摘 要

作为一种优质、清洁的能源，天然气以其单位质量热值高，对环境污染小的优点，被认为是未来首选的能源形式。随着我国经济的快速发展和能源结构调整的进一步深化，天然气的需求量与日俱增，迫切的需要进口大量的LNG，特别是在天然气管网无法辐射到、用气量较大且经济比较发达的沿海地区，LNG接收站的建设实现能源的安全、稳定供应以及起到战略调峰的作用。

本文对LNG接收站进行全面的研究，以福建某接收站为例，进行工艺流程设计与技术管理研究。包括LNG接收站的发展概况，储罐的计算与选择，蒸发计算等。

基于对目前BOG处理工艺文献的调研，本文提出了一种新的BOG处理工艺，即采用混合制冷剂制冷循环提供冷量的BOG再液化流程。首先通过对比分析目前工业上常用的冷剂，确定了能应用于BOG再液化的五种冷剂;对四组分制冷剂和五组分制冷剂分别进行实验研究，最终确定选用五组分的制冷剂，并通过实验确定了初始的最优配比。通过HYSYS软件进行了流程模拟计算，得到流程主要工艺参数和重要性能参数;然后对混合制冷循环冷剂的配比以及高低压运行压力进行优化，优化后的换热器冷热曲线匹配的比较好，达到了节能的目的，优化效果明显。最后对优化后的流程进行拥分析，找出能量损失的薄弱环节，并提出相应的改进措施。

关键词：液化天然气；汽化器；蒸发气；再气化

Abstract

As a clean energy of high-quality, natural gas is awarded as the most preferred energy in the future for it produces high calorific value per unit and leaves little pollution. With the rapid development of national economy and further adjustment of energy structure, the demand of natural gas in China(especially in those highly-developed southeast coast due to the lack of pipeline but with high gas consumption) grows rapidly, which results in an urgent need of imported LNG. In this way, the construction of LNG terminals can help guarantee the security and stable supply of energy, in the meantime, playing a strategical role of modulating the peak.

This thesis make comprehensive research of LNG receiving terminal.Make process design and technology management research,taking a receiving terminal in Fujian as a temple.Including general situation of development,calculation of storage tank and evaporation.

After an extensive literature research, the author put forward a new kind of BOG treatment (namely BOG reliquefaction process): firstly identifing five BOG reliquefaction refrigerant compared with the common industrial ones; secondly caning out a contrast research of the four kinds and the five components of refrigerant, furthering assuring the later one and thus deciding the optimal formula in the first place; thirdly calculating the main process parameters and function parameters by HYSYS; fourthly, optimizing the ratio of the hybrid refrigeration cycle cooling and the voltage to save energy; lastly, analyzing the optimized process, finding out the defects in energy consumption and thus proposing an apropriate method to improve.

Key Word: liquefied natural gas;vaporizer; boil of gas; regasification

目 录

第 1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 我国的能源形势 1

1.1.2世界天然气与LNG发展概况 1

1.1.3国内LNG接收站发展概况 2

1.2 LNG接收站概况 2

1.2.1 LNG接收站系统 2

第2章 总平面布置 4

2.1一般规定 4

2.2 平面布局设计 4

2.3本章小结 5

第3章：码头 6

3.1 一般规定 6

3.2 码头设计 6

3.3 卸料系统 6

3.3.1卸料系统工艺 6

3.3.2蒸发气回流 7

3.3.3卸料管线保冷 7

3.3.4卸料系统设备 8

3.4本章小结 8

第4章 液化天然气管道输送工艺参数计算 9

4.1 LNG物性系数的计算方法 9

4.1.1 密度 9

4.1.2粘度 10

4.1.3热容 11

4.2管道输送工艺参数的计算 12

4.2.1 水力、热力参数 12

4.2.2管道保温层厚度 14

4.3 本章小结 14

第5章 储存系统 16

5.1 LNG储存系统工艺 16

5.2 储罐容积的计算方法 16

5.2 LNG储罐数量的估算方法 17

5.3 分析结果 17

5.4 储罐类型的选择 19

5.4.1单容罐 19

5.4.2 双容罐 19

5.4.3全容罐 20

5.4.4薄膜罐 20

5.4.5 火灾影响 21

5.5本章小结 21

第6章 液化天然气再气化/外输系统 22

6.1 LNG再气化/外输系统工艺 22

6.2 汽化器选择 22

6.2.1 开架式汽化器（ORV） 22

6.2.2浸没式燃烧汽化器 23

6.2.3 液体介质汽化器 23

6.2.4环境空气汽化器 24

6.2.5 汽化器选择考虑条件 25

6.2.6汽化器计算 25

6.3 外输系统 28

6.4本章小结 29

第7章 LNG接收站BOG回收系统 30

7.1 BOG回收系统工艺 30

7.2 BOG处理方法 30

7.2.1 BOG直接压缩工艺 30

7.2.2 BOG再冷凝工艺 31

7.3 BOG回收系统设备及选取 33

7.3.1 BOG压缩机 33

7.3.2再冷凝器 35

7.3.3计算分析结果 38

7.4本章小结 39

第8章 其他工艺系统 40

8.1 防真空系统 40

8.2火炬放空系统 40

8.3 接收站控制系统 40

8.3.1 LNG储罐压力控制 40

8.3.2 LNG超压保护 40

8.3.3 LNG的翻滚预防和控制 40

8.4本章小结 41

第9章 总结 42

9.1 总结 42

9.2建议 42

参考文献 44

致谢 43

附件 43

第 1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 我国的能源形势

改革开放以来，我国经济保持高速增长，目前经济总量已经超过德国和日本，成为世界第二经济大国。另一方面，我国能源消费总量也不断上升，2012年一次能源消费达2735.2百万吨油当量，占世界一次能源消费比重的21.9%^【1】，已超过美国，成为世界第一大能源消费国。随之而来的能源供应告急、工业污染污染等问题也越发值得重视。预计在未来的20年乃至更长的时间，我国经济仍将保持快速增长的趋势。虽然相关专家学者关于国内到2020年的能源需求总量的观点不尽一致，但却可以确定，若能源消耗速度与经济增长速度达到同步，到2020年左右我国可使用的能源需预计使用量将达到约40亿吨标准油。如此巨额的需求，将给我国的能源供应带来了巨大的挑战。但这个不像符合的是，我国的能源综合利用效率目前大概为33.4%，与发达国家相差10%左右，整整落后其20年呀！

目前，我国能源利用效率非常低，能源浪费现象十分严重，生产相同产品消耗为美国的3倍，日本的7.2倍，大大高于发达国家及世界平均水平。目前我国每千克标准煤产出的GDP仅为0.36$，而日本为5.58$，世界平均值为1.86$。以下为我国能源比例图1.1^【2】。

图1.1 中国一次能源消费百分比

1.1.2世界天然气与LNG发展概况

天然气、石油和煤炭并称为世界一次能源的三大支柱^【3】。社会经济的发展极大的刺激了世界各国对能源的需求，而目前石油和煤炭资源已不能满足人们的需求，加上近些年来人们环保意识的提升，天然气以其污染小、储量丰富、单位质量热值高等优异的性能得到了广泛的应用。当前，在世界一次能源消费占比中显示，天然气的比例己达到25%。据估计，到2050年左右，全球对天然气的消耗量将达到最高值，大大的超过了同期的煤炭、石油以及核能等能源形式。可以说，一个国家的能源利用水平可以衡量国家的工业发展水平，以及未来的发展潜力^【4】。