滨海LNG工程循环冷排水口方案优化研究——以营口LNG项目为例

摘要

随着我国经济的飞速发展和对海洋资源的开发利用，我国对能源的需求不断增加，越来越多的核电站/火电厂和LNG项目工程应运而生。沿海地区的天然地理优势已成为了LNG项目建设选址的首选，但LNG项目建设带来经济效益和便利性同时也带来了大量的污染问题，电厂的温排水与LNG项目的冷排水对海洋环境影响都体现在可以使受纳水体局部区域温度升高或降低，相比温排水是使局部水体的温度升高而冷排水则相反会使局部水体的温度降低。因此出于对海洋环境保护和工程安全和经济效益的考虑，研究冷排水的潮流场和温度场并且通过数值模拟冷排水口不同布置方案的温度场，对掌握LNG接收站产生的冷废水的污染范围具有现实意义。
　　本文主要采用MIKE21FM的水动力模型，是丹麦水力研究所开发一款发展较成熟的平面二维数值模型，目前此软件在我国应用较广泛发展迅速并广泛应用在一些重大工程项目中。本次模型运算中采用了非结构化三角网格剖分计算域，三角网格能够更好的拟合陆地边界，MIKE21三角网格设计灵活且可在海洋工程随意控制重点区域的网格疏密，运行稳定计算结果准确，为研究LNG项目的不同排水口设置方案和冷排水对海洋环境影响研究提供科学依据。
　　本文的研究内容主要有:
　　(1)通过大量阅读国内外的相关文献，对温（冷）排水取排水的研究现状和相关数值模拟的研究进展等有了全面的了解。
　　(2)从理论上阐述差位式、分列式和重叠式这三种取排水口的布置方案和并分析其优缺点和适用区域。
　　(3)以营口LNG项目为例，介绍了MIKE21FM的控制方程、数值解法和边界条件等。构建MIKE21FM模型应用营口仙人岛海域的模式构造过程，采用水动力模块对营口LNG项目仙人岛海域工程前地形进行了潮流场的计算，将模拟值与实测数据进行比对分析，模拟所得的大、小潮时各测点的流速和流向值与实测值吻合度良好，因此MIKE21FM模型的计算结果可以很好地描述工程区域海域潮流运动状态，能够很好的展现该海域实际潮流场的运动规律，可以作为下一步研究的基础。
　　(4)通过吻合度较好的模拟值模拟工程后的潮流场运动规律，针对工程后的数值模拟结果并在此基础上根据工程需要和平面布置设计方案选取2种排水口布置方案，研究分析不同方案下潮汐潮流条件下冷排水的扩散规律和随时间的变化规律;分析本工程起步阶段和远期阶段对取排水口的影响。然后根据不同排水口对海洋环境和取水口的影响，最终选择方案2。
　　本文通过对营口LNG冷排水口工程选址的研究，利用MIKE21FM能很好的反映了工程前后的水动力状态和排水口的温降包络线，为本工程附近海域海洋环境保护以及本项目的安全经济运行提供了理论基础。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 取排水工程研究现状

1．2．2 数学模型研究发展研究现状

1．2．3 LNG发展现状

1．3 研究内容

1．4 小结

2 冷排水基本理论及数值模型简介

2．1 冷排水简介

2．1．1 冷排水简介

2．1．2 冷排水的影响

2．2 取排水布置方式

2．3 数值模型简介

2．3．1 现有方法简介

2．3．2 现有模型简介

2．4 小结

3 营口LNG项目简介

3．1 工程概况

3．2 地形地貌

3．3 气象

3．4 水文

3．4．1 潮位

3．4．2 波浪

3．4．3 潮流

3．5 社会环境概况

3．5．1 概况

3．5．2 生态环境现状调查与评价

3．6 小结

4 营口LNG排水口数值模拟

4．1 MIKE 21 FM模型简介

4．2 水动力模块原理

4．2．1 控制方程

4．4．2 数值解法

4．4．3 边界条件

4．3 水动力模型设置

4．4 潮流模拟结果对比验证

4．5 工程建成后的流场分析

4．6 小结

5 冷排水二维数值模拟方案对比

5．1 冷排水温度场模拟计算条件

5．2 冷排水温度场模拟结果及分析

5．3 远期冷排水工程温度场模拟

5．4 小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

致谢

个人简历