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生的方式及原理，并對LNG冷能在發電、空分、干冰制造、冷藏冷凍以及低溫廢棄物粉碎等領域的應用進行介紹。

液化天然氣冷能；回收利用；發電；空分

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

1 LNG冷能的回收利用

1.1 發電利用

(1)二次媒體法

二次媒體法的主要技術措施是通過基干良朗肯循環流程實現的，LNG冷能通過膨脹、蒸發、冷凝等環節后，蒸汽低壓在冷凝過程中，由于LNG冷量的影響會直接轉化成液體，從而形成循環冷凝，這種方式產生的發電量能夠達到20kW/H左右。這一技術還能夠用作載熱劑在海水蒸發過程中發揮作用，發電效率較高，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措施就是通過高壓作用使LNG膨脹，再用于循環發電。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實現回收利用。但其缺點在于冷量利用率偏低，不能大量對外做功，1tLNG冷能能夠發電20kW/ h左右。

(3)聯合法

聯合法就是結合二次媒體法與直接膨脹法兩者的優勢，最大限度優化LNG冷能利用過程和效率，提升LNG壓縮功產生的壓力，采用冷凝器使二次媒體能夠循環進行對外做功，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冷能能夠發電50kW/h。

1.2 空氣分離

LNG冷能能夠用于空氣分離作業中，分離出氮氣。低溫環境的產生原因一般都是電力驅動后產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，低溫蒸發產生的能耗都會因為蒸發溫度的降低而增加，每降低1次蒸發溫度，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，相較于傳統的消耗0.5kW/h生產1m3液氮，冷能回收能夠降低30%的電能消耗量，結合水耗的降低，液氮生產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域中，如半導體元器件生產、真空冷阱以及速凍儀器等領域。液氬空所裝置中運用預冷劑能夠最大限度利用LNG冷能和循環液氮，這種方式能夠節約氬里昴制冷機和氮透平膨脹機組，并降低能耗，還能夠減少企業成本，增加企業經濟效益。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，這于一項目以空氣作為原料，主要使用LNG冷能作為能源，設計產量每天可生產300噸液氧、300噸液氮、10噸液氬，相較于常規空分項目，LNG冷能空分項目能夠節約電能50%、節約用水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生熱交換活動，冷媒經過冷卻后就會從管道進入冷藏冷凍庫中，再經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生冷能，從而節省了大量成本和運行費用，并且能夠節約超過1/3的電能消耗。使用串聯方式設置管路行程，能夠有效發揮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，經由低溫凍結庫或者其它-60℃左右的低溫凍結裝置、-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將其粉碎。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。結合LNG冷能粉碎和資源再回收利用，是一種環保且節約資源的技術。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 結語

LNG的產銷量正不斷擔架，其冷能正發揮更廣泛的作用，回收利用前景極為廣闊，在發電、空分、干冰制造、冷藏冷凍以及廢棄物粉碎等領域都獲得了有效的應用，不斷提高對LNG冷能的研究，優化回收利用模式，充分運用LNG冷能在各個領域中，使生產向低能耗、環保化方向發展。

[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.液化天然氣冷能構成與有效利用方式分析[J].當代化工,2015(10):2357-2359.