液化天然气储运及利用中的几个关键问题

1、液化天然气储运与利用中的几个关键问题马晓茜 廖艳芬(华南理工大学电力学院 ) 摘 要 随着我国对液化天然气 ( LNG) 的大量进口和广泛应用 , LNG的储运和利用过程中安全 性、 环保和经济性问题就显得越来越突出 。文中提出 : 建立描述 LNG涡旋的分形模型 、 描述对流分层和 泄漏扩散的时空混沌模型 、 描述爆炸和轰燃的突变模型 ,以及应用模糊理论 、 人工神经网络 ,结合非线性 理论 ,构造出完整的预测和评价模型 ,实现对 LNG储运常见事故的实时预测和储运系统安全性的智能 化评价 。通过燃气互换性和污染物排放及控制特性的研究 ,得到天然气置换其他燃气的最优方法 ,以及 天然气洁净利

2、用的方法 。研究燃气蒸汽联合循环发电机组性能和安全性问题 , 获得机组运行安全临界 指数 ,结合运行参数对机组性能影响的敏感性分析 ,建立优化运行 、 经济调度的模型 ,形成调峰燃气蒸汽 联合循环机组优化运行 、 经济调度辅助决策系统 , 指导机组安全 、 经济运行 。分析 LNG 气化站运行性 能、 燃气轮机电站机组特性 ,建立冷能转化和利用数学模型 , 以及 LNG冷能利用评估模型 , 通过效益分 析 ,经济评价 ,优化 LNG冷能利用系统 ,实现冷能的经济利用 。 关键词 液化天然气 非线性问题 燃气互换 调峰发电 冷能利用 人工智能 安全措施 目 前 天 然 气 在 世 界 能 源 结

3、 构 中 居 第 二 位 , 占 24% ,预计将会超过石油而位居第一 。在我国 ,以煤为 主的能源结构造成了严重的环境污染 , 已经严重威胁 经济和社会的可持续发展 , 我国政府已经把调整能源 结构 ,加大天然气在能源结构中的比例定为能源发展 政策 。随着西部开发战略的推进 ,我国将形成四川 、 鄂 尔多斯 、 塔里木盆地和海域四个主要天然气基地 , 此 外 ,周边国家有丰富的天然气资源供我国选择利用 , 4 2005 年中国进口天然气将达到 320 10 t, 2010 年将 4 达到 2 000 t。随着天然气的到来 , 如何安全 、 10 高 效、 、 清洁 合理地利用天然气 , 成为

4、社会各界高度关注 的问题 。 在天然气储运前将其液化 , 使其体积缩小到原来 体积的 1 /625 (即液化天然气 LNG) , 是天然气贮存与 输送的一种重要方式 , 我国拟在广东 、 福建 、 浙江建立LNG接收站 。但是 , LNG 储运 、 利用过程中存在以下 ( 1 )在 LNG储运过程中存在着涡旋振动 、 关键问题 : 泄用的关键问题 ,对指导我国天然气的发展有着十分重 要的意义 。1 安全性问题中的非线性机理LNG涡旋 ,是因不同组分密度差异 , 或因氮先蒸发而分层 ,或自动分层后 ,发生的液层间强烈的混合现 ( 象 ,当系统分层平衡破坏 , 形成的“ 翻腾 ” Rollover

5、) , 将引起液体蒸发率剧增和涡旋 1 3 。同时 , LNG站内LNG泵输送过程中的震动也会导致液体流动的振动和混沌 ,已有研究可以说明 LNG分层 、 涡旋 、 振动的原 因 ,但对内部流动 、 混合过程却缺乏数学描述和定量计 算 。LNG涡旋是典型的非线性问题 ,大涡串级成小涡 的过程是典型的分形 , 可用分形理论的间歇性 、 分数 维、 标度指数等概念来描述 ,以利于对涡旋和振动强度 的定量预测 。同时 ,不同密度差形成液体内部对流运 动 ,与大气热对流 ,火灾中烟气羽流等有一定的相似 。 笔者曾研究火灾烟气羽流 , 发现烟气羽流也存在混沌 解43露扩散 、 爆炸燃烧等安全性问题 ,汽

6、化后天然气在管网 中存在腐蚀 、 泄漏 、 爆炸等安全性问题 ; ( 2 ) 替代其他 燃料存在燃气互换性的问题 ; ( 3 ) 天然气燃烧温度高 存在氮氧化物排放问题 ; ( 4 ) LNG 发电机组调峰运行 存在安全与经济性问题 ; ( 5 ) LNG冷能利用问题 。目 前 ,我国 LNG工业处于起步阶段 ,研究 LNG储运和利3 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 ( 50474034) 。,目前正尝试采用混沌学来描述 LNG 内部对流 ,对这一非线性动力系统的运动状态和规律作出定量的 判断 。 在考虑 LNG储运安全性时 ,还应充分考虑到贮存 和装卸时 ,若 LNG意外泄漏或溢出

7、, LNG急速气化 、 扩 散 ,并与空气混合形成易燃 、 易爆的混合气体 。气化后364液化天然气储运与利用中的几个关键问题 2005甲烷的密度比空气的小 ,形成浮力羽流 ,气态天然气浮 力羽流不断卷吸周围的大气从而出现卷曲及剧烈的紊 乱 ,还可能引发火灾 ,因而研究泄漏液化气体在空气中 的扩散过程 ,了解空间位置各点的速度和浓度分布 ,对 于随后的火灾研究具有重要意义 。当盛有具有一定压 力 LNG的储罐失效时 , 或处于外界火灾环境时 , 很可 能发生沸腾液体膨胀蒸汽爆炸 ( BLEVE ) 现象 。同时 LNG产生“ 翻腾 ”引起液体蒸发率剧增 , 加剧 BLEVE , 5 7 的发生

8、 。另外 ,泄露扩散后的可燃气 ,达到可燃浓 度界限时 ,在一定温度下 , 或遇到明火会形成轰燃 , 继 而形成难以控制的火灾 。 蒸汽爆炸和轰燃发生 、 发展的相关因素很多 ,具有 不连续性和突变性 。要理解蒸汽爆炸 , 则必须了解高 压 LNG在加热和突然降压过程中的行为 ,由于蒸汽爆 炸和轰燃可能在毫秒数量级的时间内发生 ,所以 ,对蒸 汽爆炸和轰燃现象的研究存在很大的困难 。突变理论 是一种拓扑数学理论 , 能直接处理多相关因素的不连 续性的问题 , 特别适用于内部机理未知系统的研究 。 8 作者曾用突变论预测森林火灾发展和轰燃 , 故此拟 用突变论来研究蒸汽爆炸和轰燃现象 。 LNG

9、对流分层的混沌 、 涡旋的分形 、 LNG 泄漏扩 散的时空混沌 、 储罐失效的 BLEVE 现象以及泄露可燃 气的轰燃模型研究内容包括 : 研究 LNG分层的物理特 性 ,找出与分层相关的影响因子 ; 运用质能守恒基本定 律建立描述涡旋现象的偏微分方程 ; 结合经验公式 ,考 虑羽流运动时的卷吸量 ,对 LNG的浮力羽流建立流量 计算方程 ; 考虑不同液体蒸发率下的系统势函数 ; 进而 用分形理论 、 混沌理论和耦合映象格子模型研究涡旋 的发展过程和 LNG浮力羽流的时空混沌行为 ,用突变 9 论来研究 BLEVE 现象和轰燃现象 。 其研究方法是 : 将甲烷和氮气等不同组分的气体 混合 ,

10、得到不同特性的天然气 ,在低温和一定压力下使 其液化 (或直接用液化天然气 ) ; 利用精确 PVT 实验 台 ,得到 LNG的 PVT物化特性和相平衡特性 ; 以不同 密度的液化天然气作为分层 、 涡旋的模拟介质进行实 验 ; 观察并用高速摄像机捕捉透明试验槽内各层的自 然对流流型 、 层间混合流动图像 , 作为图像识别的依 据 ; 通过测量蒸发量的变化来分析侧壁和底部加热量 、 各层密度差对涡旋的影响 ; 同时在透明试验槽中安放 浮球以观察涡旋导致振动的频率的变化 , 从而找出分 层液体界面扩散 、 层间流动 、 混合 、 涡旋以及蒸发的普 遍规律 ; 结合图像识别和数值模拟导出 LNG

11、分层 、 涡 旋的非线性动力学模型 。采用带观察窗的冲击管 , 液 体突然暴露在大气压下 , 用高速摄影和压力传感器观 察发生的情况 ,显示实验中压力变化情况 ,分析压力波对容器灾害性失效的影响 。利用透明试验槽的不同位 置开孔来研究引发的轰燃现象 ,用热线风速仪测速度 , 测量浮力羽流的运动情况 , 分析 LNG 泄漏 、 扩散的浮 力羽流的混沌行为和 BLEVE 现象 。取若干种不同的 液化天然气 ,在不同空气温度 、 湿度条件下 , 进行轰燃 实验 ,用红外热像仪测温度 , 观察轰燃的现象 , 用之检 验突变论数学物理模型 。 由于 LNG储运中存在着涡旋振动 、 泄露扩散 、 爆 炸燃

12、烧等隐患 ,有必要对其储运系统安全性进行预测 和评价 。最为常用的预测预报方法是阈值法 , 这种方 法尽管较为简便 ,但很大程度上依赖于传感器的灵敏 度 ,且易受偶尔出现的其它信号的干扰 。近年来计算 机的发展可以将系统变化历程与事先储存的 、 由模拟 实验得到的信号变化历程进行比较 ,作出发生 、 发展的 判断 ,形成了过程法 。将多维传感信号或数值模拟的 结果与参照模式对比 , 以实现正确的识别与分类是过 程法的关键 。由于 LNG危害发生发展过程的复杂性 、 多变性 ,实际探测信号或数值模拟结果往往难以与给 出模式完全吻合 ,这就要求模式识别过程具有较强的 模糊类比 、 识别和容错能力

13、。模糊理论与人工神经网 络 (ANN ) ,具有样本自学习能力 、 高容错性的特征 , 是 实现复杂模式分类与辩识的有效工具 。国内外已有不 少学者用人工神经网络来模拟燃烧问题 , 获得了较好 的结果 ,笔者也曾提出将人工智能用于森林火灾的预 测 10 。但是将模糊控制和人工神经网络有机结合 , 应用于 LNG的分层 、 涡旋 、 水击 、 扩散 、 爆炸 、 轰燃现象 , 尚未见诸报道 。 其研究方法是 : 通过实验 、 数值模拟 、 调研得到大 量有关 LNG安全性的基础数据 , 从检测数据 、 贮存信 息中提取特征变量 ,选择智能化程度高的信息处理技 术 ,构造神经网络和模糊识别模型 ,

14、 并与 LNG分层和 涡旋的数学模型和分形模型 、 耦合映象格子模型 、 浮力 羽流混沌模型等混沌学模型 , 爆炸和轰燃的突变模型 有机结合 ,构造具有较强分类与容错 LNG安全系统的 预测 、 评价模型 。并用调研所得的 LNG事故现场数据 及实验室实验结果 ,验证预测模型的可靠性 ,并不断修 正、 完善模型 。LNG汽化后进入管网 , 也存在管道腐蚀 、 泄漏 、 燃烧、 爆炸等安全性的问题 , 也宜根据管网特点 , 参考上 述方法 ,加以评价 、 监测和预警 。2 燃气互换性问题作为燃料 , 天然气具有发热量高 、 碳氢比低 、 硫含 量低 、 辐射系数低等特点 ,其物性均对燃烧过程产生

15、影 响 ,其中发热量和火焰传播速度将决定气体燃料的燃第 34 卷 5 期 第 石油与天然气化工365烧状况 。与煤或油作原料的城市煤气相比较 , 天然气 发热量高 ,燃烧速度慢 ,因此由燃烧器流出的天然气 空气混合物太富 ,需要进一步用空气稀释 ,所以天然气 火焰属于扩散型火焰 ,它包含一个内焰和外焰 ,外焰的 加热作用不仅使处于内焰的燃料 - 空气混合物可燃性 极限变宽 ,而且增加了混合物的燃烧速度 ,外焰的加热 作用如果由于某种原因降低 ,则内焰稳定性也降低 。 燃气互换性问题在国外研究已有一定历史 , 在我 国则是 20 世纪 60 年代后期才起步 , 目前世界上最有 影响的燃气互换性判

16、定方法是美国燃气协会 ( AGA ) 11, 12 判定方法和德尔布 (Delburge )判定方法 。 在天然气置换工程方面往往要花费大量的时间和 经费 : 法国天然气转换工程始于 20 世纪 60 年代 ,分期 进行 ,将某一地区的管网分成若干小区 ,在调查小区管 网系统的基础上 ,确定需切断和增设的管道 、 调压器 、 阀门以及要替换的不适合天然气的管道和调压装置 。 日本大阪煤气公司的天然气转换工作是从 1975 年开 始 , 1990 年才全部完成 。其步骤是 : 先对原有输配管 网进行全面调整 ,在管网的适当地点设置转换天然气 的放散孔和测压孔 ,并在转换时及时调整调压器出口 压力

17、等 ,然后对原有人工燃气燃具进行全面调整 ,通过 试验提出各种燃具改用天然气后的调整措施 。 国内 20 世纪 80 年代末 90 年代初 ,北京 、 天津 、 沈 阳等城市进行了小规模的天然气转换 , 以后力度不断 加大 ; 1999 年开始 ,济南利用中原油田天然气 ,开始对 原焦炉煤气用户进行转换 , 上海利用东海天然气实现 了浦东地区天然气化 , 并逐步向浦西地区延伸 。北京 的天然气转换工作分成区域调整和大规模转换两个阶 段 。区域调整阶段主要是调整天然气 、 人工燃气两个 供应区域范围 ,为下一阶段做好气源 、 管网以及置换方 法做准备 。上海浦东天然气转换工程从 1999 年开始

18、 , 燃具改造主要包括开关 、 、 喷嘴 燃烧器的调换 。转换区 域的划分则为 2 000 15 000 户 /区 , 小区转换周期为 7 天 。除单位用户的特殊要求外 ,民用灶具 、 热水器转 换从管网转换开始 ,灶具的两个燃烧器同时完成改装 , 浦东地区天然气转换花了一年半时间 , 共转换居民用 户 329 729 户 , 总投资 23 737 万元 , 折合约为 800 元 / 户。 在广东省 ,以广州市为例 ,广州现共有人工燃气用 户约 67 万户 , 2006 年 LNG抵穗时 , 预计有用户 80 万 户 ,按“ 广州市天然气利用工程初步设计书 ” 广州 和“ 市天然气置换初步方案

19、 ” 计划 , 广州市将采用分区分 片置换方式 ,将广州市现有燃气管网分为 103 个片区 , 每个置换片区用户数为 5 000 9 000 户 , 分 5 年完成 置换工作 。需增补阀门 42 个 ,增补管道 9 885 m ,总投资约 41 600 万元 。 由此可见 , 天然气转换是一个投资大 、 耗时长 、 涉 及面广的大工程 ,为保证转换的安全性和经济性 ,有必 要研究天然气与多种燃气的互换性能 , 进行天然气燃 具燃烧特性的理论与实验研究 ,优化燃气置换工程 ,以 缩短置换时间和费用 。其研究方法是 : 通过实验获得 基准气和置换气的离焰指数 、 回火指数 、 黄焰指数 , 在 燃

20、气互换性理论和燃烧试验的基础上 , 获得一系列燃 气互换性指数和判别准则 。对不同天然气燃具进行燃 烧特性和排放实验研究 , 研制适合天然气高效低污染 燃烧的燃具 ,分析原燃气管网 、 气源特性 , 提出天然气 置换其他燃气的最优方法 。3 NO x 的生成与控制广东省天然气除用于燃气联合循环发电外 , 一部 分将用于工业锅炉 , 工业炉窑 , 生活锅炉和民用燃具 。 在天然气的推广应用中 , 必须注意 NOx 的排放问题 。 在燃烧过程中生成 NOx 的途径主要有 : 燃料型 、 热力 型和快速型等三种形式 。热力型 NOx 是燃烧时空气 中的氮和氧在高温下生成的 NOx 。快速型 NOx

21、是燃 烧时在碳氢化合物过浓时 , 产生的烃 ( CH i ) 等撞击空 气中氮分子而生成 CN 和 HCN ,然后再被氧化成 NOx ; 燃料型 NOx 是燃料中的氮化合物经热分解和氧化反 应而生成的 NOx 。当燃烧温度超过 1 500 ,热力型 时NOx 将起主导作用 。在天然气燃烧过程中 , 温度以及 CH i 浓度是 NOx 排放浓度的主要影响因素 。天然气燃烧温度高 ,这将造成热力型 NOx 的大量生成 。若炉内 气氛组织不当 ,也会造成快速型 NOx 的生成 。 目前在烟气净化技术中 , 对 NOx 的控制主要有选 择性还原反应和非选择性还原反应 , 这类技术投资与 运行费用都较高

22、 ,一时难以推广应用 。目前得到较多 应用的是向扩散燃烧的燃烧室中喷射一定数量的水 , 或降低最高燃烧火焰温度 , 从而控制 NOx 的排放 。但 该方法不仅会增大水处理设备的投资和运行费用 , 还 会使机组热效率下降 1. 8% 2. 0%左右 。因此 ,宜采 用低 NOx 燃烧技术 , 采用串联 、 分级等方法调节燃料 和空气的配比 ,组织合理的温度场 ,在炉膛内降低 NOx 的生成或使生成的 NOx 部分还原成氮气 。 其研究内容主要为 : 研究不同温度场 、 动力场分布 对 NOx 生成的影响 , 开发燃天然气的低 NOx 燃烧器 ; 研究高温空气燃烧机理 ; 烟气再循环燃烧机理 ;

23、天然气 与生物质共燃的低 NOx 生成机理 ,为低 NOx 燃烧提供 新的途径和技术方案 13, 14 。4 调峰发电机组安全经济运行366液化天然气储运与利用中的几个关键问题 2005从澳大利亚引进到广东的 LNG将有 70%用于发 电 。燃气 - 蒸气联合循环发电是 21 世纪发电循环的 主要方式之一 , 燃用天然气电站的热效率高达 58% , 比燃煤蒸汽轮机电站高出 16 个百分点 ,因此发相同电 量可大量节约燃料 。按 500 MW 计 , 若年运行小时为6 000 h,则年节约标准煤约 24 10 t。燃气轮机发电4增加发电能力 15%至 20%以上 。 在进气冷却设计上有两点需优先

24、考虑 : ( 1 ) 由于 燃气轮机进气温度愈低 ,汽轮机发电容量愈高 ; 进气温 度变化愈小 , 发电容量愈稳定 , 所以设计合理的 LNG 冷能转化和管道系统 , 保证进气冷却系统所能达到的 进气温度范围及供应的冰水温度稳定是进气冷却设计 的一个主要问题 。 ( 2 )压气机进气温度是决定燃气轮 机性能的关键参数 ,一般只将进气温度冷却至 4. 5 。 由于空气流经进口管路和压缩机时 , 截面积改变流速 增加 (压力降低 ) 和管壁摩擦压降都会造成温降 。过 低的进气温度将导致空气进入压缩机第一级叶片时温 度低于 0 ,冷凝水形成小冰块 , 将损坏压缩机叶片 , 因此 ,压缩机进气温度必须

25、要有一个最低温度限制 。 另外 ,由于进气温度低于露点产生的冷凝水 ,需要通过 除湿过程收集和排放 , 防止夹带在冷空气中进入压缩 机。 研究方法 : 选择适当的热力性质状态方程 ,结合我 国各地区 LNG使用统计资料 , 对 LNG 冷能进行潜力 预估 ; 分析燃气轮机电站机组性能和运行状态 , 基于LNG接受站 、 增压站 、 气化站压力 、 温度 、 处理量等参有极大优点 : 效率高 、 污染小 、 机组重量轻 、 体积小 、 运 输安装方便 、 占地小 、 基建期短 、 单位投资小 、 用水量 小 ; 启停运行灵活 ,可靠性高 ; 可作为基本负荷 ,亦可作 为调峰机组承担电网调峰和应急

26、事故之用 。 但是 ,由于天然气价格较贵 ,发电成本成为制约联 合循环发电发展的一个重要因素 , 故有必要研究这类 机组的能耗问题 。特别是这类机组多用于调峰 , 须研 究其优化运行与经济调度的问题 。目前 , 火电机组电 负荷分配大致采用了下面几种求解技术 : 等微增量法 、 线性规划法 、 非线性规划法 、 动态规划法和智能优化算 法 15, 16 ,目前这些方法多用于燃煤机组 , 关于大型燃气机组还没有进行该方面的研究 。另外 , 调峰低负荷 运行时由于小容积流量工况 , 可能引起燃机和汽轮机 末级鼓风工况 、 颤振等安全性问题 ,启停调峰也存在热 应力 、 热膨胀 、 低周疲劳和寿命损

27、耗等安全性问题 , 需 要进一步的探讨和寻求解决方案 。 其研究内容集中在燃气蒸汽联合循环机组优化运 行 ; 燃气蒸汽联合循环机组经济调度和调峰机组安全 性问题上 。研究方法 : 对天然气燃气蒸汽联合循环发 电机组性能 ,启停 、 调峰低负荷运行时热应力 、 热膨胀 、 低周疲劳和寿命损耗等安全性问题进行研究 , 获得机 组运行安全临界指数 ; 进行燃气轮机 、 余热锅炉 、 蒸汽 轮机三个系统中各运行参数对机组性能影响的敏感性 分析 ,建立优化运行 、 经济调度的模型 , 形成调峰燃气 蒸汽联合循环机组优化运行 、 经济调度辅助决策系统 , 指导机组安全 、 经济运行 。数 ,结合管道系统

28、,建立冷能转化数学模型 ; 根据燃气 发电机组发电量 、 发电效率 、 燃料流量 、 进气温度 、 排气 温度 、 烟囱排气温度等运行参数 , 以及当地气候条件 , 建立冷能利用数学模型 ; 联合冷能转化和利用模型 ,分 析导入 LNG冷能于发电厂进气冷却系统后 ,发电系统 所能产生之效益提升 ; 对 LNG冷能运行中的低温安全 性问题进行研究 ,获得系统运行的安全指数 ; 通过效益 分析 ,经济评价 ,建立进气冷却的优化模型 , 指导系统 经济 、 安全运行 。LNG冷能除了用于燃气轮机的进气冷却外 , 还可以用于 : 利用其密度较高直接膨胀做功 , 驱动发电机 ; 冷却蒸汽动力循环中的冷却

29、水 ,提高凝汽器真空 ; 空气 分离 ,提高空分装置液化率 , 降低空分装置压力 ; 制取 液化二氧化碳和干冰 ; 低温破碎和粉碎 ,大多数物质在 低温下失去延展性 ,变得很脆 ,易于破碎 ; 空调 、 蓄冷装 置、 冷冻冷藏仓库 。 LNG 冷能的利用研究的内容在 于 : 技术经济分析 ,选择适当的方案 ; 安全性评价 ; 低温 传热理论分析 ; 系统热力计算及优化设计 ; 换热器的改 进 。如 : 用于冷冻冷藏库系统研究的主要内容在于冷 冻库传热理论分析 、 管道系统的优化设计和换热器的 改进 ; 液化空气则需要考虑安全性 , 设计二次冷媒回 路 ,利用 LNG与二次冷媒热交换 , 再由二

30、次冷媒将冷 能传输于所需要的冷冻盘管 。5 LN G冷能利用LNG通常以管道或轮船越洋输送 , 其温度降低到 - 162 , 密度为 425 kg /m 。在进入接受站后 , LNG3必须气化成天然气 (NG)之后才能使用 ,在气化过程中 产生了相当丰富的冷能 ,有效回收与利用这部分冷能 , 应用于实际工程 , 存在极大的应用前景与发展潜力 。 特别 ,近年来我国电力供给紧张 , 进入夏季后 , 大量的 商业建筑空调系统与工业用电需求导致尖峰用电暴 增 ; 燃气发电在电力结构中通常扮演着尖峰发电 ,但在 气温偏高时 ,燃气轮机发电能力将大幅劣化 ,无法达到 设计条件下的容量与出力 。此时 ,若

31、能将 LNG冷能转 化为冰水泵至燃气轮机空气进口端 ,进行进气冷却 ,可6 可行性分析第 34 卷 5 期 第 石油与天然气化工367I, et al The World s Worst Industrial Acciden of the 1990 s .( 1 ) 液化天然气在输运和储存中存在着强烈的非6 Kham F.线性过程 ,运用分形理论可以对分层湍流乃至涡旋的 间歇性 、 分数维 、 标度指数得到很好的描述 ; 耦合映象 格子模型可直接利用已有的一些混沌理论的成果 , 实 现并行计算 ,对液化天然气泄漏扩散过程中的时空混 沌行为进行定量分析 ; 利用突变论可以对液化天然气 的爆炸 、

32、 轰燃发生状态的突变 ,具有状态不连续特点的 现象进行很好的描述 。同时 , 模糊理论和人工神经网 络相结合能有效处理复杂的非线性问题 , 基于样本提 取规律并实现高容错性的模式分类与识别 , 模糊神经 网络是解决液化天然气贮存和使用过程中出现非线性 问题预测这一高度复杂问题的有效途径 。 ( 2 ) 通过燃气互换性理论研究和燃烧试验 , 总结 燃气互换性指数与判别准则 , 结合不同天然气燃具燃 烧特性和排放实验研究 , 可以研制适合天然气高效低 污染燃烧的燃具 ; 同时 , 通过分析原燃气管网 、 气源特 性 ,提出天然气置换其他燃气的最优方法和设计路线 , 可以优化燃气置换工程 ,缩短燃气

33、置换时间和费用 。 ( 3 ) 研究不同温度场 、 动力场分布对 NOx 生成的 影响 ,开发燃天然气的低 NOx 燃烧器 ; 结合研究高温 空气燃烧机理 ; 烟气再循环燃烧机理 ; 天然气与生物质 共燃的低 NOx 生成机理 ,可为低 NOx 燃烧提供新的途 径和技术方案 。 ( 4 ) 通过对燃气蒸汽联合循环发电机组性能和安 全性问题研究 ,获得机组运行安全临界指数 ,结合运行 参数对机组性能影响的敏感性分析 ,建立优化运行 、 经 济调度的模型 ,形成调峰燃气蒸汽联合循环机组优化 运行 、 经济调度辅助决策系统 , 可指导机组安全 、 经济 运行 。 ( 5 ) 统计我国各地区 LNG

34、使用资料 , 进行 LNG 冷能潜力预估 ; 分析 LNG 气化站运行性能 、 燃气轮机 电站机组特性 , 建立冷能转化和利用数学模型 , 以及 LNG冷能利用评估模型 , 通过效益分析 ,经济评价 , 优 化 LNG冷能利用系统 ,实现冷能的经济利用 。参考文献1 鲁雪生 , 汪顺华 . 关于 LNG 安全贮存的若干问题 J . 深冷技术 , 2001, 6: 12 14 2 Hyokim , et al Predication of Rollover Phenomenon in Pyeony Taeg LNG . Receiving Term inal C , LNG 11 Confere

35、nce Proceeding, B irm ingham , U. K , 1995 . 3 林文胜 , 顾安忠 , 李品友 . 液化天然气的分层与涡旋研究进展 J . J , Process Safety p rogress, 1999, 18 ( 3) : 135 145 7 , 张一先 , 王剑春 . 液化石油气储槽两次爆炸事故的不确定 杨 海性影响分析 J . 石油与天然气化工 , 2002, 21 ( 3) : 156 160.8 杨景标 , 马晓茜 . 突变论在森林火灾中的应用 J . 工程热物理学报 , 2003, 24 ( 1) : 169 1729 马晓茜 . LNG储运安全性问题的非线性机理及其智能评价 , 天然气工业 , 2003, 23 ( 6) : 123 12610 马晓茜 ,管 . 森林火灾发生的特点及智能预测 J , 林业科技 , 霖 2000, 25 ( 6) : 31 35 11 姜正侯 等编著 . 燃