浅谈我国LNG冷能利用技术的应用与发展

【摘要】LNG是液态低温液体，在气化转变过程中释放大量能量（冷能），具有很高的利用价值，随着我国经济快速发展，能源需求越来越大，LNG冷能技术的运用越来越受到人们关注，本文就我国LNG冷能利用技术应用及发展进行了分析及论述。

【关键词】LNG 冷能利用 技术 应用 发展

随着我国经济发展，能源结构的调整，天然气已成为和煤炭及石油相提并论主要能源，并且将成为未来主要能源之一，LNG是继煤炭、石油之后的又一新兴绿色清洁能源，LNG在制造过程当中需要消耗大量的能量，而在气化过程当中又要将这些能量进行释放，这些能量的回收成为当今社会各行各业非常稀缺的一种特殊资源---冷能利用，对这些冷能进行回收利用，将产生巨大的经济效益、社会效益。

1 LNG概述及其冷能技术的应用1.1 LNG概述

LNG是液化天然气英文简称，天然气所指的是在气田里进行自然开采的可燃气体，其主要成分为甲烷，，在常温常压状态下是气体，通常天然气产地和用户相隔比较远，为了运输及储存方便，就把气田开采出的天然气通过脱水、脱硫、脱酸、压缩等工艺处理，使其液化为-162℃低温液体，也就称为液化天然气LNG了，LNG具有节省运输储存空间及成本特点，并且还有性能高及热值大等特点，LNG进行终端使用时，需要把LNG进行气化，在这个过程里大约会放出830-860kJ/kg的冷能，这些冷能的利用价值、潜力巨大，并且各国均在进行冷能利用技术研究及提高。

1.2 LNG冷能利用应用发展

LNG冷能利用潜力巨大，不同温度冷能价值是不同，如建筑物空调中，7-12℃冷量制取，其COP耗电效率要在5以上，而-160℃的低温冷能中的COP仅需要0.156，当位于-100℃之下的低温冷能时，其经济价值是比较高的，可节省大量低温冷能电力。现在LNG冷能的利用项目均是单一用户，多用户集成项目是比较少的，在现有冷能利用技术里，除了空分利用位于-150℃和-70℃之间，很多用户的冷温位和LNG气化冷能温度的分布是不匹配的，其利用率比较低，使得经济效益不是很高，韩国、日本及中国台湾等地方冷能利用项目仅有20%左右的LNG冷能获得了利用，而我国LNG进口都要比世界要晚，随着我国能源需要不断增加，LNG进口量的日益加大，如何加强提高LNG冷能利用技术，显得尤为重要。

2 我国的LNG冷能利用技术应用2.1 空气分离

以往的空分技术主要方法是经过氟利昂冷冻机及膨胀透平来制冷把空气液化，分离为液态氧气、氮气及氩气等，运用LNG冷能技术能够进行空气分离，通过氮气循环方式进行冷却实现的。通常生产1m3液化空气需要0.756kWh冷却能，可运用LNG低温特点，不仅可以降低建设费用，还能够节省电力消耗，电消耗会降低50%，其水消耗也会降低30%，从而降低了液氧及液氮生产成本，获得良好经济效益，低成本液氮可应用到半导体器件生产、真空冷阱、金属处理等，运用液氧制取还可以获得高纯度臭氧，应用在污水处理方面。空气分离是LNG冷能利用技术里最常见的，并且被很多国家所应用，我国对这种冷能技术应用也很重视，如福建的LNG接收站冷能回收项目已经走在LNG冷能利用的前列。

2.2 液态CO2或者干冰制取及冷冻仓库

液态CO2或者干冰在焊接、食品冷藏运输、饮料及铸造等领域均有较为广泛应用，原有CO2液化工艺是把CO2压缩到2.5-3MPa，并用制冷设备进行冷却及液化，而运用LNG冷能利用技术，能够很容易把CO2冷却及液化到所需温度，并把工作压力有效降到0.9MPa，和原有液化水平相比，制冷设备负荷大大降低，其耗电量也降到了30%-40%之间。上海交通大学就利用LNG冷能技术，应用到跨临界循环中，并把汽轮机排放CO2冷却为液态的产品，不仅节约了能源，还控制了CO2排放，缓解了温室效应产生。一般大型冷库及LNG基地均设在港口周围，这样为LNG冷能回收利用提供了便利条件，运用LNG冷能利用技术，把载冷剂经过冷却后，可通过管道进入冷藏及冷冻库，并释放出冷能，以实现物品冷藏及冷冻，LNG冷能在冷库中的应用基本消除了制冷机，从而节省了系统造价和运行的费用。

3 LNG冷能在发电领域应用

LNG冷能利用技术在我国低温发电行业应用广泛，并且技术也比较成熟了，这种低温发电主要利用LNG和周围环境间压力差及温度差来形成动力循环的，其发电方式主要有下列四种，一是直接膨胀法，所指的是利用LNG气化之后，使其压力较高天然气能够直接膨胀发电，这种方式的循环过程比较简单，设备需要得少，可效果不是很好，功率也比较少，仅能回收冷能的24%左右，比较适合部分冷能回收，并和其它LNG冷能利用技术相联合使用；二是中间介质朗肯的循环方式，主要是把低温液化气当做冷凝剂，经过冷凝器，将冷量转化至某介质上，运用环境及LNG间的温差，推动介质实施蒸汽动力的循环，这种循环方式要比直接膨胀法LNG冷能回收率要高得多，可高出冷凝温度的一些LNG冷量会直接排到环境里，致使这种方式下的LNG冷能回收率也不是很高；三是综合方法，是把上述两种循环方法进行联合，以提高LNG冷能回收率，这种综合方法能够回收冷能50%左右，造价比较低，还有益于环保，其发电系统也比较稳定，可回收率依然不是很高；四是气体透平循环，燃气轮机吸气温度会降低，提高循环效率，增加发电量，这种循环方式需要注意载冷剂选择，并且需要容易挥发及冷却后温度在0℃之上的物质来当做中间的载冷剂。像西安交大就设计了一种依靠LNG冷能燃气轮机来发电循环的系统，当环境温度从30℃降为5℃左右时，系统效率增加4%左右，冷能回收率在50%左右。这种应用LNG冷能利用技术进行发电是种新型节能环保方式，其发展前景非常广阔。

4 结束语

随着我国经济发展，科技不断提高，能源需求紧张，使得LNG冷能利用技术发展前景非常广阔，合理利用这种冷能技术，能够有效提高能源利用效率，降低生产制造成本，符合环境保护要求，并促进我国经济效益及社会效益的提高。

参考文献

[1] 周廷鹤，彭世尼.LNG冷能利用技术探讨[J].上海煤气，2009（01）

[2] 罗惠芳.液化天然气冷能利用的研究[D].华中科技大学，2011

[3] 张涛，高彩魁.LNG冷能的应用[J].上海煤气，2010（02）

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