一种发电和天然气再液化相结合的LNG冷能利用系统

针对冷能回收再利用问题,提出了一种结合LNG和燃煤废气发电与天然气再液化的冷能利用系统并对系统进行了改进。对原系统和系统改进部分进行了热力学计算,详细分析了蒸发压力、蒸发温度对系统热力性能的影响,分析了天然气液化率对系统净输出功的影响,确定了发电循环的最佳蒸发压力、蒸发温度及天然气液化率的范围。结果表明：以回收1000 kg·h^-1的LNG冷量（火用）计算,发电系统最大净输出功为69.6 kW·h,系统冷（火用）回收效率为41.43%;液化系统LNG液化率最大值为24%;系统改进后,发电系统净输出功和冷（火用）回收效率提高了17.85%,液化系统LNG液化率提高至28%。为日后LNG气化供气过程中的冷能利用提供一种新的思路。     

正仲转化换热一体化大规模氢液化流程模拟

针对实际氢液化工厂存在的能源消耗高、产量小的问题，氢正仲转化催化和热交换一体化技术出现在许多新概念的氢液化循环中。文中采用氢膨胀制冷的氢液化循环，针对催化剂填充在换热器中及使用独立转化器2种氢液化流程进行研究，使用Aspen HYSYS搭建了2种液化系统，对比分析其在能耗、■效率、氢液化率的差异。结果表明：与设置独立转换器的氢液化系统相比，一体化流程的单位能耗降低了6.6%,■效率提高了27.76%,氢液化率提高了48.7%。一体化氢液化流程设备更加简单，投资成本更低，发展前景广阔，为一体化氢液化流程的应用提供了理论参考。     

集成NGL回收的新型天然气液化系统AP-XTM的概念设计与模拟分析

为提高液化天然气能量集成与设备共用水平,提出了一种基于大型AP-X^TM液化流程，综合气体过冷技术（GSP）的集成NGL（天然气凝液）回收工艺的天然气液化系统的概念设计。基于化工流程模拟软件Aspen HYSYS进行模拟和分析，将集成工艺多流股换热器性能、全流程的单位功耗和乙烷回收率作为衡量系统性能的三项指标。模拟和分析的结果表明，集成NGL回收的AP-X^TM液化工艺单位功耗降低至0.45 kW·h·(kg LNG)^-1，较单产系统能耗降低了6%，同时乙烷回收率达到93%，实现了NGL的高效分离。通过热力学分析、?分析和经济性分析得出本设计流程具有较高的性能和经济价值，可为天然气液化工艺的集成设计和技术改造提供指导借鉴。     

利用LNG冷能的空分系统换热网络布置及多能级匹配性能

分析了常见的基于空分系统的液化天然气(LNG)冷能利用方式,依据LNG冷能的能谱特点及空分系统运行安全性的特殊要求提出较优的冷能利用方案;针对不同压力等级工况提出LNG与N₂的换热网络布置方案,对提出的4种LNG-N₂换热网络分别进行了流程模拟,并与传统空分系统和已有的LNG冷能利用空分系统进行了比较,结果表明:新的LNG换热网络能有效降低空分系统的单位液态产品能耗,采用LNG-N₂双高压方案时为0.217 kW·h·kg^-1,若对LNG出口压力没有限制则采用LNG-N₂双低压方案可进一步降低能耗至0.176 kW·h·kg^-1,相比已有的LNG冷能利用空分系统能耗分别降低了15.9%和31.8%;同时研究了LNG冷能的多能级换热匹配性能,分析了当N₂压力不变时LNG压力变动对各个方案换热均匀性的影响。研究结果可为不同工况下选择合适的LNG换热压力提供参考。     

采用液化天然气冷量的空分系统新流程

从多个角度分析了空分装置中应用液化天然气(LNG)冷量的优势,针对不同的场合提出了2种引进LNG冷量的液体空分流程新方案。方案1适用于投资建设新设备的场合,方案2适用于现有流程的改造生产液体的场合,2种方案有一个共同点即使用LNG冷量冷却循环氮气制冷。采用Aspen P lus软件对2个方案进行了模拟计算,结果表明:引进LNG冷量之后,所需循环氮气量明显减少,系统最高运行压力降低由传统流程的4.2—5.0 MPa降低到2.1—2.6 MPa,液态产品的单位能耗从约0.5 kW.h/kg降低到0.327—0.338 kW.h/kg,节能效果明显。LNG气化过程中换热压力的提高对冷量回收影响较小,而采用液泵加压节省能耗,将气化过程安排在升压过程之后有利于能源的合理利用。     

液化天然气接收站蒸发气体再冷凝工艺的优化

针对液化天然气（LNG）接收站的蒸发气体（BOG）再冷凝工艺系统能耗偏高的问题,对现有BOG再冷凝系统进行了工艺流程优化。通过对BOG压缩机入口温度、BOG压比及物料比等影响BOG再冷凝工艺能耗的主要运行参数的分析,提出了利用高压LNG预冷增压后的BOG,降低BOG压缩机压比的工艺流程。优化后的BOG再冷凝工艺较原工艺可节约BOG压缩机能量消耗32. 5％,且优化后的流程改善了LNG下游管网输气峰、谷负荷波动时的操作弹性,有较好的调峰功能。     

双级串联有机朗肯循环发电系统性能

为充分研究双级串联有机朗肯循环发电系统的性能,以150℃的低温余热为热源,液化天然气(LNG)为冷源,■效率最大为评价指标,对不同影响因素下双级串联有机朗肯循环系统进行了工质选择与参数优化。选用7种工质,采用粒子群算法,对系统的蒸发温度、膨胀机入口温度、冷凝温度和LNG蒸发压力进行了优化,对一定过热度及中间换热温度进行了分析。结果表明:一定过热度能提高系统的效率,中间换热温度对系统效率没有明显的影响,选用常温作为中间温度有较大意义;对系统效率影响最大的工质参数是常压沸点温度,常压沸点温度越低,系统■效率越高。     

一种评价天然气液化工艺技术先进性的新方法

国内外针对大型天然气液化工艺技术开展的能耗对比研究存在结论不一致的问题,主要原因在于流程模拟的优化程度与工艺参数选取不同,且流程模型缺乏验证。通过分析影响天然气液化能耗的工艺技术因素和自然条件因素,指出采用液化能耗作为LNG工艺评价指标必须以自然条件相同为前提,而液化效率定义为理论液化功与实际液化功之比,自然条件因素由理论液化功体现,从而液化效率直接反映工艺技术的性能表现。利用LNG工厂的运行数据进行工艺计算,通过对比实际液化效率的方法来衡量不同液化工艺技术的先进性,避免了流程模拟方法存在的可靠性问题。对全球不同地区的13座LNG工厂应用液化效率评价方法,结果表明:C3MR流程在低温环境下性能明显下降,DMR流程则显示出更强的适应性与操作灵活性,而级联流程相比其他液化工艺流程液化效率较低。     

混合制冷剂天然气液化工艺流程计算

混合冷剂天然气液化工艺是常用的天然气液化工艺流程,我国 LNG 技术起步较晚,仍缺乏对于该流程的优化设计和模拟计算研究。针对进厂原料天然气组分在不同温度、压力下进行液化率计算,筛选配比冷剂组成,完成了闭式冷剂天然气液化工艺的模拟,实现了进厂天然气的净化和液化,并计算分析了冷剂压缩前后压力和 LNG 产品储存压力对收率和能耗的影响。     

焦炉气制取液化天然气(LNG)工程产出合格LNG产品

<正>山西河津焦炉煤气综合利用制取LNG工程日前产出合格的LNG产品。该工程采用中国科学院理化技术研究所研发的焦炉煤气利用工艺:焦炉气经过净化工艺脱除硫、苯、萘、焦油、CO_2、水等杂质后,进入膜分离装置提取氢气,提氢后的富甲烷气进入液化精馏单元,通过低温精馏得到合格LNG,最后通过精馏塔压力自流进入产品储罐,副产的氢气将作为项目二     

Heat Exchanger Network Integration Considering Flow Exergy Loss

This work describes a systematic procedure to integrate a heat exchanger network (HEN) considering heat and flow exergy consumptions. The flow exergy consumption by the HEN is calculated by means of pressure drop correlation and stepwise optimization. Case studies reveal that the flow exergy loss changes the two‐way trade‐off between the operating cost and the capital cost in the traditional method. The introduction of heat exergy loss adds the weight of energy cost by considering both the external utility consumption and internal heat exergy loss in the HEN, which benefits heat recovery and energy conservation at the cost of more area and investment. In contrast, the flow exergy loss shifts the balance to the capital cost by adding the cost relating to area in terms of flow frictional dissipation.     

单混合制冷剂(SMR)液化工艺热力学分析

单混合制冷剂(SMR)液化工艺流程具有流程相对简单,单位体积制冷剂的制冷能力高,系统的能耗低的优点。本文在对哈纳斯液化工厂的流程进行热力学分析的基础上,对流程进行分析,计算了流程中各设备的损失,分析产生损失的原因,提出降低损失的措施。     

液化天然气冷能构成及其利用方式探讨

液化天然气(LNG)在汽化过程中会释放大量冷能,如果这部分冷能被成功回收利用,其节能效果和对系统效率的提高都十分显著。文中对LNG冷能从冷量和冷量的角度进行分析,把LNG冷能回收方式分为冷量回收与冷量回收,揭示了目前各种LNG冷能回收利用形式的能量利用实质:发电、空分中主要是利用LNG的冷量;冷藏、空调和制干冰利用了LNG的冷量。最后对不同的冷能回收系统提出指导性建议:动力回收系统中,应充分利用其在低温下的高品质能量;冷量回收系统中应减少跑冷。     

空气分离与天然气液化组合循环

提出了利用空分系统冷量液化天然气的联合流程思想,并介绍了一种采用氮气膨胀循环的空气分离与天然气液化联合方案,在得到液化天然气（LNG）的同时,也生产氮气、氧气等多种产品。通过流程模拟计算并采用有效能分析原理,确定了高、低温膨胀量比对传热温差及有效能损失的影响规律,得到了不同液化量下的优化膨胀量之比。结果表明,基于热负荷总组合曲线的有效能分析原理能够方便、有效地研究整个传热过程的温差分布及有效能损失规律,对实际低温过程系统优化有重要意义。     

耦合溴化锂吸收式制冷与有机朗肯循环的合成气深冷分离工艺

从合成气中深冷分离液化天然气（LNG）可以在调峰中发挥重要作用,并显著提升企业的经济效益。然而深冷分离的高能耗是实际工业中的一大问题。本文提出了耦合溴化锂吸收式制冷与有机朗肯循环的甲烷深冷分离工艺。新工艺可以利用原压缩制冷系统的余热从而降低制冷能耗。又因为压缩级数与能耗和可利用余热量成正相关,为使得系统的能耗最低,需同时优化压缩级数与所耦合的余热利用系统。采用自适应遗传算法对新工艺中8种不同压缩级数组合进行优化,通过对比各模型的总能耗、性能系数和单位能耗确定了能耗最低的流程。其结果表明,相比于原工艺总能耗减少了34%;性能系数增加了0.07;单位能耗减少了0.89kW/kg。经济表现为操作费用减少了33%;新增设备投资2550万元,理论上一年即可回收投资成本。     

撬装型混合制冷剂液化天然气流程的热力学分析

从热力学的角度出发,详细分析了撬装型混合制冷剂液化流程SP-MRC的关键参数对流程性能（包括比功耗、液化率、比制冷剂流量和比冷却水负荷）的影响。这些关键参数包括：分离器S1和S2的温度;高压制冷剂和低压制冷剂的压力;天然气的入口压力和LNG的储存压力;天然气的组分;混合制冷剂的组分。     

乙烯分离与复叠制冷系统用能的综合优化

乙烯装置的分离过程要在低温下进行,由乙烯制冷系统提供所需冷量。乙烯制冷系统为封闭式循环,独立于分离单元之外。将乙烯分离单元与制冷系统同时优化,能有效提高装置用能效率。复叠式制冷级数是当前乙烯工业中使用最为广泛的制冷技术。本文针对乙烯分离过程和配套的复叠制冷系统,采用Aspen Hysys进行模拟并进行(火用)分析,发现系统主要的(火用)损失发生在换热与压缩两部分,其占总(火用)损失的83%,为节能的重点。进而通过夹点技术对冷剂配置进行分析,发现-56℃以上各温位的冷量配置不合理,远超过理论最小值,-56℃以下各温位的冷量基本达到理论最小值。提出了采用多股流换热器的换热网络理论设计方法,并对冷剂进行重新配置,该理论方案可以降低丙烯制冷压缩机约30%的功耗,并节约部分乙烯制冷压缩机功耗,显著降低了乙烯深冷分离能耗。     

三元制冷系统分析

乙烯装置产品分离过程需要在低温下进行,为此需配置压缩制冷系统为深冷分离提供冷量。三元压缩制冷由于能提供温位连续的制冷曲线,与工艺物流降温曲线更好地匹配,相比传统的复叠制冷具有热力学效率高、制冷能耗低的特点。为了分析三元压缩制冷的节能潜力,本文对某乙烯装置的三元制冷系统进行了(火用)分析。从(火用)总复合曲线(EGCC)图的分析可以得出该系统三元冷剂配置是比较合理的,(火用)损失较小。将该制冷系统划分为换热器、压缩机、节流阀、闪蒸罐等子系统,并分别计算了各子系统的(火用)损失。三元制冷系统的(火用)损失总计为24238.1kW,90%(火用)损失集中在换热器和压缩机两个子系统。然后将(火用)损失分为可避免的和不可避免的(火用)损失两类,其中不可避免的(火用)损失为13539.9kW,可避免的(火用)损失为10698.2kW,最后指出节能重点应该放在降低可避免的(火用)损失。     

A power plant for integrated waste energy recovery from liquid air energy storage and liquefied natural gas

Liquefied natural gas(LNG)is regarded as one of the cleanest fossil fuel and has experienced significant developments in recent years.The liquefaction process of natural gas is energy-intensive,while the regasification of LNG gives out a huge amount of waste energy since plenty of high grade cold energy(-160℃)from LNG is released to sea water directly in most cases,and also sometimes LNG is burned for regasification.On the other hand,liquid air energy storage(LAES)is an emerging energy storage tech-nology for applications such as peak load shifting of power grids,which generates 30％-40％of compres-sion heat(～200℃).Such heat could lead to energy waste if not recovered and used.The recovery of the compression heat is technically feasible but requires additional capital investment,which may not always be economically attractive.Therefore,we propose a power plant for recovering the waste cryo-genic energy from LNG regasification and compression heat from the LAES.The challenge for such a power plant is the wide working temperature range between the low-temperature exergy source(-160℃)and heat source(～200℃).Nitrogen and argon are proposed as the working fluids to address the challenge.Thermodynamic analyses are carried out and the results show that the power plant could achieve a thermal efficiency of 27％and 19％and an exergy efficiency of 40％and 28％for nitrogen and argon,respectively.Here,with the nitrogen as working fluid undergoes a complete Brayton Cycle,while the argon based power plant goes through a combined Brayton and Rankine Cycle.Besides,the economic analysis shows that the payback period of this proposed system is only 2.2 years,utilizing the excess heat from a 5 MW/40MWh LAES system.The findings suggest that the waste energy based power plant could be co-located with the LNG terminal and LAES plant,providing additional power output and reducing energy waste.