LNG冷能利用技术探讨 预交.doc

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1、LNG冷能利用技术探讨摘要：液化天然气(LNG)屮含有大量的冷能，具有很高的经济价值。随着LNG用量的迅速增长以及全球性能源供应紧张形势的加剧，合理利用这些冷能显得尤为重要。木文介绍了LNG冷能利用的儿个方法，对备种冷能利用技术的优缺点及技术成熟性进行了比较。并提出一个LNG冷能梯级利用的方案，以达到合理利用LNG冷能，减少损失的目的。关键词：冷能；利用；LNG1概述随着我国对LNG需求大童的增加，在沿海地区将兴建起越来越多的LNG接收站。据屮国石油和化学工业协会统计的数字表明，2005年，屮国进口液化天然气483t,而2006年进口67.75万t,增幅高达1400余倍。到2010年，屮国每

2、年进口液化天然气己经到了1000JitoLNG经气化后输送给用户作为城市居民用气、工业燃料以及化工原料。当使用时,LNG仍需转化为常温气体，其中大量的可用冷能释放出来。冋收这部分可用冷能，不仅有效利用了能源，而且减少了机械制冷大量的电能消耗,具有可观的经济效益和社会效益。若LNG拥有的冷能能以100%的效率转化为电力，那么ltLNG的冷能相当于240kW-h2LNG冷能利用技术LNG冷能的利用过程可分为直接利用、间接利用两种。直接利用包括空气液化分离、发电、轻泾分离、液态乙烯储存、冷库、制液化CO?和干冰、海水淡化、空调、低温养殖等间接利用包括低温破碎、冷冻食品、水和污染物处理等。2.1液化

3、分离空气常用的空气分离法是将空气液化通过氟里昂冷冻机、膨胀透平制冷来进行空气的液化分离制成液态的氮气、氧气、制气等。而LNG冷能用于空气分离则是通过循环氮气的冷却来实现的。传统方式生产lm,的液化空气大约需要0.756kWh的冷却能而利用LNG的低温特性不但可减少建设费用，而且每生产lm3的液化氧气需要的电力消耗也可从1.2kWh减少到0.5kWho由于可减少大最的电力消耗，利川LNG冷能进行空气分离得到充分的应用。通常的低温环境都是市电力驱动的机械制冷产生的。由制冷原理可知，随着温度的降低其消耗的电能将急剧增加。在一定的低温蒸发范围内。蒸发温度降低1K,能耗要增加10%o利用冋收的LNG冷

4、能和两级压缩式制冷机冷却空气制取液氮、液氧制冷机很容易实现小型化电能消耗也可减少50%水消耗减少30%这样就会大大降低液氮、液氧的生产成本。有可观的经济效益。此外，低成本制造的液氮可以使LNG应用的温度领域扩展到更低的温度带(・196°C)如用于真空冷阱、生产半导体器件、食品速冻、低温破碎冋收物料以及金属热处理等。利用制取的液氧还可以得到高纯度的臭氧，在污水处理方面用途很大。LNG冷能用于液化空气制液氧、液氮、液命i，在LNG冷能利用系统屮被认为是最有效的利用方式。这是因为它的节能率高，也很少受到地点条件的限制，而且LNG巨大的冷能产出的液体氮量和液体氧量都很大翻。2.2LNG冷能发电利用L

5、NG冷能发电属于对LNG冷能的頁接利用。用LNG冷能发电是以电能的形式冋收LNG冷能主要是利用LNG的低温冷能使工质液化然后工质经加热气化在气轮机屮膨胀做功带动发电机发电。依靠动力循环进行发电是日前LNG冷能

6、叫收利用的重要内容且技术相对较为成熟。利用LNG冷能发电的方式主要有下列3种。(1)直接膨胀发电从LNG储罐来的LNG经低温泵加压后，在气化器受热气化为高压天然气后直接驱动透平膨胀机，带动发电机发电，这个过程主要是利用了LNG的压力冷能冋收量取决于气轮机进出口气体的压力比。这种方法循环过程简单，所需设备少，但效率不高，发电功率较小,冷能冋收率仅为24%。但该方法适用于冋收部分冷能，可考

7、虑与其他LNG冷能利用方法联合使用。(2)降低蒸汽动力循环的冷凝温度该方法是利用某中间介质的朗肯循环。将低温的液化天然气作为冷凝剂，通过冷凝器,把冷量转化到某一介质上，利川液化天然气与坏境Z间的温差，推动介质讲行蒸汽动力循环从而对外做功。要有效利用液化天然气的冷能，工作介质的选择非常重要。工作介质有甲烷、乙烷、丙烷等单组分，或者采用它的混合物。单工质朗肯循环系统一般使用纯甲烷或乙烯实际装置的冷能I叫收率约18%o混合工质朗肯循环系统的工质为碳氢化合物的混合物，報个系统的冷能回收率约36%o忖前采用最为广泛的是将以上2种方法联合使用。这可使冷热能的冋收效率大大提高。即使天然气的输送压力提高也可

8、冋收相当多的冷热能，能量的利用率比2个单独的系统要高但冷热能的冋收效率也只能达到36%,发电量可达45kW・h/t(LNG)左右。(3)降低气体动力循环的吸气温度燃气轮机循环是气体动力循环的--种形式。研究表明，降低燃气轮机的吸气温度，将会显著提高循环做功和循环效率。实际屮，通常利用LNG冷能预冷空气，以提高机纽•效率。增加发电量。由于LNG的气化温度较低。因此，采用一种易挥发的物质作为屮间载冷剂将冷能传递给