LNG船舶蒸发汽再液化经济性分析

摘要

天然气是一种优质、洁净的能源，其热值高、燃烧产物对环境污染少，被认为是二十一世纪首选能源。天然气低温液化后的体积仅为原体积的1/625，十分有利于运输和储存。随着我国国民经济的飞速发展，对天然气的需求量与日俱增，现有的产量己经不能满足市场需求，每年必须大量进口液化天然气。由于以液态来贮存和运输天然气具有很高的经济性、灵活性等优点，所以液化天然气船在世界天然气市场起着举足轻重的作用。 目前，绝大多数LNG船液货舱没有再液化装置，这样液货舱产生的蒸发汽(BOG)不能再液化返回液货舱，造成了很大的货损。同时LNG船蒸汽动力装置热效率较低，大概只有30％，增加了营运费用。为了解决这些问题，本文对BOG的再液化技术进行了一定程度的理论研究，并对LNG船舶应用再液化装置后的经济性进行了探讨和研究。 在本文中，首先介绍了目前国内外对再液化技术研究的现状和LNG船舶发展况及现状，针对LNG船舶再液化装置从技术观点、能量观点、和经济性观点分别进行了阐述，对LNG船配置再液化装置可行性进行论证。 对再液化技术涉及的低温制冷原理、逆布雷顿制冷原理、陆地上LNG液化方法和原理、LNG船再液化原理和方法进行了分析和研究，同时对再液化中可能用到的设备--压缩机、低温换热器、分离器、膨胀机或节流阀进行热力学模拟； 其次，对给定母型船的再液化装置进行建模，并根据给定具体实验热平衡方程和制冷原理对液货舱的制冷量、货物压缩机的功率、货物的流氮气压缩机的功率、氮气压缩机的循环量进行理论计算。 通过对无再液化装置的蒸汽动力装置船舶和有再液化装置的低速柴油机动力装置船舶分别进行燃料费用、LNG消耗费用、维修费用、设备投资比较计算，得出每年节约费用、再液化装置投资周期、动力投资节约费用、提高运输量等诸多重要参数。根据这些参数进行经济性论证。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2本课题研究的现状

1.3 LNG船舶的发展概况

1.4世界LNG造船概况

第2章制冷原理和LNG再液化技术

2.1液化天然气的成分和性质

2.1.1 LNG 成分

2.1.2 LNG的性质和特点

2.2气体液化和制冷的主要方法

2.2.1气体液化主要方法

2.2.2制冷的主要方法

2.3制冷的原理

2.3.1物质各状态的温度和热量的关系

2.3.2低温工质的性质

2.3.3制冷循环

2.3.4逆布雷顿循环制冷机原理

2.4陆地上几种典型LNG的液化循环

2.4.1经典复叠式液化循环

2.4.2混合制冷剂液化循环

2.4.3带膨胀机的液化循环

2.5 LNG船再液化装置几种类型

2.5.1部分再液化装置

2.5.2自持式再液化装置

2.5.3全部再液化装置

2.6再液化循环的选择原则

2.7 LNG船配置再液化装置的可行性研究

2.7.1技术角度的可行性分析

2.7.2能量角度的可行性分析

2.7.3经济性角度的可行性分析

第3章再液化过程中主要设备的热力学模拟

3.1液化流程中各设备热力学模拟原则

3.2压缩机压缩过程的热力学模拟

3.3多股流换热器的热力学模拟

3.4膨胀机和节流阀的热力学模拟

3.5汽液分离器分离过程的热力学模拟

第4章再液化过程理论计算

4.1母型船的选择和再液化装置模型的建立

4.1.1母型船的选择

4.1.2再液化装置模型的建立

4.1.3装置系统计算的理论假设

4.2液货舱温度和压力控制

4.2.1液货舱和再液化装置关系

4.2.2天然气参数对流程性能的影响

4.2.3 BOR定义和蒸发量

4.2.4液货舱的热平衡方程

4.3货物循环系统的计算

4.3.1货物压缩机的流量和功率

4.3.2回液泵的流量和功率

4.4氮气制冷循环系统的计算

4.4.1低温热交换器的热平衡计算

4.4.2三级离心压缩机和膨胀机功率计算

4.4.3冷却水泵的功率计算

4.5再液化装置总消耗功率计算和结果分析

4.5.1总消耗功率

4.5.2结果分析

第5章应用再液化装置的经济性分析

5.1经济性比较用到的相关技术参数

5.2费用计算

5.2.1满载航行条件下的费用计算

5.2.2压载航行条件下的费用计算

5.3各种费用与比较

5.3.1各种费用的所占比例大小

5.3.2节约费用计算

5.4经济性分析

5.4.1燃料油和LNG价格对节约费用的影响

5.4.2再液化装置效益转折点计算

5.4.3两套动力装置投资成本比较

5.4.4运输能力的影响

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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