1-LNG冷能利用方式

1、 /6LNG冷能利用方式液化天然氣（LiquefiedNaturalGas，簡稱LNG）是在溫度約-162C、以液態(tài)形式存在的天然氣。通常LNG需要重新氣化為氣態(tài)天然氣才能獲得利用。LNG氣化時(shí)釋放的冷能大約為840kJ/kg。一座300萬噸/年的LNG接收站，如果LNG連續(xù)均勻氣化，釋放的冷能大約為80MW。因此，LNG蘊(yùn)涵的冷能是十分巨大的，回收這部分能量具有可觀的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。一、LNG冷能利用方式所謂冷能，實(shí)際上指的是在自然條件下，可以利用一定溫差所得到的能量。根據(jù)工程熱力學(xué)原理，利用這種溫差就可以獲得有用的能量，這種能量稱之為冷能。LNG冷能利用方式主要有冷能發(fā)電、冷能空分、

2、制取液態(tài)CO2或干冰、冷藏倉庫或制冰、輕烴分離、空調(diào)、海水淡化、低溫粉碎等。（一）冷能發(fā)電利用LNG冷能發(fā)電是較為新穎的能源利用方式，技術(shù)相對(duì)比較成熟，能夠大規(guī)模利用LNG冷能。利用LNG冷能發(fā)電的系統(tǒng)主要有:直接膨脹法、二次冷媒法、聯(lián)合法等。1、直接膨脹法。將儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG抽出并加壓，然后以海水為熱源使之受熱氣化，再送至膨脹機(jī)中做功，從而產(chǎn)生電能。從膨脹機(jī)出來的天然氣再根據(jù)要求調(diào)整其溫度和壓力，最終送至天然氣用戶。直接膨脹法原理簡單、投資少，但是LNG冷能利用率很低，只有24%左右。因此，該方法主要與其他冷能利用方案綜合使用。2、二次冷媒法。二次冷媒法利用中間冷媒的朗肯循環(huán)回收LNG冷能進(jìn)行

3、發(fā)電。將低溫LNG的冷量轉(zhuǎn)移到冷媒上，冷媒在溫差的作用下進(jìn)行蒸汽動(dòng)力循環(huán)，從而做功產(chǎn)生電能。應(yīng)用二次冷媒法進(jìn)行冷能發(fā)電的關(guān)鍵是冷媒的選擇。常用的冷媒主要有甲烷、乙烷、丙烷等單組分，也可以采用它們的混合物。這種方法對(duì)LNG冷能的利用效率要優(yōu)于直接膨脹法。3、聯(lián)合法。聯(lián)合法將直接膨脹法與二次冷媒法相結(jié)合，可以大大提高冷能利用率，一般可保持在50%左右。日本投入實(shí)際使用的LNG冷能發(fā)電項(xiàng)目大多采用這種方式。冷能發(fā)電是一種新興無污染的發(fā)電方式，這種方法對(duì)LNG冷能的回收效率非常低，僅相當(dāng)于制備LNG耗用的5%，但是具有流程短、占地面積少、投資小、易于實(shí)施、無污染等優(yōu)點(diǎn)，所以在其他冷能利用方式難以實(shí)現(xiàn)的

4、情況下，可優(yōu)先考慮冷能發(fā)電。（二）空氣分離目前，工業(yè)上所用的氧氣和氮?dú)饨^大部分是通過分離冷卻液化后的空氣獲得的，因此LNG可以為空氣液化提供冷量，然后通過相應(yīng)的工藝將液化空氣分離生產(chǎn)液氧、液氮和液氬。傳統(tǒng)空氣分離工藝中液化空氣所需要的冷能是利用制冷機(jī)和組合膨脹機(jī)產(chǎn)生的，而LNG冷能空分裝置可以直接利用LNG的冷能，不需要額外的制冷設(shè)備。因此，利用LNG的冷能進(jìn)行空氣分離相比傳統(tǒng)工藝，不僅可以減少投資、簡化工藝流程，還可以節(jié)省大量電能降低液氮、液氧和液氬的生產(chǎn)成本。此類項(xiàng)目在日本成功運(yùn)營近20年，比傳統(tǒng)工藝耗電降低50%以上，耗水降低70%，節(jié)能效果顯著，被認(rèn)為是最有效的LNG冷能利用方式。國內(nèi)

5、首個(gè)LNG冷能空分項(xiàng)目與福建莆田L(fēng)NG接收站配套，于2010年10月投產(chǎn)，投資3.1億。該冷能空分項(xiàng)目每天可以生產(chǎn)液氧300噸、液氮300噸、液氬10噸。很多其他的LNG接收站也已建成或在建與之配套的冷能空分項(xiàng)目。（三）冷凍、冷藏庫LNG接收站一般都建在港口附近，建設(shè)與之配套的冷凍、冷藏庫，可以方便海產(chǎn)品及其他鮮活食品的保鮮儲(chǔ)存。將LNG冷能作為冷庫的冷源，不僅可以簡化制冷工藝，還可以大幅削減冷庫的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)省1/3以上的電力。杏壇LNG衛(wèi)星站冷能用于冷庫制冷的項(xiàng)目已建成投產(chǎn)，冷庫主要的經(jīng)營范圍是水產(chǎn)品的加工及儲(chǔ)存，庫容總量為3000噸，含有-30C冷凍庫和-15。C儲(chǔ)藏庫，是中國小型

6、液化天然氣衛(wèi)星站成功應(yīng)用冷能的第一個(gè)實(shí)例。（四）制取液態(tài)CO2或干冰液態(tài)CO2是CO2氣體經(jīng)過提純，然后加壓壓縮使之液化得到的。傳統(tǒng)的制取液態(tài)CO2的工藝是將CO2壓縮至2.53.0MPa,然后利用制冷設(shè)備將其冷卻，最終使之液化。利用LNG冷能液化CO2，則很容易從LNG中獲得冷卻和液化CO2所要的低溫，而且CO2只需壓縮到0.9MPa左右。與傳統(tǒng)的液化工藝相比，量消耗也降低為原來的30%40%。用LNG冷能液化CO2純度較高，可達(dá)99.99%,并且投資費(fèi)用可減少10%。利用LNG的冷能制取液態(tài)CO2或干冰通常是以化工廠的副產(chǎn)品CO2為原料，這樣就可以實(shí)現(xiàn)化工廠等高CO2排放的企業(yè)實(shí)現(xiàn)變廢為寶

7、。（五）低溫粉碎利用LNG冷能進(jìn)行低溫粉碎是間接利用LNG冷能的一種方式，先將LNG冷能用于空氣分離，然后應(yīng)用空氣分離生產(chǎn)的液氮進(jìn)行低溫粉碎，間接利用了LNG的冷能。一些常溫下難以粉碎的物質(zhì)如塑料、合成橡膠、金屬等具有低溫脆性，在低溫下能把這些物質(zhì)破碎成極小的可分離的微粒，且不存在微粒爆炸和氣味污染。低溫粉碎一般可用于工業(yè)廢棄物、食品和醫(yī)藥類物質(zhì)、合成橡膠、城市垃圾等。二、LNG冷能利用發(fā)展前景（一）LNG冷能梯級(jí)利用任何單一的LNG冷能利用方案都無法充分利用LNG的冷量,LNG冷能利用效率很低。此外，不同溫度的冷能價(jià)值相差很大，不同冷能利用方式所需溫度也不同。所以，LNG冷能利用不僅要注重冷

8、能利用率，還要看冷能利用的品位和質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)把握“溫度對(duì)口、梯級(jí)利用”的綜合利用原則。只有這樣，才能最大限度的利用LNG冷能，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。因此，LNG冷能用戶應(yīng)該是由多個(gè)冷能利用項(xiàng)目形成的產(chǎn)業(yè)群，冷能的梯級(jí)利用將會(huì)形成一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)鏈。LNG冷能的梯級(jí)利用，往往涉及跨度很大的多個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)，各冷能利用項(xiàng)目之間互相影響和制約，所以應(yīng)該將冷能利用項(xiàng)目納入LNG接收站的總體規(guī)劃，并與LNG接收站協(xié)同設(shè)計(jì)。華南理工大學(xué)華賁教授等提出可考慮將多種LNG冷能利用項(xiàng)目建成聯(lián)合企業(yè)的冷能工業(yè)園區(qū)，并將其與LNG接收站一體化建設(shè)。他們還初步制訂了唐山LNG冷能利用規(guī)劃，形成以LNG冷能為依托，以空分、伴生氣輕烴分離和冷媒循環(huán)系統(tǒng)為紐帶，集成煉油廠、乙烯廠、鋼鐵廠以及其他重化工業(yè)、油田伴生氣資源優(yōu)化利用和C02沉積等產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌發(fā)展的格局。（二）蓄冷技術(shù)LNG的氣化過程與LNG冷能利用過程在空間和時(shí)間上的不同步問題是LNG冷能迄今沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成利用的主要原因。為此，一些專家研究利用一些相變物質(zhì)作為蓄冷劑存儲(chǔ)LNG冷能，實(shí)現(xiàn)LNG冷能在