含有的少量氢组分会对SNG的热物性造成显著影响,进而对SNG的液化流程及储运设备等提出了较高的要求。因此,本文针对低含氢量(摩尔组分小于5%)的含氢合成气提出了液化精馏脱氢联合流程,并基于Aspen-HYSYS V7.2进行了流程优化模拟。结果显示,该流程可得到摩尔含氢量小于等于0.01%的高纯度液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)产品,同时,通过整合液化流程和精馏脱氢过程的能量利用,液化精馏脱氢联合流程的单位能耗较液化闪蒸脱氢流程降低了10%。     

小型可移动式天然气液化流程的设计

小型可移动式天然气液化装置是解决常规天然气田中小型气田和非常规天然气田开采问题的有效途径。该文利用HYSYS软件建立了空气膨胀式天然气液化流程,并对流程中各点参数进行了设计,其中针对初压较低的天然气,从天然气高压下小温差换热节能和天然气增压耗功耦合的角度探讨了液化压力大小的设定。结果发现:存在最佳液化压力使流程的比功耗最小,利用冷热复合曲线可以很直观地判定流程的合理性。     

混合制冷剂循环膨胀机内复叠天然气液化流程设计

提出一种混合制冷剂循环膨胀机内复叠天然气液化流程(Hybrid JT-exp)。采用自主开发的流程模拟程序,分别对C3/MRC流程、AP-XTM流程和Hybrid JT-exp流程进行了模拟,并以单位能耗为指标对三种流程进行了优化。优化结果发现,Hybrid JT-exp流程综合特性曲线匹配效果最好,其流程总功耗和单位能耗与AP-XTM流程相当;与C3/MRC流程相比,其流程总功耗降低约9.5%,单位能耗降低约9.6%。Hybrid JT-exp流程可作为AP-XTM流程的一种替代技术方案。     

改进自适应遗传算法的平面传声器阵列优化

针对传声器位置的离散性和遗传算法二进制的编码特点,本文提出改进的自适应遗传算法,对自适应交叉概率和变异概率作了重新设计,并将本文改进自适应遗传算法和传统标准遗传算法以及文献中提到的改进自适应遗传算法进行了比较,发现本文方法能够快速得到更优的结果。此外,本文提出了随频率变化的主瓣宽度和旁瓣水平折中的适应度函数R3,通过与适应度函数R1和R2的仿真结果对比,发现适应度函数R3能够有效地平衡阵列主瓣宽度和旁瓣水平。最后,本文设计了5臂均匀圆阵和5臂螺旋阵,并与本文随机阵进行仿真实验对比,进一步验证本文方法的有效性和可行性。     

小型撬装式天然气液化流程模拟与分析

基于中国绝大多数天然气田储量不大,而且分布较分散,离天然气管道较远,因此小型撬装式天然气装置在中国具有广阔的应用前景。小型撬装式天然气装置要求设备少、结构紧凑、操作简单、可靠性高、适应性强、操作弹性大。这对于净化与液化流程提出了更高的要求。采用化工流程软件HYSYS,对单阶混合制冷剂流程,氮气膨胀流程和带丙烷预冷氮气膨胀流程三种工艺流程进行了模拟分析,并以单位能耗为指标对上述三种流程进行了优化。结果发现带丙烷预冷氮气膨胀流程换热平均温差较小,而且能耗较低、流程简单、启动快、操作与维护方便,是比较适合于小型撬装式液化天然气装置的流程。     

基于遗传模型改进蜂群算法的稀疏阵列优化

人工蜂群算法作为一种新兴的群体智能算法,在解决复杂连续问题时表现突出。但是由于算法本身内在运行机制的原因,算法在搜索上表现出优异的性能,却疏于开发。为了平衡搜索和开发二者之间的矛盾,提出了一种基于遗传模型改进的人工蜂群算法,并成功运用到了阵列综合领域。算法先将全局最优解引入邻域搜索过程,指导蜂群寻找最佳蜜源,加速算法收敛。为了避免人工蜂群算法陷入局部最优,需要提高其开发能力,通过借鉴遗传算法中的进化机制,建立了遗传模型,对采取最佳保留后的蜜源进行遗传操作,丰富蜜源的多样性。在一组广泛使用的数值函数上对改进人工蜂群算法进行了测试,实验数据表明,该算法相较于其他算法具有很强的竞争力。将该算法运用于线性阵列的稀疏优化,旨在降低阵列的峰值旁瓣电平,在同样的阵列约束下与其他算法进行了优化对比,仿真结果进一步证明了算法的有效性。     

遗传算法在变焦曲线优化中的应用

由于变焦系统的凸轮曲线对变焦过程中像面的稳定、操作的灵活性都有重要影响,因此变焦曲线的优化设计有着重要的意义。首次采用遗传算法对机械补偿类型的变焦曲线进行了优化设计,并给出了实例。这样得到的曲线比传统的让变倍组作线性移动得到的曲线要明显平滑,证明了遗传算法用于变焦曲线优化设计的可行性和有效性。     

遗传算法在柱状高温气冷堆换料优化问题中的应用

堆芯换料方案的优化是一个典型的组合优化问题,其搜索空间异常庞大。传统的优化算法很难在如此巨大的搜索空间中寻找出全局最优解。遗传算法以其优良的自适应能力和优化能力,为组合优化问题提供了一个非常有效的解决途径。采用遗传算法对柱状高温气冷堆堆芯装料方案进行了优化,并编写了相应程序。为了提高堆物理的计算精度,堆芯临界计算采用26群输运计算。由于多群输运计算需要大量计算时间,为此对遗传算法进行了并行优化。为了验证遗传算法对柱状高温气冷堆换料的优化能力,构造了一个8组件的小型柱状高温气冷堆换料优化基准题。结果表明,遗传算法在柱状高温气冷堆换料优化问题中具有良好的优化能力和计算稳定性。