LNG冷能用于污水处理综合系统的模拟研究

摘要

为缓解温室效应，清洁能源得到了大力推广，天然气作为重要的清洁燃料越来越受到欢迎。液化天然气（LNG）是天然气常见的储运方式，在LNG的气化过程中会释放大量冷能。近年来，随着我国经济的发展，污水排放量日益增多，污水处理技术不断革新。其中冷冻法和超临界二氧化碳污水处理法为新兴的污水处理法，两者皆能高效的处理生活及工业废水，但在处理过程都需要消耗大量冷能，且需要稳定的冷源。若将LNG冷能用于冷冻法和超临界二氧化碳污水处理法，不仅可以节省污水处理的成本，还可避免LNG气化过程对周边环境造成冷污染。 基于此，本文构建了直接和间接利用LNG冷能处理污水的系统。其中，直接利用系统是将LNG冷能用于污水处理和空调，系统通过冷冻法处理污水，并通过冰蓄冷的方式储存LNG冷能用于周边建筑空调供冷。本文对该系统不同压力的工况进行了研究，发现LNG气化压力越高，系统效率越高，当LNG气化压力为4.0MPa时，系统的效率为27.1%。若系统采用相变冷媒，则可在略微降低效率的情况下大量减少冷媒流量，节省系统空间；若系统采用梯级利用，则效率可提高至35%。 本文构建的LNG冷能间接利用系统是LNG富氧燃烧电厂与超临界流体污水处理的结合，系统将电厂烟气中的二氧化碳进行捕获收集，并制取超临界二氧化碳，通过超临界二氧化碳的萃取效应进行污水处理。系统采用富氧燃烧联合循环发电，并且实现了电厂的零碳排放。通过对系统进行工况优化，系统的总发电效率可达69.4%，净效率为47.1%。

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