液化天然气(LNG)冷能分析及利用初步研究
lng冷能利用的发展趋势及新的利用方式
lng冷能利用的发展趋势及新的利用方式
Lng冷能利用的发展趋势是逐渐向着更加高效、环保和经济的方向发展。
其中，新的利用方式包括以下几个方面：
1. LNG冷能的利用率提高。
在液化天然气（LNG）产生的过程中，会产生大量的冷能，这些冷能可以通过回收利用来提高LNG的综合利用率，减少能源消耗和经济成本。
目前，LNG工厂中已经采用了许多措施来回收利用冷能，例如采用冷却水回收系统、采用废热利用系统等。
2. LNG冷能的多元化利用。
除了用于LNG生产过程中的冷却作用外，LNG冷能还可以被用于其他领域，如空调制冷、冷冻食品、药品等储存、制造等。
特别是在热带地区，LNG冷能的利用可以为人们提供更为舒适的生活环境。
3. LNG冷能与其他能源的结合利用。
LNG冷能可以与其他能源结合利用，如太阳能、风能等，形成混合能源系统，提高能源的综合效益和环保性能。
同时，LNG 冷能的结合利用也可以提高能源的安全性和稳定性。
总体来说，LNG冷能的发展趋势是以高效、环保、经济为目标，不断探索和创新新的利用方式，不断提高LNG冷能的综合利用效益和降低能源消耗和经济成本。
第12章液化天然气冷能利用讲解
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。
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。
上海LNG接收站冷能利用可行性路径初步研究
上海节能^_____•■.-二g——------|*^f丨•'S^a e E 上海LN G接收站冷能利用可行性路径初步研究董亦华1成鸣峰1严艺敏21. 申能（集团）有限公司2. 上海液化天然气有限责任公司摘要：随着我国进口 LNG快速增长，LN G冷能综合利用成为全社会节能减排的新热点。
文章介绍 分析了我国LNG接收站冷能利用现状、上海LN G接收站冷能利用瓶颈，探索了上海洋山LNG接收站冷 能利用可行性技术路径；重点阐述分析了上海LN G接收站冷能发电方案以及冷能外输方案，对推进LNG 冷能利用工作提出了建议。
关键词：LN G冷能利用；可行性路径；研究DOI: 10.13770/ki.issn2095-705x.2018.01.007Preliminary Study on Feasibility Roadmap o f Cooling Energy Utilization at LN G Receiving StationDong Yihua1,Cheng Minfeng1, Yan Yimin2l.ShEnergy (Group) Co.，Ltd2.Shanghai Liquified Natural Gas Co.，LtdAbstract: WIth LNG rapid increasing import demand from China,comprehensive utilization of LNG cooling energy becomes hot in energy saving and emission reducing.The article introduces current situation of cooling energy utilization at LNG receiving station and utilization bottleneck of cooling energy at LNG receiving station to explore feasibility technology roadmap of cooling energy at Yangshan LNG receiving station.The author analyzes cooling energy power generation solution and cooling energy output solution at Shanghai LNG receiving station to promote suggestion for LNG cooling energy utilization.Key words: LNG,Cooling Energy Utilization,Feasibility Roadmap,Research[作者简介]董亦华：（1976-)，女，本科，工程师、经济师。
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。
LNG 冷能利用技术探讨
LNG 冷能利用技术探讨重庆大学周廷鹤彭世尼摘要：液化天然气(LNG)中含有大量的冷能，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。
文章介绍了LNG冷能利用的几个方法，并提出一个LNG冷能梯级利用的方案，以达到合理利用LNG关键字：LNG 冷能冷能梯级利用0 概述随着我国对LNG需求的增加，在沿海地区将陆续兴建更多的LNG接收站。
据中国石油和化学工业协会统计的数字表明：2005年，中国进口液化天然气483 t，而2006年进口67.75万t，增幅高达1 400余倍。
按照这一势头，到2010年，中国每年将进口液化天然气1 000万t，到2015年将达到4 200万t。
LNG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。
在LNG气化过程中，约能产生830 kJ/kg的低温能量。
通常这部分冷能通过天(当系统由一任意状态可逆地变化到与给定环境相平衡的状态时，理论上可以无限转换为任何其他能量形式的那部分能量)未能得到利用，造成了能量的巨大浪费。
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。
1 LNG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、轻烃分离、液态乙烯储存、冷库、制液化CO2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。
1.1 液化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、氩气等。
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。
用传统方式生产1 m3的液化空气大约需要0.756 kW·h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1 m3 的液化氧气需要的电力消耗也可从1.2 kW·h减少到0.5 kW·h。
2024年LNG冷能利用市场分析现状
2024年LNG冷能利用市场分析现状1. 引言LNG（液化天然气）作为一种清洁能源，具有高能效和低碳排放的特点，在全球范围内得到了广泛应用。
除了作为燃料进行燃烧利用外，LNG还可以通过冷能利用技术，将其废热进行回收利用，提高能源利用效率。
本文将对LNG冷能利用市场的现状进行分析和评估。
2. LNG冷能利用技术简介LNG冷能利用技术是指利用LNG传递制冷能力的技术，主要包括LNG蒸气循环（LNGVC）和LNG直接制冷（LNGDC）两种方式。
LNGVC利用LNG蒸发产生蒸气，并通过循环系统进行传导，以达到制冷的目的；而LNGDC则直接利用LNG制冷剂进行制冷。
3. LNG冷能利用市场现状LNG冷能利用市场在全球范围内正逐步扩大。
以下是对当前市场现状的分析：3.1 区域市场分析•亚洲市场：亚洲地区是全球LNG消费最活跃的地区之一，其市场对LNG冷能利用的需求非常高。
日本、韩国和中国在LNG冷能利用技术研发和推广方面处于领先地位。
•欧洲市场：欧洲各国对清洁能源的需求不断增长，LNG冷能利用技术得到了广泛应用。
英国、荷兰和比利时等国家在该领域具有较高的发展水平。
•北美市场：北美地区的LNG冷能利用市场发展较为迅速，特别是美国和加拿大，在LNG冷能利用技术研究和应用方面取得了显著成果。
3.2 应用领域分析•工业制冷：LNG冷能利用技术在石化、化工等领域的工业制冷中具有广泛应用。
通过利用LNG的低温性质，可以有效降低工业生产过程中的能源消耗。
•建筑空调：LNG冷能利用技术在建筑空调领域的应用在逐渐增多。
通过利用LNG制冷剂进行空调制冷，不仅提供了高效能耗的解决方案，还减少了对传统制冷剂的依赖。
•低温物流：LNG冷能利用技术在低温物流中被广泛应用，冷藏、冷冻等行业通过LNG制冷剂实现产品的低温储存和运输。
3.3 市场前景展望随着各国对清洁能源需求的不断增长，LNG冷能利用市场具有广阔的发展前景。
未来，随着LNG冷能利用技术不断成熟和推广，市场规模将进一步扩大。
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。
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液化天然气(LNG)冷能分析及利用初步研
究
摘要：随着我国液化天然气（LNG）产业的蓬勃发展,LNG本身蕴藏的冷能具
有很大的利用价值。
目前我国主要是单一方式的利用和回收,利用效率低下,从冷
能的热力学性质方面入手,可以对LNG的冷能进行阶级利用,从而提高冷能的利用
效率。
关键词：液化天然气；冷能分析；利用
1LNG冷量利用途径
1.1利用LNG冷能发电
将液化天然气的冷量经过回收、转化生成电能，是目前比较常用且技术成熟
的一种利用方式。
根据冷量利用形式的不同，又可以将其分为两种方式：（1）膨胀发电。
液
化天然气在汽化时由于体积会急剧的膨大，在狭小、密闭的容器中会释放出巨大
的能量，进而推动发电机发电。
这种发电方式的冷能利用率通常在20%-30%之间。
（2）把液化天然气当作一种冷凝剂，把冷凝机加入到冷凝器中，通过实现冷量
转移，利用介质与环境的温度差带动蒸汽动力循环，完成发电。
在这种发电方式中，介质的选择十分关键，例如使用丙烷作为介质，冷量利用率只有25%左右；
而选择碳氢化合物作为介质，利用率可以提升至40%以上。
1.2利用LNG冷能液化分离空气
低温液化是分离空气的常用方法。
根据空气中各类气体成分也液化温度的不同，可以分别分离提取到液氧、液氮、液氩等具有重要工业价值的产品。
利用液
化天然气冷量，可以比较方便地实现气体液化。
目前已经比较成熟的技术是利用
两级压缩式制冷机，先进行液化天然气冷能的回收，然后再利用冷能完成空气液
化，得到液氧和液氮。
从成本上来看，选用液化天然气冷量进行空气液化分离，在电能消耗、水能消耗等方面都有一定的优势，相比于传统工艺可以节约20%-40%的成本。
另外，将获得的液氧收集起来利用特定的设备进行加工，还能够获得臭氧，在处理化工企业排放污水方面也具有重要作用。
1.3利用LNG冷能制取干冰
二氧化碳的液态及固态（干冰）形式，在多个领域有着重要利用。
例如可以作为灭火器的主要材料；作为制冷剂或是用于人工降雨等。
以往进行二氧化碳的液化或固化，需要使用复杂的设备系统，成本较高。
而使用液化天然气冷量则可以更加简便和更低成本的获得想要的产品。
例如，在二氧化碳液化时，传统设备需要将压力提升至3MPa以上，才能让二氧化碳气体液化；使用天然气冷量装置
只需要在常压环境下（1MPa）就可以制取液态二氧化碳。
在制取干冰时，需要在液态二氧化碳的基础上，进行提纯、减压得到最终产品，而使用液化天然气冷量只需要经过两级换热就可以获得干冰，保证了干冰的纯度，实际应用效果也会更好。
1.4利用LNG冷能保存物品
用于存储粮食的大型冷库，需要7×24h不间断的持续制冷，增加了冷库运
行费用。
使用LNG冷能进行制冷，在实现能源充分利用的同时，也带来了可观的经济效益。
如果冷库与LNG接收站的距离不远，则可以直接采用管道连接。
在管道中间增加一个阀门，用于添加载冷剂。
这样就可以让LNG接收站产生的冷能，通过管道进入到冷库内。
同时根据冷库的运行需求，借助于载冷剂进行换冷，调节至合适的温度。
既满足了冷库的粮食存储需求，又避免了冷能的浪费。
另外，在冷库的不同部位（例如冷藏室、冷冻室），所需的温度也有一定差异，通过合理布局制冷管道的走向，从而实现了对液化天然气冷能的梯级利用，大幅度提高冷能利用率。
1.5利用LNG冷能进行低温粉碎
在化工企业的生产中会产生大量不易降解的塑料、橡胶废弃物。
在处理这类垃圾时，如果直接填埋很难降解；但是焚烧处理又会释放出大量的刺激性、毒性
气体。
因此，对于这类化学废弃物的处理难度较大。
而且随着化工行业的发展，
化工废弃物的数量也在不断增加，如何进行无害化、高效化处理成为一个难题。
通过分析塑料、橡胶等化学合成物的物理特性，可以发现它们在低温环境下，整
体强度会有所降低。
通常在-40℃时，就会表现出明显的脆性；如果温度达到-100℃以上，只需要很小的冲击力，就可以让这些废弃物粉碎。
而液化天然气的
温度达到了-162℃。
先利用液化天然气的冷量使氮气液化，然后再通过向化工垃
圾喷洒液态氮的方式，以更加简便、高效和低成本的方式完成了化工垃圾的处理。
2LNG冷能利用中的关键技术
2.1LNG冷能的梯级利用技术
分离空气的温度范围是-150至-190℃，LNG的气化温度是-162℃，处于空分
温度的范围之间，二者相匹配，把空分作为LNG冷能梯级利用的第一级，能够充
分利用LNG的低温特性；LNG在第一级换热出来的温度大概在-100℃左右，而CO2的液化温度是-70℃，干冰的生成温度是-78.5℃，因此，制取液化CO2和干冰可
以作为LNG冷能梯级利用的第二级。
此后，LNG温度与环境温度仍有很大的差距，而冷库的温度范围为-60至-10℃，此温度范围正适合作为LNG冷能梯级利用的第
三级。
三级之后，LNG气化的温度差不多就是供气的温度，经供气前处理后供给
天然气用户。
LNG经低温储罐或管道出来后，经过三级冷能利用设备，温度不断
提高，同时各级换热温度匹配良好，较为充分地利用了LNG的冷能。
2.2LNG冷能的蓄冷技术
蓄冷技术的发展也是推动液化天然气冷量高效利用的一个重要动力。
其技术
原理是将液化天然气的冷量，通过物理、化学等手段存储到蓄冷剂中。
然后再通
过一定的技术措施，选择合适的时机将这些冷量释放出来，在提高冷量利用率、
保证冷量供给的连续性等方面具有显著作用。
目前应用较为广泛、储能效果较好
的蓄冷剂有聚乙烯醇-硼砂蓄冷剂、水合盐结晶蓄冷剂等。
LNG的气化过程与LNG冷能利用过程在空间和时间上的不同步问题是LNG冷
能迄今没有实现大规模集成利用的主要原因。
为此，一些专家研究利用一些相变
物质作为蓄冷剂存储LNG冷能，实现LNG冷能在时间和空间跨度上的供应。
根据
具体情况，如果液化天然气的冷量有富裕，则将富裕的冷量暂时存储到蓄冷剂中；相反，当冷量不足时，再将储存的冷量释放出来。
3LNG冷能利用的发展前景
在节能减排的背景下，液化天然气作为清洁能源在未来将会有更大的应用潜力，液化天然气冷量的价值如果能够得到更高效率和更加广泛的利用，可以创造
巨大的经济效益、社会效益。
下一步液化天然气冷能利用技术将会逐渐向一体化、智能化等方向发展。
利用智能控制系统不仅可以提高冷能利用系统的运转效率，
而且还可以进一步提高冷能转化率。
除此之外，各类新型设备的研发和应用，也将会在液化天然气冷量利用中发
挥持续的推动作用，为我国LNG冷能利用产业的可持续发展奠定扎实的基础。
4结语
在能源结构调整过程中，世界各国都在研究液化天然气冷量利用技术，特别
是美国、日本等在这一领域已经取得了较多的成果。
近年来，在国家政策支持下，像中海油等大型集团公司在液化天然气冷量利用研发方面也取得了较大的突破，
尤其是在空气液化分离、食品冷冻保存等领域，在国内已经有了较大范围的利用。
今后还要继续探究新的冷量利用技术，不断提高LNG冷能利用率，在为各个行业
带来效益的同时，也支持这一产业得到更好的发展。
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