LNG动力船冷能梯级利用研究

摘要

天然气以其高效、环保无污染等特点得到了广泛的应用，21世纪天然气将取代石油称为全球主要能源，为全球经济发展注入新的活力。在天然气储运过程中往往需要将天然气进行低温液化，形成液化天然气（Liquefied Natural Gas，简称 LNG），在LNG得到广泛应用的同时，LNG动力船的应用也取得了长足的进展。LNG动力船运行过程中产生的大量冷能，如不对其进行合理的利用，不仅将造成严重的资源浪费，还会对环境造成污染。
　　本文根据LNG动力船的实际能耗状况，设计了一种LNG动力船冷能梯级利用方案，对LNG气化过程中释放的大量冷能进行合理利用。首先，对LNG动力船的实际运行状况下海水淡化、低温冷库、高温冷库、空调等模块的能耗状况进行计算，并结合LNG气化过程产生的冷量、各模块对冷能品级、冷量的要求，确定将LNG冷能依次用于低温冷能发电、海水淡化、低温冷库、高温冷库、空调模块的冷能梯级利用方案。其次，分析确定各模块的工艺流程均采用二次冷媒，通过分析比较传冷工质的工作温度区间、物性特点等因素低，温冷能发电、海水淡化、低温冷库、高温冷库、空调模块分别选取了三氟甲烷（R23）、R410A、R410A、20％氯化钙溶液、60%乙二醇溶液作为冷媒。再其次，利用ASPEN PLUS软件对LNG动力船冷能梯级利用方案进行建模模拟，通过?分析确定影响方案冷能利用的主要因素及其影响规律，分析得出各模块中?损失集中与换热器部分，对各模块中的换热器进行优化并着重对?损失较大的低温冷能发电和海水淡化模块的换热器参数进行优化，确定方案最佳运行参数，最终使方案?效率达到了55.90%，确定了?损失低、?效率高、冷能利用合理高效的LNG动力船冷能梯级利用方案。
　　LNG动力船冷能梯级利用方案有利于船舶节能减排，符合绿色航运的发展趋势。冷能利用减少或省去传统的气化过程，可节约大量的高品位LNG冷能和高品位热能，降低船舶能耗，减少传统气化方式对环境的影响。此外，LNG冷能的利用还可减少其他形式能量的消耗，对于降低船舶运行成本，提高船舶运行经济效益有重大意义。对LNG冷能用于船舶空调、船舶冷库、海水淡化的系统方案及具体装置进行设计，为船舶冷能综合利用提供了理论指导和技术支持，同时为LNG冷能在其他领域内的应用提供了参考。

目录

1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 LNG特性分析

1.3 国内外研究现状

1.4 LNG冷能利用存在的问题

1.5 本文主要研究方法和研究内容

2 LNG动力船冷能梯级利用方案设计

2.1 LNG动力船冷能利用模块冷负荷计算

2.2 总体方案设计

2.3 本章小结

3 模拟参数设置与模型建立

3.1 ASPEN PLUS软件介绍

3.2 物性计算方法

3.3 模拟参数设定

3.4 各模块模型建立

3.5 本章小结

4 LNG动力船冷能利用方案分析与优化

4.1 方案分析基础

4.2 低温发电模块?分析

4.3 海水淡化模块?分析

4.4 冷库?分析

4.5 空调模块?分析

4.6 最佳运行方案

4.7 本章小结

5 总结与展望

5.1 本文的研究结论

5.2 对今后工作的展望

致谢

参考文献

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