LNG冷能高效利用方法与燃气轮机系统集成优化研究

摘要

能源、环境问题已经日益成为制约我国经济可持续发展的一个瓶颈，为了优化能源结构，我国开始加速发展燃气轮机产业，相应的LNG的进口量以及产业也在快速发展。由于LNG在气化时会释放出大量的冷能，高效地利用这些高品位的冷能有利于节约能源。
　　针对LNG冷能的制冷应用，本文提出了一种新型的以冷制冷的氨水吸收式制冷系统，利用LNG气化释放的冷能作为冷源，通过少量的高品位冷能的利用来制取多量的低品位冷能。通过对系统热力分析，结果表明:新型制冷系统的制冷性能良好，当蒸发器的蒸发温度不变时，发生器氨气蒸馏率的增加会使系统的性能系数会增加。蒸馏温度越高，系统的性能越好，当制冷温度为10℃时，系统的性能系数可以达到1.8以上。
　　基于此，提出一种新的冷电联产系统，在高效回收低温余热的同时梯级利用LNG释放的高品位冷能。在设计工况下，系统的制冷性能系数达到1.6，发电效率38.8％，系统(炯)效率达到36.1％。通过对新系统进行参数敏感性分析，结果显示:发生器蒸馏率、进口氨水浓度，以及氨透平进口压力的提高，有利于提升制冷效果;发生器蒸馏率的增加，氨气透平出口的压力将低，LNG输入压力的增加，可以提升系统热力性能。
　　依据总能系统的集成原理，针对常规的燃气轮机联合循环系统，本文设计了燃气轮机循环与LNG冷能的集成系统，在常规的联合循环的低温段耦合了利用LNG冷能的低温动力循环，同时将LNG冷能用于优化项循环的燃气轮机以及底循环的凝汽器。结果显示:相比常规的联合循环，集成LNG冷能的联合循环系统的做功增加2.1％，效率增加0.6％。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景和意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 LNG冷能利用国内外研究现状

1．2．2 燃气轮机系统与LNG冷能集成利用的研究现状

1．3 本论文研究内容

1．3．1 利用LNG冷能的氨水制冷系统

1．3．2 利用LNG冷能与低温余热的冷电联产集成系统

1．3．3 燃气轮机系统与LNG冷能利用的集成系统

第2章 LNG冷能驱动的氨水吸收式制冷系统性能研究

2．1 前言

2．2 LNG冷能驱动的氨水吸收式制冷系统

2．2．1 新系统的特点

2．2．2 新系统的流程

2．3 系统模型及计算条件

2．4 系统模拟结果与分析

2．4．1 新系统的热力性能

2．4．2 新系统的参数敏感性分析

2．4．3 (火用)分析

2．5 本章小结

第3章 利用低温余热和LNG冷能的冷电联产系统性能研究

3．1 前言

3．2 利用低温余热和LNG冷能的冷电联产系统

3．2．1 系统的流程

3．2．2 系统的特点及优势

3．3 系统模型及评价

3．3．1 系统的建模

3．3．2 系统的性能评价

3．4 模拟条件及结果

3．4．1 系统模拟参数及假设

3．4．2 系统热力学性能分析及结果

3．4．3 系统焖性能分析及结果

3．5 关键参数对系统性能影响

3．5．1 发生器蒸馏率对性能的影响

3．5．2 氨气透平参数对性能的影响

3．5．3 发生器入口氨水浓度对性能的影响

3．5．4 LNG输入压力对性能的影响

3．6 本章小结

第4章 LNG冷能与燃气轮机循环的系统集成研究

4．1 前言

4．2 LNG冷能与燃气轮机循环的集成系统

4．2．1 系统的流程

4．2．2 系统的特点

4．3 系统的计算条件及建模

4．3．1 系统的计算条件

4．3．2 系统的建模

4．4 系统的模拟结果及对比分析

4．5 本章小结

5．1 研究工作总结

5．2 后续工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢