LNG冷能回收及综合利用技术资料重点
LNG冷能利用方式简介
LNG冷能利用方式LNG冷能利用可分为直接和间接利用两种方式。
其中，直接利用包括冷(干冰)、汽车冷藏、汽车空调、海能、深冷空气分离、冷冻仓库、制造液态CO2水淡化、空调制冷以及低温养殖和栽培等；间接利用包括低温粉碎、水和污染物处理等。
目前LNG冷能主要应用领域如表1所示。
LNC冷能在空气分离、深冷粉碎、冷能发电和深度冷冻等方面已经达到实用化程度，经济效益和社会效益非常明显；小型冷能发电在LNC接收站也有运行，可供应ING接收站部分用电需求；海水淡化等项目尚需要对技术进行进一步的开发和集成。
基于种种条件的限制，LNC冷能不可能全部转化利用，目前世界LNG冷能平均利用率约20%。
世界主要国家或地区LNC冷能利用情况如表2所示。
由于我国进口LNG处于起步阶段，国内冷能项目的建设要本着实事求是的原则进行合理规划。
根据世界LNC冷能利用的经验，我国LNC冷能利用可以通过以下两个主要途径进行。
第一，建设大型空分装置，生产商品液氧、液氮和液氩。
部分液氮作为生产冷冻粉碎胶粉和液体二氧化碳等项目的冷媒，气化后的氮气作为合成氨原料；氧气作为大型装置的原料，生产的合成气经精制后进一步延伸加工，作为合成氨的原料和的，合成气精制过程中副产的高纯度二氧化碳作为液体二氧化碳的原料。
第二，LNG与制冷剂换热，绿色制冷剂进一步作为冷藏库和合成气精制过程的冷媒。
总之，在LNG冷能利用过程中要贯彻循环经济的理念，积极探索我国LNG冷能利用技术，实现LNG冷能的安全利用，形成生态工业网络。
2 LNG冷能利用技术进展LNG冷能空分技术空分技术经过100多年的不断发展，现在已步入大型、全低压流程的阶段，工艺流程由空气压缩、空气预冷、空气净化、空气分离、产品输送等操作单元组成。
空分设备较高，能源消耗占空分产品成本的70%-80%。
例如，一套72000m3／h空分设备的主空压机电机容量达31000kW，相当于一个小城镇的民。
因此，如何降低单位制氧耗电一直是空分行业关注的主要问题。
LNG接收站冷能综合利用
LNG接收站冷能综合利用作者：程福昌来源：《名城绘》2020年第08期摘要：随着我国LNG接收站工程的不断增多和规模的扩大，冷能利用变得越来越重要。
冷能综合利用途径很多，如冷能空分、发电、冰雪世界、轻烃分离等，科学综合利用冷能，可以促进节能减排战略计划，推动LNG工程的可持续发展。
关键词：LNG接收站;冷能;综合利用根据国家发展改革委关于印发天然气发展“十二五”规划的通知，将冷能利用纳入LNG项目的评估内容，实现有效减排，提高能源效率[1]。
LNG气化过程通常用海水加热，会产生大量的冷能，然后将用过的海水排入大海，冷能也会随之减少。
如果将冰雪世界和冷库项目加入到LNG接收站工程中，就可以充分利用LNG气化过程中产生的冷能。
冰雪世界和冷库对冷源温度有不同的要求，因此这两个工程可以实现冷能的综合利用。
一、项目概况某LNG接收站分为一期和二期工程，一期工程的最高LNG外输量为每小时700吨，当中包括兴建一个供停泊于266000立方米的运输船单泊位卸货码头，以及三个160000立方米的混凝土全容罐。
如果将冰雪世界和冷库两个项目加入到一期LNG接收站工程中，LNG气化产生的冷能会得到充分的利用。
二、LNG接收站冰雪世界项目中冷能综合利用分析冰雪世界是气候变化逆向规律，在反季节条件下，采用人工方法模拟冰雪世界，并通过制冷方式维持比自然环境温度更低的冰雪世界[2]。
冰雪世界在运行过程中需要消耗大量的冷能，应该建立在冷能产生量大的地方，LNG接收站是理想区域。
（一）温度要求冰雪世界所需要的冷能是通过载体制冷剂将LNG气化产生的冷能转移到冰雪世界，利用冰雪世界不同功能区的冷能梯级为滑雪场、滑冰场等场所提供冷能，综合利用LNG接收站冷能。
冰雪世界各功能区温度需求包括：极度体验区工艺温度-40°C，冷源温度-25°C至-30°C;滑冰场与冰球馆工艺温度-10°C，冷源温度-15°C;制冰池与储冰室工艺温度-10°C，冷源温度-20°C;滑雪场造雪工艺温度-5°C，冷源温度-22°C至-25°C，运行工艺温度-3°C，冷源温度-22°C至-25°C;冰雕与冰堡等工艺温度-8°C，冷源溫度-15°C。
LNG冷能利用综述
LNG冷能利用综述一、L NG冷能的概念所谓LNG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。
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. 002 4 m3 ,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。
L N G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、便于运输的特点, 将天然气以L NG (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. 502 kJ / kg的低温能量。
目前,这种冷能大部分被释放到海水中和空气中。
如果将这些能量利用起来,就可以节省巨大的能源。
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。
二、LNG冷能应用分类LNG冷能利用可分为直接和间接利用两种方式。
其中，直接利用包括冷能、深冷空气分离、冷冻仓库、制造液态CO2(干冰)、汽车冷藏、汽车空调、海水淡化、空调制冷以及低温养殖和栽培等；间接利用包括低温粉碎、水和污染物处理等。
目前LNG冷能主要应用领域和方式见表1、表2所示。
表2 冷能利用方式LNG冷能在空气分离、深冷粉碎、冷能发电和深度冷冻等方面已经达到实用化程度，经济效益和社会效益非常明显；小型冷能发电在LNC接收站也有运行，可供应ING接收站部分用电需求；海水淡化等项目尚需要对技术进行进一步的开发和集成。
1、液化分离空气生成液体氧和液体氮目前,绝大部分工业用氧和氮都是通过对冷却液化后的空气进行精馏和分离获得的,因此可以利用L N G的冷能对空气进行液化,然后通过相应的工艺生产液氧和液氮。
LNG冷能利用技术
低温工业应用
在工业生产中，利用LNG 的低温冷能进行深冷分离、 液化空气等工艺过程。
间接利用技术
空气分离
通过间接利用LNG冷能，将空气 中的氧气、氮气等气体进行分离，
满足工业生产需求。
低温医疗
在医疗领域，利用LNG冷能进行低 温治疗、冷冻手术等，提高医疗效 果。
化学反应冷却
在化学反应过程中，利用LNG的低 温冷能降低反应温度，提高化学反 应效率。
05
LNG冷能利用的挑战与前景
技术挑战
冷能回收效率
目前LNG冷能回收技术尚未完全成熟，回收效率 有待提高，需要进一步研发和优化。
设备成本
LNG冷能利用设备成本较高，对于一些小型企业 和项目来说，投资门槛较高。
技术标准与规范
目前LNG冷能利用技术尚未形成统一的标准和规 范，影响了技术的推广和应用。
详细描述
在电力工业中，利用LNG冷能可以有效地提高发电效率。LNG冷能发电技术可以将LNG中的冷能转化 为电能，与传统发电方式相比，具有更高的能源利用效率和更低的温室气体排放。这种技术的应用有 助于推动电力行业的可持续发展。
案例三：LNG冷能在建筑行业中的应用
总结词
节能建筑、舒适居住环境
详细描述
在建筑行业中，LNG冷能的应用主要体现在建筑节能设计方面。通过合理利用LNG冷 能，可以实现建筑物的节能减排，降低运行成本。例如，利用LNG冷能进行空调系统 的制冷，可以提高室内舒适度，同时降低能耗。这种技术的应用有助于推动建筑行业绿
色发展。
案例四：LNG冷能在化工行业中的应用
总结词
提高化工产品纯度、降低能耗
VS
详细描述
在化工行业中，LNG冷能的应用主要体现 在利用LNG冷能进行低温分离和提纯。通 过合理控制温度和压力，可以实现高效、 低能耗的化工产品分离和提纯。例如，利 用LNG冷能进行液化空气的分离，可以获 得高纯度的氮气和氧气。这种技术的应用 有助于提高化工产品的质量和降低生产成 本。
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。
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。
LNG冷能利用介绍
综合考虑实际工艺系统的效费关系，是一个工艺与设备费用平衡的论题，“ 技术经济
优化是评价一切节能措施的判据”。㶲经济学在适应于能量系统分析的学科，为解决价格
估算、工厂设计优化、故障诊断等领域问题提供了不同方法。㶲经济学的特点是依据㶲含
量而赋予能量流一定的价值, 结合价值平衡思想, 估算能量在转换与传递过程中价值的变化,
LNG电厂与燃煤电厂性能比较
2021/4/14
- 15 -
二、LNG冷能利用的方式（直接利用）
LNG冷能在IGCC电站中的阶梯利用
IGCC（整体煤气化联合循环）电站由化工岛和联合循环发电岛组成。化工岛包括空分 、 煤气化、煤气净化等系统；联合循环发电岛包括燃机、余热锅炉和汽轮机。IGCC电站的工 作原理是: 煤在气化炉中气化产生以CO和H2为主要成分的粗煤气，粗煤气通过除尘、水洗、 脱硫后称为净煤气。净煤气送入燃机发电，燃气透平排气再直接送入余热锅炉，产生过热 蒸汽并送到汽轮发电机组做功输出电能。LNG冷能在IGCC电站中有3种用途。
LNG冷能㶲随系统压力的变化
LNG冷能㶲随甲烷摩尔分数的变化
-5-
一、LNG冷能利用原理及分析
3、 LNG冷能利用的概念及意义
冷能利用主要是依靠LNG与周围环境（如空气、海水）之间存在的温度和压力差，将高 压低温的LNG 变为常压常温的天然气时，回收储存在LNG中的能量。
LNG工业近几年的发展非常迅速，世界上 LNG的生产应用以年均20%的速度增长，探索 LNG冷能利用意义重大、前景广阔。从节能环保 和经济效益角度出发，冷能利用也具有重大意义。
制在0℃以上, 以防止水蒸气冻结在冷却器表面。
（6）混合动力循环 以氨水为工质的朗肯循环、燃气动力循环和液化天然气循环组成的混合动力循环系
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
➢ 调整热值 ➢ 冷量利用 ➢ 提高经济效益
图1 利用LNG冷量进行轻烃回收流程简图
2、低温联合发电
低温联合发电是目前LNG冷能回收利用的重 要方式，技术较为成熟。
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
天然气直接膨胀发电
LNG冷能
使用时，LNG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 LNG。
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。
中国LNG接收终端规划分布图
➢ 区域冷、热、电联供 ➢ 低温冷库与食品冷冻 ➢ 蓄冷 ➢ 低温破碎与粉碎
6、结论
LNG中蕴藏着大量的冷能，通过特定的工艺与装置， 可将LNG的冷量有效进行回收，合理地应用于空分、发电、 制造干冰、低温冷库、汽车冷藏、汽车空调等生产、生活 的各个领域，可以节约大量的电力资源。
我国深圳大鹏LNG接收终端站已经投产，“冰雪大世界” 项目拟LNG利用该站的冷能。福建LNG接收终端冷能利用 也在计划中。随着LN G工业在我国的发展，LNG中所蕴藏 的冷能也越来越引起人们的重视，发展我国LNG冷能利用 将具有广阔的市场前景。
LNG冷能回收及综合利用技术
李兆慈
中国石油LNG教育与技术研究所 2009年9月24日 北京
液化天然气（liquefied natural gas，简称LNG）
将天然气经过脱水、脱酸、去除重烃后降温液 化成低温液体（常压下饱和温度约为-162℃），主 要成分为甲烷。 ➢ 密度约为426kg/m3 ➢ 体积约为标准状态下的1/620
❖ 循环过程简单，所需设备少。 ❖ LN G的低温冷能没有充分利用 ❖ 1吨LN G的发电量约为20 kW·h 左右
朗肯循环发电
低温朗肯循环发电装置流程图
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
组合循环发电
LNG燃气轮机冷量综合利用发电系统
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1m3空气大约需要 1766kJ的冷能，产生这些冷能需要大量的电力。
➢ 空分装置中利用LNG冷能是技术上最合理的方式 ➢ 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。
已建管线 地下储气库 在建LNG接收站 数规据划来L源N：G接规收划站总院
如何合理利用这些制冷量是一个影响经济效益 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
4、LNG汽车冷能回收
4.1 LNG冷藏运输车冷能回收
图5 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
4.2 LNG汽车空调
➢ 小轿车 ➢ 公交车 ➢ 重型卡车 关键技术：大温差换热、供冷调节
5、其他LNG冷能回收方式
LNG冷量利用场合
间接应用
储存及运输冷冻食品
（干冰温度） 食品冷冻
冷冻—粉碎食品 粉碎塑料和橡胶 粉碎废弃的汽车和家电
高温超导 （液氮温度）
温度/oC 10 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -200
直接应用 低温饲养和培育
低温除盐 冷库
低温发电 生产液态 CO2
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。
与普通的生产工艺比较，电力消耗可节省50%以上，冷却水的节约量超过70%。
利用LNG的冷能，很容易获得冷却和液化 CO2所需要的低温。与传统的CO2液化工艺相 比，制冷设备的负荷大为减少，电耗也降为原 来的30%~40%。