【摘 要】
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液化天然气（LNG）能够实现天然气（NG）的液态储运,其储存条件常为-162℃、0.14MPa,在供给用户使用前需被汽化,汽化过程会释放大量冷能（860～883kJ/kg）。目前,营口港LNG接收能力约300万t/a,占我国LNG接收总量的7%,其可利用的冷功率为65MW,折合电能约10亿kWh,但目前尚未对其加以利用。同时,在营口市大石桥地区,菱镁矿资源已探明储量占全省82.2%,占全国56.9
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液化天然气（LNG）能够实现天然气（NG）的液态储运,其储存条件常为-162℃、0.14MPa,在供给用户使用前需被汽化,汽化过程会释放大量冷能（860～883kJ/kg）。目前,营口港LNG接收能力约300万t/a,占我国LNG接收总量的7%,其可利用的冷功率为65MW,折合电能约10亿kWh,但目前尚未对其加以利用。同时,在营口市大石桥地区,菱镁矿资源已探明储量占全省82.2%,占全国56.9%,占世界16.3%;每生产1t MgO制品至少会产生1.1t的CO2,以2013年为例,全年至少产生了 400万t CO2,但目前尚未采取有效的治理手段对其回收利用,因此CO2的大量排放已成为制约菱镁产业基地可持续发展的主要因素之一。基于LNG冷能可用于液（固）化CO2,且营口港和大石桥均处于营口市30公里新经济圈内,本研究团队提出了具有自主知识产权的利用营口港LNG冷能捕集大石桥地区菱镁熔炼烟气中CO2的工艺。在已有研究中,初步构建的系统存在着以简单朗肯循环的串联作为主要形式、采用单一工质、所产生的-120℃冷空气冷能大量浪费等不足。基于此,本文通过加装回热装置、提出内嵌式朗肯循环、采取混合有机物做为循环工质等措施对系统进行了改进和进一步优化;针对最终的复合循环系统,根据汽化过程中LNG物理（火用）释放特性、烟气中CO2冷凝特性以及二元有机工质冷凝汽化特性,确定了工艺流程中各个节点的热工参数,并对复合系统进行热力学分析,以论证工艺流程的理论可行性,得到单一参数对系统热力学性能的影响规律。主要研究内容和创新如下:（1）构建的复合循环系统包括:分别以LNG和菱镁矿熔炼烟气为高、低温热源,由横向级联朗肯循环和嵌套式多级朗肯循环复合而成的二级嵌套式朗肯循环作为冷热源的衔接环节,将甲烷、乙烯等有机物按照“沸点差法”混合后的有机工质作为朗肯循环循环工质的LNG捕集CO2循环系统;将捕集到的液态CO2产品能源化利用的CO2加氢制甲醇系统;（2）复合循环系统（火用）效率和冷能利用率分别为56.9%和20.81%,相较于现有研究分别提升了 9.42%和85%;吨LNG发电量（22.59 kWh）等性能参数与现有研究处于同一水平;主要的（火用）和热功损失集中于各个换热器上,分别占系统总（火用）损失和总热功损失的 94.62%和 77.76%;（3）在将来可能的生产调节范围内,随着LNG汽化压力的增大（0.2～3.0 MPa）,系统（火用）效率和冷能利用率持续上升,但CO2捕集率等性能参数不断降低;随着CO2捕集压力的增大（0.1～1.2 MPa）,系统各项性能参数均持续上升;回热装置将系统（火用）效率、冷能利用率和CO2捕集率分别提升了 1.35%、21.91%和26.32%;混合工质将系统（火用）效率、冷能发电率、冷能利用率、CO2捕集率以及系统发电效率分别提升了 6.01%、75.10%、18.48%、12倍和65倍;沸点温度相差较大的组元所组成的混合工质对系统性能的影响更大。
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