LNG冷能用于有机朗肯循环和冷库模拟研究

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1、硕士学位论文LNG冷能用于有机朗肯循环和冷库模拟研究SIMULATIONRESEARCHONORGANICRANKINECYCLEANDCOLDWAREHOUSEUTILIZINGLNGCOLDENERGY李硕哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TE09学校代码：10213国际图书分类号：697密级：公开工学硕士学位论文LNG冷能用于有机朗肯循环和冷库模拟研究硕士研究生：李硕导师：姚杨教授申请学位：工学硕士学科、专业：供热、供燃气通风及空调工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInde

2、x:TE09U.D.C.:697DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSIMULATIONRESEARCHONORGANICRANKINECYCLEANDCOLDWAREHOUSEUTILIZINGLNGCOLDENERGYCandidate：LiShuoSupervisor：Prof.YaoYangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Heating,GasSupplying,Ventilating&Air-conditioningEn

3、gineeringUnit：SchoolofMunicipal&EnvironmentalEngineeringDateofOralDefence：June,2015University：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要常压下LNG气化成气态天然气的过程中可释放约830kJ/kg的冷量，通常情况下，该冷能一般由海水带走，不但增加能耗（海水泵耗功），而且气化装置附近会产生“冷雾”造成冷污染。因此，冷能利用可以有效促进节能减排，同时其多种利用方式（主要包括空气分离、发电、冷库等工艺）还可补足传统工艺的不足

4、，有广阔的市场前景。针对LNG先加压后气化和先气化后加压两种方式，经Hysys模拟定量分析得出LNG先气化后加压方式所需耗功量为先加压后气化方式的21.87倍。进而讨论不同压力下LNG输出冷量、冷㶲和换热器换热系数，模拟结果显示随LNG再气化压力增加，LNG输出冷量线性递减，LNG输出冷㶲呈二次曲线递减，而LNG换热器UA值先增后减，呈倒U型。利用Hysys中现成的单元操作建立回热式有机朗肯循环（OrganicRankineCycle，简称ORC）模型，比较分析13种流体后选取Propane作为循环工质。系统模拟主要分析蒸发压力、冷凝压力、膨胀机进气过热度

5、、工质流量和回热器能效对系统性能（主要有烟气排放温度、LNG出口温度、系统净输出功、系统㶲效率）的影响，结果显示亚临界ORC系统和超临界ORC系统中蒸发压力对系统性能影响不同。系统优化部分以系统净输出功为目标函数，利用遗传算法得到最优解。与传统电压缩氨制冷系统相比，利用LNG冷能的冷库系统采用工质泵代替压缩机来驱动系统，节省大量的能耗，经Hysys建模定量比较得出，以冷库设计冷负荷279.3kW和设计温度-20°C为基准，利用LNG冷能冷库系统相比传统电压缩氨制冷系统可节省耗功135.9kW，且系统㶲效率是后者的2倍。以氨作为中间冷媒且采用冷藏库和冷冻库并

6、联方式建立起LNG制冷冷库系统。由热力学分析得出系统COP为1.82，㶲效率为80.2%，系统㶲损79.8%在LNG换热器处，且该冷库系统COP和㶲效率均随LNG气化压力增加而增大；由经济性分析得出该项目动态投资回收期为4.83年。关键词：LNG；冷能利用；Hysys；ORC；冷库I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLiquefiedNaturalGas(LNG)underambientpresurecanreleasecoldenergyofapproximately830kJ/kgwhileregasifyingtoNaturalGas(N

7、G)withnormaltemperature.Normallythiscoldenergyisdisspatedbyseawater,whichnotonlyincreasespowerconsumptionwithrespecttoseawaterpump,butalsoleadsto“coldfrog”neartheregasificationequipment.Therefore,LNGcoldenergyutilizationcanpromoteenergy-savingandemission-reduction.Furthermore,itsv

8、ariousapplications(includingairse