第12章液化天然气冷能利用讲解
液化天然气冷能利用发电技术浅析
关键 词 ：液化 天 然气 ；冷能 利 用 ；发 电技 术
中图分类 号 ： Ｔ Ｍ６ １ ９
一
文献标 识码 ：Ａ
基本 原理
液化 天然气 冷 能利用 发 电技 术 的 化天 然气 作为 一种 冷凝 液 ，然后 在利 用冷 统三者 有机 结合 ，通 过冷 水 系统 的应 用 来 凝器 ，将 冷能 进行 二次 转化 ，充 分利 用其 提高冷能回收率 ，有效减少海水等媒介的 天然气 作 为一 种清 洁能源 ，其燃 烧效 与环 境 的温差 ，提 高其 做工 的效 率 。这种 使 用 ，使其 能耗 相对 减少 ，并且 对 于低 温
２ ０ １ ５ ＮＯ． ０ ４（ 上）
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｎｅ ｗ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｚ ｉ ｅ ｓ ａ ｎｄ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ
工 业 技 术
液化天然气冷能 利用发 电技术浅析
梁 应 乾
（ 昆山市利通天然 气有限公 司，江 苏 昆山 ２ １ ５ ３ ０ ０）
一类 ຫໍສະໝຸດ 液 化 天 然 气 冷 能 利 用 发 电技 术 的应 用 ，是 在冷 能 回收 的基 础 上实 现 的一种 动 力 循环 发 电。实 践 中 ，较 为成 熟 的技术 主
论液化天然气冷能回收及应用
83液化天然气作为重要的清洁型能源，加强对其研究和应用有着非常重要的意义。
我国对液化天然气的研究还处于初期发展阶段，尤其是在冷能回收上，应用范围受到阻碍。
为此，应加大对冷能回收方式的研究力度，提高液化天然气应用效率，以缓解我国能源损耗，保护自然环境。
一、液化天然气冷能回收方式冷能指的是工质温度低于环境温度时，从外部吸收的部分热量。
液化天然气冷能回收是将吸收的热量转化应用到其他物体上，实现物体降温的有效方式。
不过仅限于温差变化较大的情况下，如果是接近室温的环境，液化天然气冷能回收会带来较大的能源损耗。
目前，液化天然气冷能多应用在冷冻、冷藏、干冰制造及汽车空调等系统中。
其中冷冻、冷藏中的液化天然气冷能可剔除系统中的专门制冷系统，在完善制冷效果的同时，降低系统运行成本，节约电能。
而利用液化天然气冷能制造的一氧化碳和干冰，则可大大降低冷能损耗，达到能源节约的目标。
二、液化天然气冷能回收利用方法1.发电。
液化天然气冷能回收在发电中的应用方式有三种：一是二次媒体法。
该方法的实施依靠朗肯循环原理实现的。
液化天然气冷能在回收中会经过膨胀、蒸发、冷凝等环节。
冷凝环节，受蒸汽低压作用影响，液化天然气冷能会直接转化成液体形态，转化成冷凝循环。
该方法产生的电能可达到每小时20千瓦左右。
不过实际应用中容易受到冷凝温度的影响，发电稳定性较差。
二是直接膨胀法。
利用高压作业促使液化天然气冷能膨胀，膨胀后的冷能直接应用在循环发电中。
优势为操作性强，设备简便，回收利用率高。
缺点为冷能利用率低、无法实现大量对外作业。
三是联合法。
联合法是上两种方式的融合体，综合两者优势，增加液化天然气压缩压力，改进对外做功效率，获得更多可供使用的液化天然气冷能。
2.空气分离。
液化天然气冷能在一定低温环境作用下，可直接分离出氮气。
以往的低温环境是由于电气驱动机械制冷形成的。
但温度越低、机械转速越快，产生的能耗也就越高，这不利于能源节约。
而利用两级压缩制冷，可从液化天然气冷能中分离出氮气，在优化制冷设备的同时，降低电能损耗。
液化天然气冷量的利用
（∞ｘ）、液氮（ＬＩＮ）和液氩（ＬＡＲ）等产品，外销给用户使用。常规大型空分装置的液氧单位电耗
在１．０ｋＷｈ／ｍ３左右，利用ＬＮＧ冷量的空分装置的单位液氧电耗在０．７一Ｏ．５ｋＷｈ／ｍ３，取决于汽化 升温后的天然气送出压力、能连续汽化升温的Ｉ＿，ＮＧ可供量以及所选用的压缩机等因素。如果 用苏州兴鲁空分设备科技发展有限公司的专利技术，液氧的单位电耗还能再降低一些，并可节 约ＬＮＧ的使用量。 液氧（Ｌｏｘ）、液氮（ｕＮ）作为主要的工业气体，它的用量也日趋增加。据西方工业国家统 计，ＣＤＰ每增加１％，氧气、氮气的消耗量约增加１．５％。我国是发展中国家，肯定超过这个比 例，据不完全统计可达２％左右。因此，这是一种利用Ｉ＿，ＮＧ冷能最经济、最合理的措施。 ＬＮＧ的冷能用于空分装置时，必须保证１２ｑＧ的供应，使ＬＮＧ连续汽化升温，为空分装置提 供稳定的冷源。这是因为空分装置是一种连续运转的设备，如果ＬＮＧ不能连续汽化升温，意味 着它的冷能就不能连续供应，空分装置也就不能连续运转，而这是很不经济的。当管网有一定 的容量时，通过妥善规划，就可以兼顾供冷和供气这两方面的需要。 ＬＮＧ的冷能除可用于空分装置外，还可用于报废轮胎的低温粉碎回用、低温（一５０℃以下） 冷库等等，但以用于空分装置为最经济合理。 当前，能源紧缺已成为我国经济发展的瓶颈，因此节约能源已提上我国的重要议事日程，业 已成为我国的国策。今年５月底成立的以温家宝总理为组长的国家能源领导小组，已经把发展 循环经济，把余压、废热的利用作为一项重大国策。ＬＮＧ冷能的利用，就是一种典型的循环经 济。随着我国ＬＮＧ的大量进口及普及推广，Ｉ．，ＮＧ冷能的利用必将提上重要的议事日程而受到 各级政府和企业的重视。有眼光、有远见的政府官员和企业家，应该高度重视这项利国利民的 Ｉ＿，ＮＧ冷能利用课题，为我国的经济发展作出更大的贡献。
液化天然气(LNG)冷量利用技术
液化天然气（LNG）冷量利用技术天然气作为三大能源之一，近年来越来越多地得到国内外的青睐。
而天然气液化之后，其体积骤缩约1/625，对储存和运输都有巨大的优势。
而用户在使用天然气时，LNG 又需要气化后使用。
液化天然气（LNG）的常压贮存温度为111K（-162℃），其气化并复温到常温300K（27℃左右）的过程将释放大量的冷能，约为883 kJ/kg。
这部分冷能的回收利用对提高LNG 使用效率、节省能源消耗具有重大意义。
项目介绍目前，液化天然气的冷能利用可应用于多种场合和领域，如在温差发电、空气分离、冷冻冷藏和制取干冰等领域。
除了低温利用之外，按照冷能梯级利用的原则，LNG 从气化点到常温，其冷量按照梯级回收利用分别可以应用于低温速冻库（-60℃）、低温冷冻库（-35℃）、高温冷冻库（-18℃）以及果蔬预冷库和中央空调系统（0℃～10℃）温区。
西安交通大学制冷低温研究所LNG 冷能利用研究团队在该领域的研究处于国内领先位置，具有良好的研究基础和成果。
目前，团队主要在以下方面拥有重要的理论支撑和关键的应用技术。
1）用于液化天然气汽车（LNGV）冷藏冷冻车（冷链）或车厢空调技术。
使用天然气作为燃料的汽车分为CNG（压缩天然气）汽车和LNG（液化天然气）汽车，后者因其单位体积容量大，能够为汽车提供更长距离的动力、安全可靠而逐渐被汽车市场所接受。
2）LNG 冷能用于空气分离装置流程。
可以为空气分离过程提供低温冷源，为系统输入大量高品质低温冷能，从而降低空分流程的能耗，达到节能增效的目的。
已取得的研究成果：本课题所研究的LNG 冷能回收利用技术，已申请发明专利多项，在冷冻冷藏车进行了模拟实验，冷量完全可以达到要求，同时对冷藏车蓄冷技术、箱内温度场等方面进行了一系列的研究，实现了LNG 冷能的高效回收利用。
项目进一步发展计划：本课题组将在LNG 冷能回收方面进一步开展试验研究、理论基础研究以及更为重要的应用研究。
关于液化天然气(LNG)冷能的利用与规划的研究
关于液化天然气（LNG）冷能的利用与规划的研究摘要：随着液化天然气（LNG）使用规模的不断扩大，LNG的冷能利用市场前景巨大。
文章介绍了天然气冷能利用原理及LNG冷能在空气分离、轻烃分离、发电、冷冻冷藏、冷能的梯级利用等方面的利用的相关技术，讨论了如何进行LNG冷能的梯级利用，并做出了发展建议与规划。
关键词：液化天然气；冷能；利用1 LNG 冷能的评价利用 LNG 冷能主要是依靠 LNG 与周围环境之间存在的温度和压力差，通过LNG 变化到与外界平衡时，回收储存在 LNG 中的能量。
为了估计从 LNG 中可以回收的能量，首先应从理论上对能回收的冷能进行评价。
对 LNG 冷能的评价采用本质安全指标法是较方便的，由于把外界环境条件考虑在内，能合理地对进出体系的热量与环境之间的关系作出评价，所以它可以很好地对 LNG 冷能的质进行定量表示。
所谓本质安全指标法，其定义为体系与外界达到平衡时所得到的最大功，冷能的概念如图 1。
H—焓（kJ）；S—熵（kJ/K）；T—绝对温度（K）；Q—热量（kJ）；W—功（kJ）图 1 冷能的概念2 液化天然气的冷能利用技术2.1轻烃分离由于液化天然气中的C2、C3、C4烃含有一定的摩尔分数，通过运用轻烃分离技术，可以有效改善液化天然气热值，这对于液化天然气的标准化利用非常重要。
在实际应用中，C2+轻烃的热附加值比较高，可以应用在多个领域。
根据相关试验验证，液化天然气冷能利用中使用了大量的深冷分离乙烯和C2+分离的裂解产物。
2.2 分离空气结合液化天然气冷量㶲原理可知，环境温度和低温㶲之间呈现比例关系，低温条件下液化天然气的冷量可以用于低温㶲，并且液化天然气温度往往高于分离空气设备运行温度，在低温条件下液化天然气冷能可以用于氢气、氧气、氮气等气体分离，简化传统复杂的空气分离流程，降低能耗和资源浪费。
同时，利用高压氮流体将液化天然气冷量传送到分离控制设备中，液化天然气作为空气分离的制冷剂，氮流体作为载冷剂，在液化天然气传输过程中凝结形成高压氮流体，在节流处理以后，然后经过分离处理以后形成液体氮。
液化天然气(LNG)冷能利用研究
液化天然气（LNG）冷能利用研究文章介绍液化天然气冷能利用的原理，介绍目前国内外的发展概况，并重点介绍液化天然气冷能的几种常用的应用方式。
标签：液化天然气；冷能利用1引言近年来随着全球经济和社会的快速发展，能源的需求量呈逐年递增的发展趋势，而且世界能源结构也正在由煤炭、石油向天然气转变。
天然气的主要成分为甲烷，其在常温常压下为气体状态，由于储存和运输的需求，通常在将其开采出之后要经过压缩和液化处理，将其转化为-162℃的低温高压液体，也就是液化天然气（LNG，Liquefied Natural Gas），其体积为常温常压状态下的1/600，不仅有利于天然气的远距离运输，而且有利于降低其储存成本，还利于其民用负荷的调峰。
虽然将其也液化为LNG需要消耗较多的能量，但是相较于储存和远距离运输的成本消耗仍然具有良好的经济性。
但是在LNG的使用时需要将其进行气化使用，此过程会释放大量的冷量，其中有大量可用冷能的存在，据统计，每吨LNG经换热气化时的理论可用冷量为230kWh左右，但是这部分冷量的利用却没有引起该有的重视，造成了能量的浪费，甚至还会造成环境污染，所以研究LNG冷能的利用具有客观的经济和社会效益[1]。
2 LNG冷能利用技术天然气在储存和运输过程中，需要将其进行液化处理，使其转化为-162℃的高压低温液体，其与周围环境有着较大的压力差和温度差，所以在其转换为与外界平衡的状态时，需要释放出大量的冷能，通常生产1吨的LNG所需的动力和耗电量约为850kWh，而在将LNG运输到目的地进行使用时，需要将其通过汽化器进行气化之后接入天然气管网，在此过程中1kg的LNG释放出的冷能约为830KJ，而架设将此能量全部转化为电能，则相当吨每吨LNG所释放的冷能折合约230kWh的电能。
而以我国每年进口4500万吨LNG为例，其蕴含的冷能约105亿kWh，相当于7个30万kW装机容量电厂每年生产的电能总和。
3 LNG冷能利用技术的发展LNG冷能利用的方式主要有直接利用和简介利用两种，前者的主要形式有低温发电、空气分离、轻烃回收、液态乙烯储存、冷冻仓库、液态CO2和肝病植被、海水淡化、汽车冷藏及空调、蓄冷、建造人工滑雪场等，而后者的主要形式有低温粉碎、污水处理、冷冻干燥、低温医疗、冷冻食品等。
LNG冷能利用
LNG冷能利用1、 LNG冷能的概念所谓冷能,是指在常温环境中,自然存在的低温差低温热能,实际上指的是在自然条件下,可以利用一定温差所得到的能量。
根据工程热力学原理,利用这种温差就可以获得有用的能量,这种能量称之为冷能。
LNG冷能利用的重要意义天然气的主要成分是甲烷,在常压下将甲烷降至-162℃(甲烷的沸点)时,甲烷就被液化,每立方米的甲烷液化后体积变为0.0024m3,约为甲烷0℃常压下体积的1/600。
甲烷液化后，其体积显著变小。
LNG接收站就是利用甲烷的这一显著特点,在天然气的产地附近将天然气液化，然后利用其液化后体积变小、利于运输的特点,将天然气以LNG(液化天然气)的形式输送至接收站进行储存、气化和外输至用户。
LNG接收站需要将LNG气化后输送给用户。
LNG 气化后被还原为初始的气体状态,可以作为热力发电的燃料和城市居民用气。
在LNG气化过程中,约能产生920.502kJ/kg的低温能量。
目前,这种冷能大部分被释放到海水中,造成了能源的极大浪费。
通过特定工艺技术，将其气化过程中释放的冷能重新利用，不但可以节省能源，大大降低运行成本，同时又能提高经济效益，而且符合现今社会低碳经济的发展模式。
因此,从节约能源的角度,积极寻求和高效利用冷能量有着重要意义。
LNG冷能性质及特点LNG( 液化天然气) 是常温的天然气经过脱酸、脱水处理，通过冷冻工艺液化而成低温(-162℃)的液体，其密度大大增加(约600 倍)，有利于长距离运输。
纯净的LNG是无色、无味、无毒且透明的液体，LNG比水轻，不溶于水。
LNG蒸汽温度高于-110℃，比空气轻，货物泄漏时蒸汽往上升，易于扩散，因此发生爆炸的危险性相对要小[31]。
LNG化学性质稳定，与空气、水及其它液化气物品在化学性质上相容，不会起危险反应(与氯可能有危险反应)。
由于LNG的临界温度远低于环境温度，所以只能采用全冷冻的条件运输和贮存。
LNG冷能利用LNG冷能利用一般分为直接、间接两种方式。
浅析液化天然气的冷能利用
目前，冷能 发电主要 有中间介质郎肯 循环和直接膨胀与 中间介质 循 环 两 种 方 式，这 两 种 方 式 各 有 千 秋，但 单 从 同 等 重量LNG发电量来说，前者优于后 者 。 [2,3,6] 2.2 在液氧、液氮分离中的应用
1 LNG冷能安全评价体系 由于 超 低 温 的 L N G 在 转 变 为 常 温 状 态 的 过 程中，会与周
围的 环 境 形成一 个 温 度 差 和 压 力差，为了达 到 平 衡 就 会 进行 冷 能 的 释 放，然 后 把 这 些 能 量 进 行回收 贮 存，以 期 于后 续 被 利用的这一过程 就叫做LNG的冷能利用。为了高效、完备地 利用L NG中所蕴含的冷能，首先 应 对L NG及其冷能 利用进 行安全 性评 价。本文采用本质安全指 标法对其进行研究，是 基 于其 能 充 分 将 外界 环 境 条 件 考虑 在 内，同 时 能 合 理 地 对各 项安 全因素做出定 量评 价 [4]。
指标值 1
指标值 2
指标值 2
指标值 1
过程压力 50～200bar
设备 空冷装置,反应器,高危害泵
安全过程结构 有可靠的工程实践
过程复杂性 较复杂
指标值 3
指标值 2
指标值 1
指标值 2
①作 者简介：吴 昊夫 (19 8 6，3 —)，男，汉 族，浙 江 庆 元 人，硕 士 研 究 生，工 程 师，研 究 方向：液化 天 然 气。
化学交互作用 有易燃气体形成
迅速聚合 易燃性
易燃的(闪点<55） 爆炸性(UEL-BL)体积％
45～70
表1 LNG及冷能利用的本质安全指标法体系评价
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第12章液化天然气的冷能利用李兆慈中国石油大学(北京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。
经换热重新气化在论上利的冷量约为 1吨 LNG 经换热重新气化在理论上可利用的冷量约为 250kW.h 。
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 kW.h 。
如何合理利用这些制冷量是一个影响如何合理利用这些制冷量是个影响经济效益的重要问题。
大型 LNG 接收终端在 LNG 气化时若不采取冷能回收措施,则需要通过大量的海水进行热交换,低温海水向海中排放,还会影响到局部海域的生态平衡, 造成冷污染。
利用LNG冷能的方法可分为直接利用和间接利用1LNG低温联合发电技术1. LNG低温联合发电技术利用 LNG 冷能发电在应用领域中使用较多, 技术比较成熟技术比较成熟。
●天然气直接膨胀发电●朗肯循环发电●LNG燃气轮机冷量综合利用发电系统●组合利用冷量的发电系统1 天然气直接膨胀发电直接膨胀发电是其中一种重要方式。
过程中所作天然气从 (p1, T1 等熵膨胀至 (p2, T2 过程中,所作的功为LNG 储罐中的 LNG 经低温泵加压后,在气化器中受热气化为高压天然气,然后把 LNG 的物理火用在高压气化时转化成压力火用直接驱动膨胀机在高压气化时转化成压力火用,直接驱动膨胀机,带动发电机发电。
这种方法原理简单,但是效率不高,发电功率较小, 冷能回收效率仅为 24%。
2朗肯循环发电通过朗肯循环利用 LNG 冷能发电是采用较多的一种方式方式。
通过冷凝器把冷能转化到某通过朗肯循环将 LNG 通过冷凝器把冷能转化到某一冷媒上,利用 LNG 与环境之间的温差,推动冷媒进行蒸气动力循环,从而对外做功。
最基本的蒸气动力循环为朗肯循环,见图 7-11。
朗肯循环由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵组成。
锅图7-11朗肯循环炉a 流程图b 『 -s 图图朗肯循环 a 流程图 bT-s 图中水在锅炉和过热器中定压吸热由未饱和水变为过热在过程 4-1中,水在锅炉和过热器中定压吸热,由未饱和水变为过热蒸气;在过程 1-2中,过热蒸气在汽轮机中膨胀,对外作功;在过程 2-3中, 作功后的乏气在冷凝器中定压放热,凝结为饱和水;在过程 3-4中,水泵消耗外功,将凝结水压力提高,再次送入锅炉。
朗肯循环的对外净功为汽轮机作功 wT与水泵耗功 wp之差,后者相对来说很小朗肯循环的效率为循环净功与从锅炉的吸热量之比通常,冷凝器采用冷却水作为冷源。
这样,循环的最低温度就限制为环境温度。
LNG 的汽化温度很低 (-162℃ ,秋冬季由于海水本身温度较低在海水汽化器大量放热有结冰季由于海水本身温度较低,在海水汽化器大量放热,有结冰的危险。
另一方面,蒸汽轮机排出的水蒸气在冷凝器中由冷媒水冷却,这部分冷媒水吸收热量后,温度有了明显升高。
因此,对于 LNG 汽化来说,可以利用冷媒水汽化 LNG ,既避免了结冰的危险,又降低了汽化费用。
低温朗肯循环发电装置流程图1— 2— 3— 4—1涡轮机 2减速器 3发电机 4天然气加热器 5—丙烷蒸发器 6—丙烷泵 7—LNG 蒸发器根据中间媒质的不同有单工质混合工质根据中间媒质的不同,有单工质、混合工质的朗肯循环系统之分。
单工质朗肯循环系统一般使用纯的甲烷或乙烯,其实用装置冷能回收量大约为18%。
混合工质朗肯循环系统工质为碳氢化合物的混合物,工质冷凝器采用多流体换热器,在换热器中 LNG 利用工质自身的显然和潜入进行预热或部分气化,然后在蒸发器中全部气化进入输气管线。
采用此系统只用了一级朗肯循环就可得到相当多的动力,整个系统效率约为 36%。
目前使用较多的是膨胀发电和郎肯循环方式的结合,结合使用的能量利用率比两个单独的系统要高,但冷热能的回收效率也只能达到 36%。
复合朗肯循环发电3LNG燃气轮机冷量综合利用发电系统最简单的燃气轮机装置主要由压气机燃烧室燃气轮机组成压气机、燃烧室、燃气轮机组成, 其循环近似简化为如图所示的燃气轮机定压机热循环 (布雷顿循环。
理想的布雷顿循环由定熵压缩过程 1-2i 定压加热过程 2i-3、定熵膨胀过程 3-4i ,和定压放热过程 4i-1组成。
实际循环中定熵过程实际上不可实际循环中,定熵过程实际上不可能达到,在图中,点 2i 和 4i ,分别变化为点 2和 4。
燃气轮机入口的空气温度对燃气透平的工作效率有明显影响,可以利用 LNG 冷量预冷空气,以提高机组效率增加发电量效率,增加发电量。
这是由于随着温度的降低空气密度变大相同这是由于随着温度的降低,空气密度变大,相同体积下进入燃气轮机空压机的空气量随之增加,燃烧效果更佳。
由于LNG 的汽化温度较低,空气的冷却是以 LNG 作为冷源,用一种乙二醇溶液作为中间载冷剂,将冷量由 LNG 传递给空气, 易挥发的物质 (醇溶液作为中间载冷剂将冷量由传递给空气如图所示。
冷却温度必须严格控制在 0 ℃以上,以防止水蒸气冻结在冷却器表面。
在冷却装置以后,应设置汽水分离装置,以防止水滴进入压缩机。
如果直径大于 40pm 的水滴进入压缩机,对压缩机叶片有潜在的液体冲击腐蚀的可能水滴冲击金属表面能导致金属表面微裂纹的发展产冲击腐蚀的可能,水滴冲击金属表面能导致金属表面微裂纹的发展,产生表面疤痕,并可能导致轴系振动加大。
以 LNG 为动力的燃气轮机还可以采取其它形式利用冷量。
图 7-18示出一个综合采用低温朗肯循环、两级天然气 -162直接膨胀等冷量利用方式的燃气轮机系统。
状态为 162 ℃、5.3MPa 的 LNG 的低温冷量通过三级设备得到利用。
第一级是用于丙烷朗肯循环的冷凝器,循环以海水作为热源。
通过冷凝器后, LNG -35℃、 5.0MPa为热源通过冷凝器后汽化为的天然气,先后通过两个膨胀机膨胀作功后,进入燃气轮机作为燃料在膨胀机前后共有个海水换热器来升高天然气为燃料,在膨胀机前后共有三个海水换热器来升高天然气温度。
这样的设计充分利用了 LNG 的冷量,但设备增加较多, 应按热经济学方式分析具体运用对象以确定其合理性应按热经济学方式分析具体运用对象,以确定其合理性。
是种新型发电技术天然 LNG 燃气轮机联合循环发电是一种新型发电技术,天然气燃烧驱动燃气透平发电,燃气透平排出的大量高温废气进入余热锅炉回收热量,产生蒸汽驱动蒸汽透平发电。
该循环热效率高达 55%。
综合利用 LNG 冷量与燃气轮机联合循环中的废热,可以有效提高燃气轮机联合循环整个系统的热效率,降低了燃气发电的成本。
其中 LNG 冷能主要的可利用方式为:①燃气轮机入口空气的冷却②蒸汽余热汽化 LNG ③蒸汽余热作为分离塔再沸器的热源。
的热源4组合利用冷量的发电系统图 7-24是一个更为复杂的组合利用 LNG 冷量的联合循环系统基本联合循环由以天然气为燃料的台燃气轮机环系统。
基本联合循环由以天然气为燃料的一台燃气轮机(GAS-T和一台蒸汽轮机 (ST-T构成,并配有用于回收蒸汽轮机乏汽冷凝潜热以及燃气轮机排气显热的一台采用氟利 (FRT昂混合制冷剂朗肯循环的透平 (FR-T和天然气膨胀透平 (NG-HT和 NG-LT 。
分析表明,在以 3.6MPa 供给天然气时, 每蒸发 1t 液化天然气可发电 400kW·h,其中包括回收 LNG 冷 60kW·h蒸发出来的天然气大部分在经过循环后重新量的 60kWh 。
蒸发出来的天然气大部分在经过循环后重新被液化,只有小部分作为燃料消耗掉。
2G2 LNG轻烃回收LNG 接收终端接收不同来源的 LNG 。
通常情况下接收终端接收的热值较高而向下游供气的 LNG 热值较高,而向下游供气的天然气产品却要求热值较低。
烃脱除法是 LNG 热值调整的主要方法。
通过处理设备,将 LNG 中一部分较重的高热值的组分(等除去以降低较重的、高热值的组分(C2、 C3等除去,以降低天然气中重组分的含量及其热值。
在接收终端进行 L NG 轻烃回收,可以利用 LNG 的冷能。
利用 LNG 冷量进行轻烃回收流程简图组分的分析可以从根据 LNG 组分的分析,可以从 C2+提取出大量的 LPG -丙烷和丁烷,供应本地市场;另一方面 C2+含有大量的 C2、 C3烷烃和主要由 C3、 C4构成的凝析油, 都是乙烯工业的极好原料都是乙烯工业的极好原料。
研究表明, LNG 的冷能用于 C2+分离、和裂解制乙烯装置中的裂解产物深冷分离,是 LNG 冷量利用的最佳途径在利用冷能进行轻烃分离的同时还最佳途径。
在利用 LNG 冷能进行轻烃分离的同时,还可以实现轻烃分离与发电集成优化,进一步扩大能源的集约效益。
1 冷量利用1 冷量利用2 调整热值3 提高经济效益 3 提高经济效益3液化空气及干冰生产空分工厂在制造液氮、液氧和液氩时,通常低温环境由电力驱动的机械制冷产生,液化 1m 3空气大约需要的冷能产生这些冷能需要大量的电力2700kJ 的冷能,产生这些冷能需要大量的电力。
空分装置属于高能耗设备,通常的低温环境都是由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,因此空分装置不但需要的冷量大而且所需的冷量的品位要求更高需要的冷量大,而且所需的冷量的品位要求更高。
利用 LNG 汽化时提供的冷能来冷却空气,不但使所需能耗大幅度降低,而且使空分系统的流程简化,设备减少。
可以减少能耗 30%~5%,减少冷却水 30%左右。
空分装置中利用 LNG 冷能是技术上最合理的方式。
空气液化装置流程图1—过滤器;2—压缩机;3—净化器;4、10—换热器;5—主精馏塔; 6—氩净化器;7—氢罐;8—氩塔;9—循环氮压缩机;11—天然气加热器; 12—液氩贮槽;13—液氮贮槽;14—液氧贮槽。
的冷能很容易获得冷却和液化利用 LNG 的冷能,很容易获得冷却和液化 CO 所需要的低温。
与传统的 CO 液化工艺相 2所需要低传 2液比,制冷设备的负荷大为减少,电耗也降为原来的 30%~40%。
4 4 LNGLNG 汽车冷能回收1 LNG 1 LNG冷藏运输车冷能回收LNG 冷能回收用于汽车冷藏车示意图1-气体发动机; 2-加热器; 3-控制阀; 4-LNG 储液罐; 5-冷冻货物; 6-热交换器2 LNG2 LNG汽车空调利用 LNG 冷量供给空调系统,是回收 LNG 汽车冷量的新型方式。
空调环境必须保证一定的温度和湿度,利用 LNG 的潜热或显热直接与空气进行换热显然是不可行的,容易造成空气中水蒸气、 CO2等气体的冻结,使换热器流道阻塞,无法正常工作法正常工作。
此外,汽车空调负荷是变化的,保证空调制冷量的调节也是非常重要的。