青岛LNG接收站气化单元运行优化研究

作     者：李学涛 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：唐建峰;刘景俊

授予年度：2020年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 082003[工学-油气储运工程] 

主      题：LNG接收站 气化单元 ORV SCV 运行优化 

摘      要：LNG接收站承担着天然气进口贸易的重要使命,其规划建设以及后期运行优化越来越受到重视。气化单元作为LNG接收站生产外输的核心部分,直接关系着管线下游输气用户的供气平稳性以及接收站的经济效益。青岛LNG接收站气化单元目前在役的主要设备为日本神钢进口的ORV(开架式海水气化器)与德国林德进口的SCV(浸没燃烧式气化器),两种气化器在理论指导与实践优化受限的矛盾愈发突出,所以对能够贴合实际的相关优化提出强烈要求。本文基于青岛LNG接收站气化单元实际情况进行运行优化研究,采用数值模拟软件探究不同工况下两种气化器的气化传热性能,提出对现场实践有指导意义的运行方案,通过现场实际运行反馈分析,从而做到“理论研究指导现场实践,现场实践同时反馈于理论的螺旋式辩证研究,主要工作及结论如下:基于设备实际尺寸和现场环境对两种气化器建立物理计算模型(ANSYS),根据实际气样组分开展LNG/超临界NG热物性计算,得到不同工况下的LNG泡点变化以及密度、定压比热容、导热系数、动力粘度的变化,利用自定义的相变传热函数(UDF)和热物性变化数据进行贴合实际的模拟计算。针对青岛LNG接收站两种气化器开展传热机理层面的分析,得出两种气化器内发生的都是超临界状态下的强制对流沸腾换热,LNG气化传热的过程与传热流体的热物性变化息息相关。通过计算对比不同运行工况下的气化器内流体温度场及流场,分析其气化传热性能,从理论层面提出两种气化器在工作压力、入口流速、SCV水浴温度方面的优化建议,基于接收站现场条件进行试验验证,给出切合实际的指导。基于Aspen HYSYS软件对不同海水入口温度下的ORV最低海水用量进行优化研究,针对冬季海水低温条件开展ORV+SCV联合运行方案研究,在理论层面给出各工况下的极限优化操作条件,现场通过设备实际运行反馈对方案进行修正完善,使其具有更加科学的应用性。本论文的研究成果不但为青岛LNG接收站气化单元的优化运行给出指导,同时也为国内其他LNG接收站的相关研究提供借鉴与参考。