摘 要

随着绿色能源理念的推进，天然气作为一种清洁、高效的优质能源在现阶段的能源结构里扮演着越来越重要的角色。LNG再气化过程中存在巨量的能力消耗，LNG再气化过程中存在着可观的冷能，如果将这部分冷能有效合理的利用将带来可观的经济效益。通过查阅各类相关文献，本文首先介绍了LNG的冷能利用方式，然后通过热力系统㶲的模型进行LNG冷能评价，得出压力㶲和低温㶲共同影响着LNG再气化过程中的冷能㶲，即影响LNG冷能㶲的因素为：环境温度、系统压力及各组分含量。

由于海洋油气资源开采的需求，FLNG技术在不断进步及发展。在FLNG储卸关键技术的研究及优化中，本文对储罐的晃荡问题及天然气的液化工艺做了研究。本文首先对FLNG储卸装置中储罐的晃荡问题做了分析，通过储罐内部尺寸和固有频率的关系模型，得出储罐内部晃荡程度与储罐内部尺寸、形状、载液率有很大关系，并提出优化储罐内部尺寸、增加侧板的尺寸来避免发生共振。同时对在FLNG整个流程中各种液化天然气工艺做了能耗及特性的对比分析，得出单极联合制冷液化、多极混合制冷液化工艺方式是现阶段最为适合FLNG的液化处理方式。

本文的研究结果，可以提高FLNG的关键技术的安全性、稳定性，同时能够进一步改善操作难度，降低能耗，提高系统经济学。

关键词：FLNG；冷能利用；储罐晃荡；液化天然气工艺

Abstract

With the green energy concept of the advance, natural gas as a clean, efficient high-quality energy at this stage of the energy structure plays an increasingly important role.LNG re-gasification process there is a huge amount of capacity consumption, LNG re-gasification process there is a considerable cold energy, atmospheric pressure 1 kg LNG gasification temperature to 5 ℃ can release about 850kJ cold energy. If this part of the cold can be effective and reasonable use will bring considerable economic benefits. In this paper, the cold energy utilization of LNG is introduced, and then the LNG cold energy is evaluated by the model of the thermal system. It is concluded that the pressure and the low temperature affect the cold energy in the LNG The factors that affect LNG cold energy are: ambient temperature, system pressure and the content of each component.

Due to the demand for marine oil and gas resources exploitation, FLNG technology continues to improve and develop. In the research and optimization of key technologies of FLNG storage and storage, this paper studies the sloshing problem of storage tank and the liquefaction process of natural gas. In this paper, the problem of the sloshing of the tank in the FLNG storage and unloading device is analyzed. Through the relationship between the internal dimensions and the natural frequency of the tank, it is concluded that the degree of sloshing inside the tank and the size, shape and liquid holdup of the tank Relationship, and proposed to optimize the internal dimensions of the tank, increasing the size of the side panels to avoid resonance. At the same time, the energy consumption and characteristics of various liquefied natural gas (LNG) processes in the whole process of FLNG are compared and analyzed. It is concluded that the unipolar combined refrigeration and liquefaction process is the most suitable liquidification method for FLNG at this stage.

The results of this study can greatly improve the safety and stability of the key technologies of FLNG, and can greatly improve the operation difficulty, reduce the energy consumption and improve the economy.

Key Words：FLNG；Cold energy use；Sloshing in tank；Liquefied natural gas process

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究的基本内容与方法 3

第2章 陆地LNG接收站与浮式LNG终端研究 4

2.1 陆地LNG接收站 4

2.2 浮式LNG接受终端 4

2.2.1 浮式LNG终端的种类 4

2.2.2 浮式LNG终端的特点 5

2.2.3 浮式LNG终端的组成 5

2.3 FLNG的结构组成及适用范围 6

2.3.1 FLNG的结构组成 6

2.3.2 FLNG的适用范围 6

2.4 本章小结 7

第 3章LNG冷能利用利用方式及评价因素分析 8

3.1 LNG冷能利用方式 8

3.2 LNG冷能评价因素 9

3.3 FLNG冷能利用的对比分析 10

3.4 本章小结 11

第4章LNG浮式生产储卸装置关键技术研究 13

4.1储罐减晃技术及仿真优化 13

4.1.1 LNG储罐晃荡问题 13

4.1.2 仿真分析 16

4.1.2长度确定 19

4.1.4 宽度确定 19

4.2 液化天然气工艺 20

4.3 BOG气体再冷凝工艺的优化 21

4.4 本章小结 22

第5章 结论和展望 24

5.1 结论 24

5.2 展望 24

参考文献 25

致谢 26

第一章 绪论

1.1目的及意义

能源是人类生存和发展的重要保障,也是当前国内外政治,经济,军事关注的焦点 ^[1]。就目前来说,制约世界经济发展的重要要素是环境和能源问题。随着世界能源框架结构的不断改变和生存环境污染的问题,人们越来越看重对清洁型新能源的开发和利用。液化天然气(Liquefied Natural Gas)的品质是一种清洁、高效的能源正不断的受到人们的重视,液化天然气在使用过程中相较于煤炭在硫化物和氮化物及一氧化碳的排放量上具有明显的优势,并且在释放相同的热量时排放的二氧化碳也是最低的,因此液化天然气在目前能源消费结构中的占有比例不断增长的原因,并有相干的权威机构称21世纪将是“天然气世纪”^[2]。天然气(Natural Gas)在常压时液化的条件是超低温（-162℃），液化天然气在体积上仅为气态时的1/550，其体积上的明显优势提供了远距离运输及存储的条件，液化天然气工艺这些年来得到了有目共睹的发展。当液化天然气运抵接收站时需要将其恢复到气态时才可以被传输到用户，天然气在由液态转化成气态时会释放巨量的能量，如果将冷能回收加以利用将会带来可观的经济效益，不仅减少了传统机械制冷带来的大量电能消耗，而且不会对环境带来污染，是一种环保、高效的绿色能量利用 ^[3]。

天然气资源存储量非常大，随着天然气勘探技术的发展，目前世界已探明的天然气储量和石油储量相当。国家对新能源战略的高度重视，作为一种高效、清洁的优质能源天然气的应用将更加广泛，据相关研究人员推测天然气的使用将在未来几十年里超过石油和煤炭，成为世界的首要能源。LNG工业发展快速，全球 LNG的生产力以35％的增长速度，2015年LNG运输量达7500多万吨，为LNG冷能回收利用提供了必要的条件^[4]。我国的人口增加以及经济的发展，对LNG的使用量逐年增加，除了仅仅利用国内的部分天然气资源外，还将大量进口液化天然气。