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天然气管网压力能用于热电系统的技术开发与工程化设计
作 者: 吕达
导 师: 徐文东
学 校: 华南理工大学
专 业: 化学工程
关键词: 天然气 压力能 热电联产 工程化设计
分类号: TU996
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 37次
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内容摘要
近年来,天然气作为一种清洁高效的能源被广泛使用,天然气调压站大规模建设的同时,天然气高压管网在我国发展铺开。在鼓励“低碳经济”和能源高效利用的今天,如何充分利用高压管网中天然气的压力能成为新研究课题。加之目前国家推出多项鼓励支持热电联产的政策。若能将天然气调压过程中的压力能与热电联产工艺相结合,开发出一种尤其适用于北方的压力能-热电联产技术将具备广阔的应用前景。传统热电联产发展模式主要是依靠一次能的燃烧来发电和产热,在此过程中会排放大量的温室气体。为满足热电需求的同时达到节能环保的要求。本文针对天然气的调压站,采用天然气直接膨胀法发电,同时利用相关的热泵技术,提出了一套将管网压力能用于热电联产的工艺方案。对关键技术分析可知,采用透平膨胀机作为发电设备、R134a作为热泵工质、两级压缩方式使得方案具有较高的操作弹性。并结合ASPEN模拟软件分析,得出最终优化的工艺方案。通过能效分析得出,本设计方案的整体火用效率为47.26%,热泵回热换热器效率较低,是能量利用的薄弱环节,可以作为后续工艺优化的研究重点。最后通过对压力能用于热电联产方案中进行工程化设计,以国内北方某门站为研究对象,利用化工模拟软件对方案进行模拟分析,得出150000Nm3/h的天然气由4MPa降低至1.6MPa的过程中,发电功率为2580kW,产热水量为31t/h。简述了关键设备的主要技术参数,并对整套方案进行经济分析可知,项目总投资约为5000万元,节电效益为1470万元,投资回收期为6.39年。根据上述分析可知,本方案具有较大的发展潜力,能为相关项目的实施提供参考依据。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-8 目录 8-10 第一章 绪论 10-24 1.1 研究背景 10-23 1.1.1 我国热电联产系统的研究进展 10-17 1.1.2 压力能利用的研究进展 17-23 1.2 研究目标及内容 23-24 1.2.1 研究目标 23 1.2.2 研究内容 23-24 第二章 压力能用于热电联产工艺流程设计与优化分析 24-47 2.1 工艺流程设计 24-30 2.1.1 发电方案的设计 24-26 2.1.2 供热方案的设计 26-28 2.1.3 热电联产工艺方案设计 28-30 2.2 工艺关键技术分析 30-40 2.2.1 膨胀设备的选型 30-32 2.2.2 调压冷能分析 32 2.2.3 工质比选 32-34 2.2.4 压缩方式 34-35 2.2.5 操作弹性 35-40 2.3 工艺系统火用分析计算 40-45 2.3.1 火用分析的理论计算 40-42 2.3.2 设计方案火用效率分析 42-45 2.4 本章小结 45-47 第三章 压力能用于热电联产技术的工程化设计 47-58 3.1 调压站概况 47-49 3.1.1 门站概述 47 3.1.2 门站工艺设计 47-49 3.2 工艺流程及技术参数设计 49-51 3.3 关键设备选型 51-52 3.4 自控及安全联锁系统技术方案 52-54 3.5 技术经济性分析 54-56 3.5.1 初步投资估算 54-55 3.5.2 经济效益估算 55-56 3.6 工艺发展潜力分析 56-57 3.7 本章小结 57-58 第四章 结论与建议 58-60 4.1 结论研究 58 4.2 建议 58-60 参考文献 60-64 攻读硕士学位期间取得的研究成果 64-65 致谢 65-66 附件 66
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 市政工程 > 城市燃气供应
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