LNG接收终端储罐传热分析及工艺流程模拟与优化

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1、CopyRight©2007LibraryofSouthWestPetroleumUniversity单位代码：10615西南石油大学硕士学位论文论文题目：LNG接收终端储罐传热分析及工艺流程模拟与优化研究生姓名：陈雪导师姓名：马国光(副教授)学科专业：油气储运工程研究方向：油气集输技术及理论2007年4月20日ICopyRight©2007LibraryofSouthWestPetroleumUniversityCopyRight©2007LibraryofSouthWestPetroleumU

2、niversity摘要液化天然气（LNG）是一种高效、廉价的清洁能源，已成为本世纪重点发展的能源产业。随着我国国民经济的快速发展和能源结构的调整，天然气的需求与日俱增，大量进口LNG已成为迫切需要。特别是天然气管网无法辐射到、用气量较大且经济发达的广东、浙江、上海、河北等沿海省份，建设LNG接收终端能有效实现能源的安全稳定供应及战略调峰作用。我国LNG接收终端的设计建造正处于起步阶段，对LNG接收终端储罐传热分析和工艺流程模拟与优化进行全面、深入的研究，为今后我国在LNG接收终端储罐的设计、工艺流

3、程和设备的合理选择、流程模拟软件的应用、安全运行等提供可靠的理论依据和技术支持。本文首先研究了LNG接收终端通用的工艺系统组成、主要设备及BOG直接压缩工艺和BOG再冷凝工艺的分析比较；其次，结合传热学基本理论，进行了储罐传热定性分析，提出了储罐热负荷和储罐平均传热系数、蒸发率、绝热层厚度等参数的计算公式，通过与实际储罐设计数据的验证表明采用的分析和计算方法正确可行，得到绝热层厚度与储罐热负荷、BOG蒸发量的曲线关系，建立储罐内流体的计算模型，开展了储罐内BOG动态模拟分析，提出了大型储罐LNG分

4、层和涡旋现象的预防措施；接着，选用SRK方程作为气液相平衡的基础模型，采用LKP方程计算物流的焓和熵，运用模块化思想，结合热力学基础理论，建立了泵、BOG压缩机、换热器等主要设备的计算模型；然后，对气源型和调峰型LNG接收终端采用再冷凝工艺和直接压缩工艺进行了能耗对比，从经济性和环境影响比较了不同的气化工艺，提出了合理选择接收终端工艺的基本原则，给出了各类接收终端的工艺选择方式；运用HYSYS软件对再冷凝工艺流程进行了模拟计算，得到了流程各物流参数和性能参数；从热力学角度，模拟分析了再冷凝工艺流程

5、中LNG组分、储存温度、外输天然气压力和温度等流程参数对压缩机和泵的功耗、换热设备的换热量等流程性能的影响，根据每一参数的影响趋势提出了流程操作建议；最后，以BOG压缩机、罐内泵、外输泵和海水泵的总功耗最小为优化目标函数，确定约束条件，建立优化模型，选用混合优化算法，流程优化模拟计算出优化目标值和流程参数优化值，降低了流程功耗，优化效果明显。关键词：LNG接收终端工艺技术储罐传热流程模拟优化ICopyRight©2007LibraryofSouthWestPetroleumUniversityAb

6、stractAsakindofhighcalorificvalue,low-costandcleanenergysource,liquefiednaturalgas(LNG)hasbecomeemphaticallydevelopingenergyindustryinthiscentury.WiththerapiddevelopmentofnationaleconomyandenergystructureadjustmentinChina,thedemandofgasisincreasingste

7、adily,andit’simminentneedtoimportagreatdealofLNG.EspeciallyinsomecoastalareasuchasGuangdong,Zhejiang,Shanghai,Hebei,etc.,wherecannotberadiatedbynaturalgaspipelines,demandlargerequirementofgas,andhaveahighlydevelopingeconomy,consideringbuildingLNGrecei

8、vingterminalcouldeffectivelyrealizesecureandsteadyenergyprovideaswellasplayanimportantroleofstrategicadjustspeakOnaccountoftheunderwayperiodofdesignandconstructionofLNGreceivingterminalindomesticmarket,widelyanddeeplylucubratingLNGreceivingter