分析液化天然氣冷能及其回收利用

吳中原(新疆新捷燃氣有限責任公司,新疆烏魯木齊830011)

分析液化天然氣冷能及其回收利用

吳中原(新疆新捷燃氣有限責任公司,新疆烏魯木齊830011)

分析液化天然氣冷能產(chǎn)生的方式及原理，并對LNG冷能在發(fā)電、空分、干冰制造、冷藏冷凍以及低溫廢棄物粉碎等領(lǐng)域的應用進行介紹。

液化天然氣冷能；回收利用；發(fā)電；空分

天然氣在儲藏運輸過程中，往往會經(jīng)過液化，而液化天然氣過程中又會產(chǎn)生大量冷能，這些冷能能夠廣泛應用于生產(chǎn)生活等領(lǐng)域。

1 LNG冷能的回收利用

1.1 發(fā)電利用

(1)二次媒體法

二次媒體法的主要技術(shù)措施是通過基干良朗肯循環(huán)流程實現(xiàn)的，LNG冷能通過膨脹、蒸發(fā)、冷凝等環(huán)節(jié)后，蒸汽低壓在冷凝過程中，由于LNG冷量的影響會直接轉(zhuǎn)化成液體，從而形成循環(huán)冷凝，這種方式產(chǎn)生的發(fā)電量能夠達到20kW/H左右。這一技術(shù)還能夠用作載熱劑在海水蒸發(fā)過程中發(fā)揮作用，發(fā)電效率較高，但容易受到冷凝溫度影響。

(2)直接膨脹法

這種方法的主要技術(shù)措施就是通過高壓作用使LNG膨脹，再用于循環(huán)發(fā)電。這種方法可操作性更強，也更簡便，不必使用一些復雜電氣設備就能夠?qū)崿F(xiàn)回收利用。但其缺點在于冷量利用率偏低，不能大量對外做功，1tLNG冷能能夠發(fā)電20kW/ h左右。

(3)聯(lián)合法

聯(lián)合法就是結(jié)合二次媒體法與直接膨脹法兩者的優(yōu)勢，最大限度優(yōu)化LNG冷能利用過程和效率，提升LNG壓縮功產(chǎn)生的壓力，采用冷凝器使二次媒體能夠循環(huán)進行對外做功，從而生成更多的蒸汽動能，使LNG利用率獲得極大提升，通過這種方法，1tLNG冷能能夠發(fā)電50kW/h。

1.2 空氣分離

LNG冷能能夠用于空氣分離作業(yè)中，分離出氮氣。低溫環(huán)境的產(chǎn)生原因一般都是電力驅(qū)動后產(chǎn)生的機械制冷作用形成，溫度降低越快，電能消耗就會急劇增加。在一定范圍內(nèi)，低溫蒸發(fā)產(chǎn)生的能耗都會因為蒸發(fā)溫度的降低而增加，每降低1次蒸發(fā)溫度，就可能會增加10%左右的能耗。通過兩級壓縮制冷作用對空氣進行冷卻后能夠從空氣中分離液化氮。通過這種方式分離氮氣，制冷機型較小，并且能夠逐步降低電能消耗，相較于傳統(tǒng)的消耗0.5kW/h生產(chǎn)1m3液氮，冷能回收能夠降低30%的電能消耗量，結(jié)合水耗的降低，液氮生產(chǎn)成本就能夠不斷降低，LNG也就能夠用于更多低溫或超低溫領(lǐng)域中，如半導體元器件生產(chǎn)、真空冷阱以及速凍儀器等領(lǐng)域。液氬空所裝置中運用預冷劑能夠最大限度利用LNG冷能和循環(huán)液氮，這種方式能夠節(jié)約氬里昴制冷機和氮透平膨脹機組，并降低能耗，還能夠減少企業(yè)成本，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。2007年，中海油在福建莆田落戶實施了我國第一個LNG冷能利用空分項目，已于2010年投產(chǎn)，這于一項目以空氣作為原料，主要使用LNG冷能作為能源，設計產(chǎn)量每天可生產(chǎn)300噸液氧、300噸液氮、10噸液氬，相較于常規(guī)空分項目，LNG冷能空分項目能夠節(jié)約電能50%、節(jié)約用水70%以上，冷能利用率高達20%。

1.3 冷藏冷凍

LNG冷能能夠大量供給冷庫使用，LNG和R12等冷媒通過低溫換熱器能夠發(fā)生熱交換活動，冷媒經(jīng)過冷卻后就會從管道進入冷藏冷凍庫中，再經(jīng)過冷卻盤管后就會釋放冷量，從而冷藏冷凍物品。這種冷庫的利用方式不需要制冷機產(chǎn)生冷能，從而節(jié)省了大量成本和運行費用，并且能夠節(jié)約超過1/3的電能消耗。使用串聯(lián)方式設置管路行程，能夠有效發(fā)揮LNG冷能的冷藏冷凍作用。這種方式的原理是通過LNG不同溫度帶，通過不同冷媒完成熱交換后，經(jīng)由低溫凍結(jié)庫或者其它-60℃左右的低溫凍結(jié)裝置、-35℃的冷凍庫、0℃以下的冷藏庫、0℃-10℃的果蔬預冷庫，從而對不同的物品實現(xiàn)冷藏冷凍效果。這種使用方式能夠使不同低溫的LNG冷能得到最大限度的利用，極大地提升了LNG冷能利用效率，并且使制冷成本下降了38%左右。上海洋山深水港LNG接收站附近建有一個冷庫，用于海產(chǎn)品冷藏，共有四間冷庫，一間為2000t的-60℃超低溫冷藏庫，主要用于金槍魚冷藏，一間為15000t的-28℃低溫冷凍庫，主要用于魚蝦和肉類的冷凍加工，一間為15000t的-18℃中溫冷藏庫，主要用于魚蝦和肉類的凍品加工，一間為13000t的0℃的高溫冷藏庫，主要用于果蔬冷藏。

1.4 廢棄物冷能粉碎

在常溫下，輪胎、塑料和其它合成物是不易粉碎的，但其共同點則是低溫脆性，在適宜的低溫狀態(tài)下，這些廢棄物的沖擊程度就會降低，即使使用很小的動力也能夠?qū)⑵浞鬯?。通過LNG冷能對液氮進行冷卻后，再通過冷卻液氮冷凍廢棄物，之后再粉碎廢棄物。金屬也具有低溫脆化性，通過LNG冷能還能夠粉碎金屬、塑料器件、電子器件以及橡膠等組裝的廢棄汽車，并且便于廢物再回收利用。結(jié)合LNG冷能粉碎和資源再回收利用，是一種環(huán)保且節(jié)約資源的技術(shù)。2010年12月29日，福建LNG冷能低溫橡膠粉碎項目開工。這是繼冷能空分項目后又一個LNG冷能低溫利用項目。該項目總投資5億元，每年處理廢舊輪胎10萬噸。項目一期總投資1億元，年處理廢舊輪胎2萬噸。

2 結(jié)語

LNG的產(chǎn)銷量正不斷擔架，其冷能正發(fā)揮更廣泛的作用，回收利用前景極為廣闊，在發(fā)電、空分、干冰制造、冷藏冷凍以及廢棄物粉碎等領(lǐng)域都獲得了有效的應用，不斷提高對LNG冷能的研究，優(yōu)化回收利用模式，充分運用LNG冷能在各個領(lǐng)域中，使生產(chǎn)向低能耗、環(huán)?；较虬l(fā)展。

[1]歐陽西安,趙杰,田旗.液化天然氣冷能分析及其回收利用[J].中國科技博覽,2013(8):31-31.

[2]王昊,馬貴陽,王錫鈺,等.液化天然氣冷能構(gòu)成與有效利用方式分析[J].當代化工,2015(10):2357-2359.