摘 要

本文旨在开发LNG冷能利用的新方法，即冷水空调换热系统，因为开发LNG冷能可以有效推进能源革命和能源市场多元化。LNG冷水空调换热系统，实际上就是以一级冷媒丙烷与LNG进行换热，再用循环冷却水和丙烷换热，最终用循环冷却水为供冷空调供能。

本文使用ASPEN PLUS对工艺流程进行模拟，使用ASPEN EDR进行换热器的尺寸设计，使用ASPEN MUSE进行板翅式换热器的模拟和设计。在完成了设备的设计选型后，在设备布置方面，本文对设备的布置设计进行了初步的规划，绘制了冷水空调换热系统的设备布置图，列出了换热系统中的设备一览表。在冷水空调换热系统的管道布置方面，本文进行了初步的管道布置设计，并且对管道材料进行了选择。在仪表和阀门上，本文使用CAD进行了物料流程图、管道和仪表流程图的绘制。

关键词：LNG 冷能利用 冷水空调

LNG cold energy utilization -- process design of 880KW cold water air-conditioning heat exchange system and heat exchanger

Abstract

This paper aims to develop a new method of using LNG cold energy, that is, cold water air conditioning system, because the development of LNG cold energy can effectively promote the energy revolution and the diversification of the energy market. The heat exchange system of cold water air conditioning is in fact the heat exchange of the first class cold medium propane and LNG, and then circulating cooling water and propane for heat exchange, and finally using circulating cooling water for supply cooling air conditioning.

In this paper, ASPEN PLUS was used to simulate the technological process and carry out the simple calculation of heat exchangers. ASPEN MUSE and EDR software were used to calculate and design the heat exchanger in detail. After the design and selection of the equipment, in the equipment layout, the layout of the equipment was preliminarily planned, the equipment layout of the heat exchange system of cold water air conditioning was drawn, and the list of equipment in the heat exchange system was listed. In terms of piping layout of chilled water air conditioning heat exchanger system, a preliminary piping layout design was carried out and selection of piping materials was carried out. On the instrument and valve, the Process Flowesheet Diagram, pipeline and instrument Diagram were plotted by using the CAD.

Keywords: LNG ; cold energy utilization; chilled water air-conditioning

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1研究背景及意义 1

1.2 设计方案 2

1.3 研究内容 3

第二章 ASPEN流程模拟计算 5

2.1 冷媒的选择 5

2.2 物性方法的选用 6

2.3 物料衡算和热量衡算 7

第三章 设备选型和设计 9

3.1 空温式气化器E0101的简捷计算 9

3.1.1 换热器E0101的选型 9

3.1.2 换热面积计算 9

3.2 板翅式换热器E0102的计算和设计 10

3.2.1 换热器E0102的选型 10

3.2.2 板翅式换热器E0102的简捷计算 10

3.2.3 PFIN简捷计算 11

3.2.4 MUSE计算 12

3.2.5 MULE计算 13

3.3 空温式复热器E0103的选型和简捷计算 13

3.3.1 换热器E0103的选型 13

3.3.2 复热器E0103的换热面积计算 13

3.4 固定管板式换热器E0104A、B的计算和设计 14

3.4.1 换热器E0104的选型 14

3.4.2 固定管板式换热器E0104A、B的简捷计算 14

3.4.3 流体通道的选择 15

3.4.4 流体流速的选择 16

3.4.5 折流板的选型和压降 16

3.4.6 ASPEN EDR模拟计算 16

3.4.7 工艺流程数据表 18

3.4.8 化工设备图 19

3.4.9 管板布置图 20

3.5 离心风机C0101A、B选型 21

3.6 离心泵P0101A、B选型 21

第四章 设备布置设计 22

4.1 设备布置设计原则 22

4.1.1 换热器的布置设计 22

4.1.2 离心泵的布置设计 22

4.2 设备布置图 22

4.2.1 设备一览表 22

4.2.2 设备布置图 23

第五章 管道布置设计 24

5.1管道布置设计原则 24

5.2 管道材料的选用 24

5.2.1 管道材料选用的原则 24

5.2.2 管道材料的选用 24

第六章 自控和仪表 25

6.1 自动控制 25

6.2 管道仪表图 25

第七章 结论和展望 26

7.1 结论 26

7.2 展望 26

参考文献 27

文献综述

1.1研究背景及意义

LNG（液化天然气）是一种混合物，它具有许多优点，比如说适合运输、热值大、性能高、清洁、高效、污染小等特点^[1]。因为这些相比于传统能源的显著优势，LNG成为了许多国家的首选燃料^[2]。不仅如此，开发LNG能源还可以实现能源的可持续发展，减少石油等化石燃料的使用^[3]。因此，开发LNG能源作为一项重要发展战略被提上了日程^[4]。

当前，我国的发展战略注重推进能源结构多元化，旨在革新能源利用方式，实现新能源的可持续发展^[5]。为了达成这一目的，LNG产业更需要注重工艺的设计和开发，注重能量利用效率的提升^[6]。研究LNG高效利用技术，不仅符合国家发展战略，更可以大大提升LNG利用效率，开拓出更大的市场，具有重大的战略和经济意义^[7]。

更高效的使用方式可以推动LNG冷能的发展，从而提高LNG冷能在能源市场中的份额^[8]。近年来，因为东部地区的基础设施逐渐被完善，LNG产业的规模在东部地区迅速扩大。随着LNG渐渐走进我们的生活，LNG能源受到前所未有的关注。LNG冷能的利用方式多种多样，比如说，海水淡化、空气低温分离、低温发电等^[9]。LNG冷能在汽车领域的应用也非常广泛，我们城市中到处可见的公交车和出租车之中就有一部分是使用LNG能源的。因为LNG能源自身的显著优势，它在各方面都有广泛的应用，其中冷水空调就是一个例子^[10]。

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