冷能利用项目技术开发报告

1、冷能利用项目技术开发报告摘要：随着我国能源安全问题的日益严峻、单位GDP的能耗居高不下、液化天然气（LNG）产业的迅猛发展和节能工程的全面展开，LNG的气化冷能的高效利用已备受重视。本文着重阐述国内外LNG冷能利用方式及发展现状，并结合我国实际情况，提出促进冷能技术方案实施的对策及措施。关键词：液化天然气，冷能利用， 冷库技术中图分类号：P624.8文献标识码：A 文章编号： 1. 引言 目前,全球L N G贸易量超过1108t ,并在继续增长,在L N G接收站,一般都将L N G通过气化器气化后使用,气化时会放出很大的冷能。如何通过特定的工艺技术充分利用L N G冷能,是国内外一直在研究的

2、问题。 2. 国内外LNG冷能利用方式及发展现状 2.1 LNG冷能发电 在目前回收LNG冷能的诸多方法当中，利用LNG冷能发电是应用较多，技术较为成熟的方法。用LNG冷能发电主要是利用LNG的低温冷量使工质液化，而后工质经加热汽化再在气轮机中膨胀做功带动发电机发电。主要有以下3种方式。 直接膨胀发电 用泵将LNG加压为高压液体，然后通过换热器加热到常温状态，再通过透平膨胀对外做功。其优点为过程简单，所需设备较少。但由于LNG的低温冷能没有充分利用，对外做功较少，1吨LNG的发电量约为20 kWh。 二次冷媒法降低蒸气动力循环的冷凝温度 二次媒体法是将低温的液化天然气作为冷凝液，通过冷凝器，把

3、冷量传递到某一冷媒上，利用液化天然气与环境之间的温差和冷媒的蒸汽动力循环，实现对外做功。根据中间媒质的不同，存在单工质、混合工质的朗肯循环系统。单工质朗肯循环系统一般使用纯的甲烷或乙烯，其装置冷能回收量大约为1718。混合工质朗肯循环系统为碳氢化合物的混合物，工质冷凝器采用多流体换热器，在换热器中LNG利用工质自身的显热和潜热进行预热或部分气化，然后在蒸发器中全部气化进入输气管线，其效率约为36。 联合法降低气体动力循环的吸气温度 该法综合了直接膨胀法与二次媒体法。低温的液化天然气首先被压缩提高压力，然后通过冷凝器带动二次媒体的蒸汽动能循环对外做功，最后天然气再通过气体透平膨胀做功。这种回收方

4、式的冷能回收率通常保持在50左右，并且综合造价低，发电量为每吨LNG可发电45 kWh左右。这种方法在稳定性方面有优势，已投入运行的机组，20多年来还没有发生过因故障导致的停电事故。 综合,LNG的冷能发电是一项新的无污染发电方式，但冷能的回收效率较低，在发电装置中利用LNG冷能虽然是最可能大规模实现的方式，却不是利用LNG冷能最科学的方式。根据日本已建成的低温发电设备评估，该系统的发电容量造价高达610万元RMB/kW，因此经济上不具有竞争力。 2.2 利用L N G冷能进行空气分离 通常空分装置要使空气分离，首要的条件是在空分装置中造成低温，使空气液化以保证精馏工况的正常进行。把LNG冷能

5、应用于空气分离方面也已有较为成功的实践，下图为大阪煤气公司利用L N G冷能的空气分离装置流程图。其特点是：由于LNG的可燃性，故可用氮气作为与它换热的工质，利用液化天然气的冷能来冷却和液化，经由下塔抽出经过复热的循环氮。这种方式，可省去空气、氮气两种透平膨胀机氟利昂制冷机组，循环氮气量约为同等容量的低压带中压制冷循环系统空分装置的1/5，循环气的压力为1960 kPa，制取液氧的能耗较通常液态产品的装置可降低一半，仅2500 kJ/m3。与普通空分装置相比，该方法可节省50以上，并且将LNG冷能用于空分可简化空分流程，减少了设备建设费用。同时，LNG气化的费用也可降低。 图:利用LNG冷能生

6、产空分产品示意图（大阪） 根据LNG冷能有效能原理分析，温度有效能是在越远离环境温度时越大，因此应在尽可能低的温度下利用LNG冷能。否则，在接近环境温度的范围内利用LNG冷能，大量宝贵的温度有效能就会损失掉。从这个角度来看，由于空分装置中所能达到的温度比LNG温度还低，因此LNG的冷能得到了最佳的利用。所以，利用LNG冷能来生产空分产品是LNG项目冷能利用的一个很好的发展方向。 2.3 冷库项目 LNG基地和大型的冷库基本都设在港口附近，所以回收LNG冷能供给冷库是很方便的冷能利用方式。例如位于日本神奈川县根岸基地的金枪鱼超低温冷库，采用LNG作为冷库的冷源，将载冷剂冷却到一定温度，冷却后的载

7、冷剂经管道进入冷冻、冷藏库，通过冷却盘管释放冷量实现对物品的冷冻冷藏。另外，还可对LNG的冷能进行“温度对口，逐级利用”，即从低温到高温，用不同的冷媒进行热交换后分别送入低温冻结库或低温冻结装置（-60）、冷冻库（-35）、冷藏库（0以下）以及果蔬预冷库（010），这样其冷能的利用效率大大提高，整个成本较之机械制冷会下降37.5。利用LNG冷能建设食品冷冻或保鲜有下列优点： 建设费用的大幅削减； 有效利用占地面积； 所消耗电力约1/3； 噪音、振动少； 冷库内的温度回升快； 故障少、易维修； 2.4制取液态二氧化碳和干冰 液态二氧化碳和干冰在工业和饮料食品行业有着广泛的用途。利用LNG冷能的L

8、NG低温液化工艺。容易获得冷却和液化二氧化碳所需要的低温，从而将液化装置的工作压力降至0.9 MPa左右。使用一种冷却介质、通过二氧化碳气体与LNG冷能的热交换实现液化。使用这种工艺来液化二氧化碳所需耗费的电力只有传统方法的一半左右，因此在节能方面表现极为优异。同时，采用LNG冷能制备干冰，对降低干冰的生产成本和干冰市场的开拓有着非常重要的意义。 2.5其他利用方法 此外，LNG冷能技术在制造冰雪、 燃气轮机进气冷却、轻烃分离、 废旧橡胶深冷粉碎等项目中都有较好的发展，且有很好的应用前景。 促进我国LNG冷能技术发展的对策及措施 3.1循环经济发展策略支撑LNG冷能利用工程的全面展开 循环经济

9、是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、 资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本准则。LNG冷能利用作为高新技术产业、节能降耗和资源综合利用产业、能源领域循环经济的示范工程，需要重点保护和扶持。 3.2利用LNG冷能利用项目的建设契机，抓住能源建设和利用的龙头，发展相关冷产业 LNG冷能的高效利用为顺德发展冷工业和能源循环经济提供了重要契机，在这种机会面前，政府和政策的作用比经济杠杆原理更具有导向性的作用。因此，能否建立健全相应发展计划和规划，能否认识其重要性和迫切性，是关系到能否抓住机遇，培育、发展和维护自身冷产业发展的长远问题。 3.3制定发展规划并配套相应政策，是LNG冷能利用项目建设的根本保障 社会和经济发展总体规划是经济建设的纲领和指导策略，各个领域的建设规划是总体规划的体现和目标。LNG冷能利用项目的建设和发展也是如此。实践证明，没有一个完善的规划，就不能保障发展的可持续性。为此，应该制定LNG冷能利用项目的建设和发展规划，并努力使其政策化、法规化和长期化。 结论 在当前我国极其严峻的能源形势下，我们有责任充分利用这些宝贵的冷能。在充分吸取国外经验和教训基础上，进一步自主创新，开发具有自主知识产权的LNG冷能综合优化利用技术。这将有利于降低LNG使用成本，促进LN