LNG冷能利用的探讨

摘 要：清洁能源在能源消费中所占的比重在逐步增加，我国的LNG消费量快速增长，因此对LNG冷能利用的探讨成为当前的热点话题。而且，LNG冷能的利用也与当前社会发展的大方向一致。本文笔者围绕LNG冷能的利用展开探讨，以期，对我国的能源利用与发展有所裨益，同时可以促进我国的生态保护与环境发展。

关键词：LNG冷能;利用;液化天然气

1 引言

LNG不仅储存运输方便，且是目前最清洁的化石能源，其消费量增长迅速。若能够充分利用，则可以达到节能减排、提高经济效益的目的。因此，研究LNG冷能回收再利用技术，已经成为支持我国LNG 产业持续健康发展的重要手段。

2 LNG冷能利用的国内外现状

2.1 LNG冷能的概要介绍

LNG（液化天然气）是天然气经过净化、液化而成的低温液体（约-162℃），是一种高效清洁能源。LNG储存温度约-162摄氏度，在汽化为常温气体过程中释放的冷量理论估算约为830kJ/kg，这些冷能可以直接或间接利用，直接利用包括：空气分离、低温发电、冷冻仓库、制造液态CO2及干冰、海水淡化等。间接利用主要包括：低温破碎、BOG回收、污水处理、冷冻食品、低温医疗等。

2.2 国外对LNG冷能的利用状况

以日本为例，也是LNG冷能利用开发、使用较早的国家，目前全球LNG接收站冷能利用方面，日本占有50%左右的份额。大部分气体客户（NG、氮气、氧气）要求LNG冷能空分装置必须连续运行，且装置频繁启停对装置运行的安全性和能耗影响较大，这就要求LNG接收站的外输LNG必须同步连续稳定供应，而LNG受下游用户影响，往往无法保证外输的连续性，将间接造成冷能空分无法正常运行。

日本工厂设计的保底量为30t/h，可建设600t/d的空分装置。为解决这个问题，日本工程公司在LNG-ASU装置的设计上，保留了传统电驱动制冷工艺流程，以保证客户气体供应，典型的配置是70%LNG+30%电驱。

2.3 国内对LNG冷能的利用状况

从我国LNG冷能利用现状看，福建莆田已经基本完成项目规划，并且投入实施;浙江宁波关于冷能利用的可行性分析也已经通过;深圳大鹏LNG冷能利用项目也正在进行利用规划。

珠海、上海、江苏、大连等地的冷能利用项目也正在积极规划。其中中国唐山的LNG利用项目是继深圳、珠海、福建、上海等地之后的又一国家发展战略项目，地址是唐山曹妃甸国家级循环经济工业园区，和其他LNG接收项目相比，唐山的这一项目在促进LNG冷能利用产业链和下游能源、化工产业相辅相成，共同发展的优势。

3 LNG冷能利用的主要技术

3.1空气分离

国内外研究者对LNG冷能空气分离技术开展了广泛研究。Nakaiwa等研究发现采用LNG预冷的空气分离系统耗电量0.333～0.5kW·h/kg，与常规空气分离系统相比，其耗电量降低50%以上。杨勇等借助Aspen Plus 软件，采用三元物系模型，使用p-R方程进行气、液相平衡计算，对大连LNG接收站冷能空气分离的工艺流程进行模拟，得到了LNG 冷能空气分离系统中关键设备的热力参数和工艺参数，根据模拟结果计算得出液氧、液氮的能耗为0.312kW·h/kg，与传统流程能耗相比减少约70%，节能效果显著。除理论研究外，中国还开展了LNG冷能用于空气分离的工业化应用。

3.2 轻烴分离

按照烃类的组成，LNG可以分为干气和湿气，其中C2+轻烃组分摩尔分数大于10%的为湿气。C2+轻烃是一种可生产高附加值化工产品的原料，如果直接将LNG燃烧仅利用其热值，将造成资源浪费，而利用LNG气化时释放的冷能分离C2+轻烃，可提高资源利用率，减少制冷设备，降低能耗。在气化外输进入天然气管网前，若能充分利用LNG冷能，回收其中高附加值的C2+轻烃作为化工原料，将取得良好的效益。

3.3 冷能发电

3.3.1 间接发电

间接发电主要是利用LNG冷却燃气轮机的入口空气来改善燃气轮机循环的效率，是目前较为成熟有效的LNG冷能利用方式，具有易实现、附加投资少等优点。但该方式受空气湿度影响较大，在中国北纬22°以北的沿海地区，对其输出电功率、效率的提升度不足1%。

3.3.2 直接发电

LNG冷能直接发电技术包括直接膨胀法发电、低温有机朗肯循环发电、联合循环发电3种方式。由于单独的直接膨胀循环、有机朗肯循环等方式的LNG冷能利用效率不高，为实现综合高效利用，宜采用多种或多级发电循环的联合循环方式。

4 结语

综上所述，迫切需要将国外成熟的LNG冷能发电技术与中国丰富的LNG冷能利用研究成果相结合，推动中国LNG冷能工程化应用，按照能源梯级利用原理，研制同步规划、同步建设、同步使用的LNG冷能梯级高效利用一体化方案，提高能源利用效率。

参考文献：

[1]田国强.现代经济学的基本分析框架与研究方法[J].经济研究，2005（2）：113-124.

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