天然气冷能利用技术路线

1、LNG冷能利用技术路线健康、舒适环境的引领者盾安冷能利用商业模式冷能利用技术选择国内外冷能利用现状LNG冷能利用原理及方式目 录2液化天然气（liquefied natural gas，简称LNG） 主要成分：甲烷（CH4） 临界温度：190.58K 在常温下，不能通过加压将其液化，而是经过预处理，脱除重烃、硫化物、二氧化碳和水等杂质后，深冷到-162，实现液化.LNG冷能利用原理及方式含量较少不可燃爆炸范围不可燃0%5%，爆炸下限15%，爆炸上限100%LNGLNG冷能利用潜力 LNG使用时，需重新转化为常温气体，温度由-162复温至常温，大量的可用冷能释放出来，其值大约是837kJ/kg

2、LNG。 1吨LNG经换热重新气化在理论上可利用的冷量约为250kWh。对于一座年接收能力为300万吨LNG的接收终端，年可利用冷能达7.5亿kWh。4200万吨 （2015年进口预测）105亿度/年冷能利用7个300万MW电站LNG冷能利用原理及方式数据来源：规划总院 在建LNG接收站地下储气库已建管线规划LNG接收站中国LNGLNG分部图LNG冷能利用原理及方式6LNG 冷能利用低温发电空气分离轻烃回收液态乙烯储存冷冻仓库液态CO2及干冰储备海水淡化汽车冷藏及空调空调制冷蓄冷建造人工滑雪场其他低温粉碎污水处理冷冻干燥低温医疗冷冻食品其他直接利用间接利用LNG冷能利用原理及方式LNGLNG冷

3、能利用方式7液化天然气产业链分析 LNG 气化冷能利用方式l LNG冷能用于发电是最具有实际可行性、利用彻底性，同时也最可能大规模利用优点：产业链短，基本不受其它外界因素干扰 缺点: 能量损失较大。l 空气分离利用LNG冷能是技术上最合理的方式优点：能量损失较小，可梯级利用缺点：产业链较长温度温度()100-20-40-60-80-100-120-140-160LNG冷能利用原理及方式LNGLNG冷能利用方式间接应用间接应用储存及运输冷冻食品储存及运输冷冻食品（干冰温度）（干冰温度）食品冷冻食品冷冻冷冻冷冻粉碎食品粉碎食品粉碎塑料和橡胶粉碎塑料和橡胶粉碎废弃的汽车和家电粉碎废弃的汽车和家电直接

4、应用直接应用低温饲养和培育低温饲养和培育低温除盐低温除盐冷库冷库低温发电低温发电生产液态生产液态CO2生产干冰生产干冰（LNG）国内外冷能利用现状国外冷能利用现状国家LNG接收站数量日本27美国9西班牙6韩国4法国2中国24（含规划中）印度2土耳其2台湾1比利时1希腊1意大利1国内外冷能利用现状国外冷能利用现状-日本日本正在运营的低温发电厂国内外冷能利用现状国外冷能利用现状-日本日本LNG 接收站冷能用于空分情况LNG接收站液氮产量（m3/h）液氧产量（m3/h）液氩产量（m3/h）LNG流量（t/h）电力消耗（kWh/m3）传统电力消耗（kWh/m3）袖浦60006000100340.541

5、知多60004000100260.57泉北75007500150230.60根案7000305015080.8利用LNG 接收站冷能建立的发电装置、空气分离装置等相对于传统装置，节约能源约50%。而且，CO2接近零排放12韩国LNG 冷能利用状况 韩国自1986 年开始进口LNG，主要用于发电及民用燃料。韩国仅次于日本，是世界上第二大的LNG 进口国。韩国主要利用LNG 冷能于空气液化分离以及食品冷冻库两个方面。但目前在韩国，LNG 冷能利用不够广泛，LNG 的利用率很低，还不到20%。印度LNG 冷能利用状况 LNG 冷能在印度主要利用方式是低温发电。LNG 冷能用于燃气电厂，提高了电厂的大

6、型燃气轮机出力。但这个国家对于此技术的利用主要依靠美国安然公司，即印度的LNG 电厂均由美国安然公司投资。与此相似还有波多黎各。国内外冷能利用现状国外冷能利用现状-其他国家13国内外冷能利用现状国内冷能利用现状24个LNG接收站项目已运营LNG项目在建LNG项目获批LNG项目规划中LNG项目深圳大鹏湾福建莆田上海小洋山浙江宁波江苏如东辽宁大连广东珠海山东青岛广东深圳河北唐山天津滨海13个待批准14国内外冷能利用现状国内冷能利用现状l 广东深圳LNG 接收站对LNG 冷能的利用情况 广东深圳大鹏湾LNG 接收站的冷能利用的项目在策划中，主要包括空气分离、建设人造滑雪场、海水淡化/制冰等。 空气分

7、离：该项目当初就决定与美国化学产品公司和法国港氧集团合作，但因市场原因该项目未能落实。目前，中海油基地集团石化公司正在进行此项目的前期准备工作。 建设滑雪场：深圳市当地政府计划在LNG 接收站附近建设人造滑雪场。 海水淡化：利用LNG 冷能采取冷冻法淡化海水，这种方法制成的淡水质量高而且成本较低，此项目能够解决海边城市淡水资源匮乏的问题。15国内外冷能利用现状国内冷能利用现状l福建莆田LNG 接收站LNG 冷能利用状况 福建莆田LNG 接收站一期每年将接收260 万吨的LNG，LNG 槽车每年外运约70 万吨，其余用于LNG 冷能利用项目。已经进行的莆田LNG 冷能利用项目集成了空气分离、深冷

8、粉碎、轻烃分离、制取干冰、低温冷库、淡化海水和低温发电等七个项目。其中，约5070 万吨/年的LNG 的冷能用于空气分离，这是我国第一个利用LNG 冷能进行空气分离的项目，日耗LNG 冷能约100 万兆焦耳，此项目于2010年8 月进入调试阶段；其余的LNG 的冷量用于粉碎废旧橡胶、低温冷库、低温发电以及燃气轮机的进气冷却，这些项目将于2015 年前完成。16国内外冷能利用现状国内冷能利用现状l上海小洋山LNG 接收站LNG 冷能利用状况 在上海，LNG 被规划主要用做民用燃料和工业燃料，因此LNG 的气化量会随着用户用气需求波动，所以在进行LNG 冷能利用时要留有调峰余量，其中30%作为调峰

9、，其余的70%都用于LNG 冷能利用项目。考虑了上海的诸多因素后专家一致认为上海小洋山LNG 接收站的LNG 冷能适用于空气分离、合成氨、联合燃气循环发电、深冷粉碎废旧橡胶、制取液化二氧化碳以及冷冻库。因为沿海城市的淡水资源比较短缺，以后会考虑将LNG 冷能用于海水淡化。17LNG冷能利用技术选择LNG气化特性分析每种压力下的T-s曲线按不同的变化趋势划分为4个特征温度区段：液相L区，气相V区，近似常温潜热区(R1)，变温潜热区(较陡的斜线R2)。而当气化压力为7MPa时，LNG进入超临界蒸发阶段，潜热段消失，此时只包括液相L区和气相V区两个区段。18压压力力(MPa)物理量物理量L 区区R1

10、区区R2 区区V 区区全部全部温度区温度区间间()-162/ -133.16 -133 .16/ -122.7 -122.71/ -69.82 -69.82/20-162/200.6释放冷释放冷YONG (kJ/kg)124.64375.01162.4135.99692.27释放冷释放冷YONG/ 总冷总冷YONG18.00%54.17%22.62%5.21%100%2.5释放冷释放冷YONG (kJ/kg)236.49160.8693.5420.75511.64释放冷释放冷YONG/ 总冷总冷YONG46.22%31.44%18.28%4.06%100%3释放冷释放冷YONG (kJ/kg)

11、244.43143.1583.0119.71490.30释放冷释放冷YONG/ 总冷总冷YONG49.85%29.20%16.93%4.02%100%7释放冷释放冷YONG (kJ/kg)324.05-77.72401.77释放冷释放冷YONG/ 总冷总冷YONG80.66%-19.34%100%LNG冷能利用技术选择LNG气化特性分析19LNG冷能利用技术选择LNG气化特性分析0100200300400500600700800L 区R1区R2 区V 区总量不同阶段LNG释放冷Yong (kJ/kg)0.6MPa2.5MPa3MPa7MPa随着蒸发压力的升高，LNG释放的冷Yong总量在减小。

12、压力在0.63MPa区间段内，液相区L、常温两相区R1，变温两相区R2，冷YONG占95%压力为7MPa时，液相区L冷YONG占80%为制定LNG冷Yong回收方案提供理论基础。20LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-空气分离1、空气过滤器，2、空压缩机3、空气预冷器，4、电加热器5、空气净化器，6、低温换热器7、高压分馏塔，8、低压分馏塔9、氢罐， 10、氩净化器11、氩气提纯塔，12、氮节流阀13、循环氮压缩机，14、主换热器15、天然气加热器，16、液氩储罐17、液氮储罐，18.液氧储罐利用LNG 冷能的空气分离典型流程21l此类项目在日本成功运营近20年，因为此工艺省去了高压氮气压缩

13、机、氮透平膨胀机以及氟利昂制冷机组，简化了工艺流程，减少了初始投资。l利用LNG 冷能和少量电能使空气低温液化并分离出液氧、液氮、液氩等工业气体产品的空分项目，能够实现在较低的能耗下得到同样多的液态空气产品，运行耗电降低50%以上，耗水降低70%，节能效果显著，因而被认为最有效的应用方式。l利用LNG 冷能进行空气分离，由于LNG 冷能能够在瞬间释放出来，所以可以缩短空分流程的启动时间，这点非常有利于空分系统的稳定性，这个优势是传统空分系统无法达到的LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-空气分离优势22LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-制造液态CO2或干冰1、2压缩机3、除臭器4、干燥器5

14、、液化设备6、液态CO2加热器7、液态CO2储罐8、液态CO2 泵9、储罐，10、干冰机11、收集器12、天然气加热器13、LNG/丙烷换热器14、丙烷储罐15、丙烷泵16、干冰运输车17、液态CO2储运车23LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-制造液态CO2或干冰CO2原料气2.53MPa传统方法冷却CO2压缩液态CO2或干冰机械制冷液化0.9MPaLNG液化冷却CO2压缩液态CO2或干冰LNG液化经济性比较 LNG液化耗电量节约3040% LNG液化CO2纯度较高，达99.99% LNG液化投资费用减少10%生产液化二氧化碳或干冰的前提是有充足的气态二氧化碳作为原料；利用LNG的冷能制造

15、液态二氧化碳或干冰通常是以化工厂的副产品二氧化碳为原料，可以实现化工厂等高二氧化碳排放的企业实现二氧化碳零排放。24LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-冷冻冷藏库冷库可分为低温冻结库、低温冷冻库、冷藏库以及果蔬预冷库，以上冷库的温度分别控制在-60 、-35 、0 、010 。传统的冷库采用多级或复叠式压缩机制冷装置维持冷库所要求的低温，耗电巨大，LNG冷库可节约30%以上的电力。LNG冷库省去制冷机，减少了大量的初始投资，还具有有效利用占地面积、噪音震动小、故障少、易维修、冷库内温度回升快等优点25LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-冷库利用经济性分析某LNG接收站年供气量4000万m3

16、，每吨LNG气化释放出830MJ的冷量，冷库LNG冷能利用效率为33%。项目数量释放冷量（MJ/d）724963.3回收冷量（MJ/d）239237.8冷量价格（元/MJ）0.07冷量收益（万元/年）611.3冷能利用投资费用277.1年折旧费用（万元/年）8.31冷能利用系统运行费用（万元/年）55.42投资回收期（年）0.44年26LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-低温发电直接膨胀法中间介质郎肯循环法联合法混合媒体法布雷顿循环燃气轮机利用方法LNG冷能发电27LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-直接膨胀法发电v 循环过程简单，所需设备少。v LN G的低温冷能没有充分利用v 此种方式

17、回收LNG 的冷能效率低，仅有24%，每吨LN G的发电量约为20 kWh 左右 28LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-中间介质郎肯循环方式发电郎肯循环系统有单工质、混合工质之分单工质朗肯循环系统使用纯的甲烷、乙烷、丙烷或乙烯做工作媒体，这种系统的LNG 冷能回收量在18%左右混合工质朗肯循环系统使用碳氢化合物的混合物作为工作媒体，质朗肯循环系统的效率较高，能达到36%左右混合工质本身的不稳定性会引起系统性能的不稳定29LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-联合法发电 此种方式的冷能回收率高达50%左右，每吨LNG 的发电量约为45 kWh。且综合造价低。 此种方式系统非常稳定，全世界已投

18、入运行的机组在20多年的使用期间未发生过停电事故郎肯循环发电直接膨胀发电30LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-布雷顿循环（汽轮机透平）发电 天然气燃气轮机发电，易于启动和关闭，最适宜于调峰发电 系统的总的Yong效率保持在50%左右31LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-低温发电总结LNG 冷能低温发电是一种新兴的节能环保的发电方式，LNG产业链最短，不受诸如市场、资源环境、运输等因素的干扰，因此，成为LNG 冷能利用中最容易大规模实现的方式，日本的经验证明了这种方式的 适应性和独有的特性利用LNG 低温发电不是利用LNG 冷能最合理的方式，因为，LNG低温发电仅考虑了利用冷能，但未考虑

19、其利用效率。32LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-海水淡化水的融化点仅为334.4kJ/kg，相对于其他方法能耗低；由于本方法是在低温条件下操作，设备的腐蚀和结垢问题相对于其他方法缓和；不需要对海水进行预处理，降低了成本；本方法只除去了重离子，一些人体需要的有益微量元素仍保留在水中。33LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用-回收液化天然气中的轻烃1,4-LNG泵，2-LNG储罐，3,5,10-换热器，6-压缩机7-C2+液体储罐，8-闪蒸塔，9-脱甲烷塔，11-再沸器 轻烃分离利用了LNG 温位为-150-110 的冷量，因此，它不仅成本低而且YONG损失小，LNG 冷能用于轻烃分离是LN

20、G 冷能利用的极好方式。 利用LNG 冷能可以提取LNG 中的乙烷的80%以上 轻烃分离技术能够调整热值，有利于统一国内各种气源的热值，建立统一的天然气质量标准34LNG冷能利用技术选择LNG冷能间接利用-低温粉碎l 随着我国汽车工业的迅猛发展，废旧轮胎的产量仅次于美国，居世界第二位。每年产生的废旧轮胎已超过1.12亿条，约320万吨，而且每年以两位数的速度快速增长；l 我国45的天然橡胶依靠进口，目前，废旧轮胎的回收利用项目已列入中国21世纪议程方案中，并被列为循环经济的重点发展领域；l 废旧轮胎的回收利用方法主要有热能利用、再生胶生产和胶粉制备三种。l 废旧轮胎的粉碎方法大致可分为常温粉碎

21、法、低温粉碎法和湿法(或溶液粉碎法)三种。l 低温粉碎能把物质破碎成极小的可分离的微粒，且不存在微粒爆炸和气味污染，通过选择不同的低温可以有选择性地破碎具有复杂成分的混合物。因此低温粉碎在资源回收、物质分离、精细破碎等方面有极好的前景35LNG冷能利用技术选择LNG冷能间接利用-低温粉碎原材料(废旧轮胎)破碎相切机细碎机磁选机筛分器胶粒仓干燥器预冷室鼓风机冷冻室低温粉碎机筛分包装胶粒换 热 器LNG36经济分析经济分析冷能发电冷能发电空气分离空气分离低温粉碎低温粉碎低温冷冻低温冷冻CO2液化液化大阪燃气大阪燃气林德林德冷能利用效率（冷能利用效率（%）12.220.310.6-Yong效率（效率

22、（%）18.530.856-理论内部收益率理论内部收益率IRR（%）8.5724.4121.9271515理论动态投资回收期（年）理论动态投资回收期（年）11.74.253.16.66.6实际内部收益率实际内部收益率IRR（%）2.62.71112.413.815实际实际动态动态投资回收期（年）投资回收期（年）18.617.514.68.77.16.6备注备注已确认已确认已确认已确认已确认已确认检测中检测中检测中检测中检测中检测中资料来源： Review on Economical Efficiency of LNG Cold Energy Use in South Korea. 23rd W

23、orld Gas Conference, Amsterdam.2006LNG冷能利用技术选择LNG冷能单独利用经济性分析37LNG冷能单独应用于某一项技术，其冷能利用效率和Yong效率较低，未能充分发挥LNG冷能作用；LNG冷能单独应用于某一项技术，其经济性均不是最优，因此，可以考虑LNG冷能梯级利用，一方面可以提高LNG冷能利用效率，另一方面可以降低投资回收期。LNG冷能利用技术选择LNG冷能单独利用经济性分析38LNG冷能利用技术选择LNG冷能梯级利用LNG工厂尾气CO2，H2副产品压缩丁烷气冷冻丁烷液体冷冻丁烷液体炼油厂-160轻烃分离CO2液化丁烷液化空调冷水-100-60-2010N

24、G气轮机进气冷却石化厂原料气纯净水蒸汽LCO2冷冻纯净水锅炉纯净水39LNG冷能利用技术选择LNG冷能利用面临的问题1.经济效益问题 任何单一的LNG 冷能利用方案都无法充分利用LNG 的冷量，LNG 冷量利用的过程Yong损失大，Yong效率低。LNG冷能利用的原则应该是按能质分级利用。 “最优传热温差、梯级利用、Yong损最小、投资最小化”将是新建LNG 冷能利用项目的基本原则。 2.技术瓶颈问题 LNG 的气化过程与LNG 冷能利用过程在空间和时间上的不同步的问题，这是LNG 冷能迄今没有实现大规模集成利用的主要技术瓶颈403.工艺协调问题 在LNG 众多利用方式里，低温发电因其产业链很

25、短可以不受其他因素干扰外，其他的利用方式的产业链较长，会受到市场需求、地理位置、资源环境等诸多因素的影响4.技术评价问题 相对于LNG 冷能利用历史长、技术成熟的日本、韩国等地区，中国的LNG 冷能利用历史短、技术不成熟，因此还没有建立健全的LNG冷能利用技术评价体系作为LNG 冷能利用技术的开发做相应指导。5.选址问题 通常LNG是通过液体管道系统输送，必须使用高质量的材料，管道成本较高，且输送压力损失大，吸热也会造成冷能损失。这决定了冷能利用工厂须尽可能靠近LNG终端接收站；而LNG冷能利用工厂为使其产品流通并为了购买原材料方便，又希望工厂位于交通便利的地方。因此选择厂址很困难。LNG冷能

26、利用技术选择LNG冷能利用面临的问题41盾安LNG冷能利用商业模式LNG接收站LNG卫星站项目可行性分析技术方案制定合作模式拟定合同签订合同执行目标对象项目分析方案制定合同落实商业模式设计施工销售管理设计院、规划院等资质设计单位Linde、OSAKA、杭氧及资质施工方电厂、冷库、轮胎加工企业、工业用气单位等资质管理单位托管或短时代管运营模式42谢谢 谢！谢！43附录一LNG卫星站LNG卫星站名称建设规模/(m3/d)用户类型淄博杨寨1200工业青岛金家岭250工业园福建闽清德化8150工业广东揭阳6150工业赣州深燃6150民用吉安通达6100民用泰兴新奥12100民用、工业连云港赣榆250民

27、用、工业盐城新奥4100民用、工业福建沙县金古工业园2100工业园广东茂名中燃2150民用LNG卫星站是一种小型LNG接收气化站，可使天然气由卫星站向终端用户延伸，实现“LNG接收站-LNG槽车-LNG卫星站-输配管网-终端用户”的供应链条，我国已建成的LNG卫星站有200多座，大多数分布在华东和华南沿海发达地区，总供气能力达到500 104m3/d。液化天然气（liquefied natural gas，简称LNG） 主要成分：甲烷（CH4） 临界温度：190.58K 在常温下，不能通过加压将其液化，而是经过预处理，脱除重烃、硫化物、二氧化碳和水等杂质后，深冷到-162，实现液化.LNG冷能

28、利用原理及方式含量较少不可燃爆炸范围不可燃0%5%，爆炸下限15%，爆炸上限100%45国内外冷能利用现状国内冷能利用现状l福建莆田LNG 接收站LNG 冷能利用状况 福建莆田LNG 接收站一期每年将接收260 万吨的LNG，LNG 槽车每年外运约70 万吨，其余用于LNG 冷能利用项目。已经进行的莆田LNG 冷能利用项目集成了空气分离、深冷粉碎、轻烃分离、制取干冰、低温冷库、淡化海水和低温发电等七个项目。其中，约5070 万吨/年的LNG 的冷能用于空气分离，这是我国第一个利用LNG 冷能进行空气分离的项目，日耗LNG 冷能约100 万兆焦耳，此项目于2010年8 月进入调试阶段；其余的LN

29、G 的冷量用于粉碎废旧橡胶、低温冷库、低温发电以及燃气轮机的进气冷却，这些项目将于2015 年前完成。46压压力力(MPa)物理量物理量L 区区R1区区R2 区区V 区区全部全部温度区温度区间间()-162/ -133.16 -133 .16/ -122.7 -122.71/ -69.82 -69.82/20-162/200.6释放冷释放冷YONG (kJ/kg)124.64375.01162.4135.99692.27释放冷释放冷YONG/ 总冷总冷YONG18.00%54.17%22.62%5.21%100%2.5释放冷释放冷YONG (kJ/kg)236.49160.8693.5420.75511.64释放冷释放冷YONG/ 总冷总冷YONG46.22%31.44%18.28%4.06%100%3释放冷释放冷YONG (kJ/kg)244.43143.1583.0119.71490.30释放冷释放冷YONG/ 总冷总冷YONG49.85%29.20%16.93%4.02%