L-CNG加气站天然气气化过程冷能的收集与利用研究

摘要

随着燃气汽车的不断推广和普及，各地将会新建大量的LCNG加气站，但对加气站LNG气化冷能的利用却一直没有开展。LNG温度约为-162.0℃，气化产生的冷量约为830～860kJ/kg，可用冷量巨大。
　　本文首先分析现有的LNG冷能利用方式的优缺点，针对本课题的工程实际，采用发电与供冷相结合的冷电联产的方式回收加气站LNG冷能。在发电方面，考虑工程实际造价以及发电效率，采用低温有机朗肯循环发电方式，并选取质量比1∶1的R290/R600组成的混合工质作为朗肯循环的工质。采用凝固点较低的50％乙二醇水溶液作为供冷用工质。在整个工艺系统设计中，选取空温式气化器作为工艺系统的气化器，换热器采用U型管式结构，膨胀机采用涡旋式膨胀机。然后，利用Aspen plus软件对该系统地性能进行模拟，计算出各个设备的(火用）效率，其中LNG换热器的(火用）效率为28.56％，朗肯循环换热器的(火用）效率为38.83％，LNG再热器的(火用）效率为40.04％，风机盘管的(火用）效率为57.99％。膨胀机的(火用）效率为70.75％，朗肯循环工质泵的(火用）效率为95.25％，供冷循环工质泵的(火用）效率为96.54％，系统(火用）效率为42.25％。通过分析发现，换热器的(火用）效率决定系统的(火用）效率。换热器的(火用）效率主要受冷热流体温差影响，冷热流体温差越大，(火用）效率就越低。
　　最后，以南宁市新阳加气站为研究对象，根据加气站日气化量10m3为基准，进行工艺系统工程化设计，计算出各设备技术参数。结果显示，每日可获得冷量为148.104kW，膨胀机对外做功量为154.549kW，工艺系统工质泵消耗的电能为15.656 kW。本方案总投资30.3万元，年收益为2.7万元。投资成本约在12年内回收。本工艺方案设计简单，占地面积小，运行安全，工艺操作弹性较高，具有很高的实用性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 LNG冷能利用技术发展概况

1．1．2 LNG冷能利用存在的问题

1．2 研究目标及内容

1．2．1 国内LCNG加气站的发展

1．2．2 研究目标

1．2．3 研究内容

第二章 LCNG加气站冷能用于冷电联产的工艺设计

2．1 LNG冷能发电工艺设计

2．1．1 LNG冷能发电方式分析

2．1．2 工艺方案确定

2．2 工质选取

2．2．1 发电工质选取

2．2．2 供冷工质选取

2．3 主要设备

2．3．1 气化器

2．3．2 换热器

2．3．3 膨胀机

2．4 本章小结

第三章 工艺方案能效分析

3．1 工艺系统模拟计算

3．1．1 工艺流程

3．1．2 设备技术参数

3．2 系统评价

3．2．1 （用）分析理论的概念及计算方法

3．2．2 换热器（用）分析概念及计算方法

3．2．3 泵及膨胀机（用）效率计算方法

3．2．4 工艺系统（用）效率计算

3．3 本章小结

第四章 LCNG加气站冷电联产的工程化设计

4．1 LNG冷能用于冷电联产的工艺设计

4．1．1 工程施工图设计方案

4．1．2 设备表

4．2 工艺操作弹性分析

4．3 工艺方案的经济性分析

4．3．1 初步投资估算

4．3．2 经济效益估算

4．4 工艺方案的发展潜力分析

4．5 本章小结

第五章 全文总结及工作展望

5．1 全文总结

5．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文及参与科研项目情况