氮膨胀制冷闪蒸气再液化工艺模拟与优化
2021-01-23闫明月韦丽娃商丽艳
闫明月,韦丽娃,商丽艳,周 莉
(1. 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院,辽宁 抚顺 113001;2. 辽宁石油化工大学 机械工程学院,辽宁 抚顺 113001;3. 辽宁石油化工大学 环境与安全工程学院,辽宁 抚顺 113001;4. 辽宁石油化工大学 石油化工学院,辽宁 抚顺 113001)
液化天然气(LNG)运输船是科技含量高、安全可靠、功能性强的特种船舶,集中了许多先进的造船技术[1],同时也是容易产生闪蒸气(BOG)的节点之一。其中主要有三个因素导致BOG的产生:LNG储罐受阳光照射或与空气换热导致罐内漏热;设备在工作中温度上升对LNG产生影响;由于储罐的内外压差导致天然气气体的逸出。
在传统BOG再液化工艺中,利用氮气或混合制冷剂作为液化工质,以及利用LNG作为冷源是拓展系统的主要基础[2,3]。Yin等[4]在氮膨胀制冷的基础上,针对小型LNG运输船设计了平行氮膨胀和连续氮膨胀两种液化BOG的工艺。 选择单位能耗(SEC)为目标函数,总火用损、性能系数(COP)和品质因数(FOM)为评价指标,并对换热器冷热组分匹配情况加以对比, 发现在热力学效率上平行氮膨胀循环更具优势,更适合小型LNG船。 Tan等[5]以双重混合制冷剂循环为主, 针对再液化BOG能力为4557.6 kg/h的LNG运输船设计了一套新系统。 通过两个级联循环提供冷量,总功耗为2585.8 kW,比现有循环降低了25%,性能系数达到0.25,提升33%;此外,单位功耗为0.589 kW·h/kg,整体上看,新循环比已有的系统更具优势。Kwak等[6]采用反向布雷顿循环,氮作为制冷剂液化小型LNG燃料船所产生的闪蒸气,并对比了两种不使用低温压缩机的再液化模式。……
