LNG冷能回收利用過程的經濟性分析

張新昌+++呂雙雙+++鄒勝文+++陳向陽+++趙曦濛+++陳祥林

摘 要：佛山某鋁廠計劃用LNG的冷能代替風冷模塊機組為制鋁工藝中的硫酸提供冷量。對鋁廠兩種方案進行經濟分析。研究結果表明，采用LNG冷能回收系統代替常規的風冷模塊機組制冷的方案，其凈初投資費用約為87.06萬元，年節電量約為65.2萬度，年節約額約為54.55萬元，投資回收期約為1.6年。由此說明，LNG冷能回收利用可帶來巨大的經濟效益和明顯的節能效果。

關鍵詞：LNG冷能回收；初投資；節約額；投資回收期

1 概述

LNG（液化天然氣，Liquefied Natural Gas）中蘊藏著大量的冷能，1kg LNG在常溫下釋放的冷量約為830kJ～890kJ[1]。傳統工業生產中，如需利用氣態的天然氣，常用的方法就是利用海水與LNG進行熱交換，LNG氣化成為氣態的天然氣，海水將LNG氣化過程中的冷量帶走。這一過程造成了嚴重的能量浪費，若將該過程中的LNG的能量加以回收利用，則具有顯著的經濟利益和社會價值。

LNG冷量回收利用的方法有很多，如制取冷庫、發電、蓄冷[2]、液化二氧化碳、干冰、低溫破碎和粉碎、冷凍食品、空氣分離、水和污染處理等。本文研究的LNG冷量回收主要是用于冷卻制鋁工藝中的硫酸。

2 工程概況

佛山某鋁廠有兩個廠房，每個車間每天需要冷量分別為250萬大卡和300萬大卡，車間一年運行天數為350天。兩個設計方案：一是按照常規的空調系統為車間內硫酸提供冷量；二是利用LNG的冷能回收系統為車間內硫酸冷卻提供所需的冷量。車間供冷過程中，冷媒水的供回水溫度為12～20℃。LNG存儲的溫度為-162℃。

3 LNG冷能回收流程工藝

LNG冷能回收流程如圖1所示。該流程分為兩部分：LNG流程和循環水流程。

LNG流程（1-3）：LNG從儲罐流出，經過PUMP-LNG泵加壓后進入換熱器HX1中，換熱器冷端入口為溫度約-162℃的液態天然氣，出口為氣態天然氣，氣態天然氣再經管道輸送至車間燃燒利用。

循環水流程（4-7）：從水槽TANK-W流出的常溫水經過水泵PUMP-W加壓后進入換熱器HX1，常溫水進入換熱器HX1將熱量傳給低溫側的LNG，熱端水流溫度從20℃降低到12℃。降溫后的冷水進入換熱器HX2，將其冷量傳遞給需要冷卻的硫酸，再次升溫的水回到水槽，完成一個循環。

4 經濟效益分析

4.1 初投資計算

本文對兩種系統進行初投資計算，因本文所研究的系統是整個工廠制冷系統的一部分（辦公樓等仍然采用機組制冷），所以在初投資計算時不考慮變配電的造價。常規空調制冷系統的主要設備有：風冷模塊機組2臺，冷凍泵4臺（2用2備），管道閥門系統等。LNG冷能回收系統的主要設備：換熱器2臺，LNG液泵2臺（1用1備），水泵2臺（1用1備），承壓水罐和管道閥門系統。常規空調系統的配置如表1所示，初投資約為37.6萬元，LNG冷能回收系統的配置如表2所示，初投資約為124.66萬元。

4.2 LNG冷能回收的經濟效益計算

常規空調系統每天24小時運行，每個小時的耗電量按式（1）計算：

4.3 LNG冷能回收系統的投資回收期計算

常規空調系統的初投資費用為37.6萬元，LNG冷能回收系統的初投資費用為124.66萬元，則LNG冷能回收的凈投資費用為87.06萬元。投資回收=凈投資費用/節約額=1.6年。

5 結束語

通過在AspenPlus中建立LNG冷能回收系統模型，并對其進行了模擬計算，獲得流程中各個節點的狀態參數，為實際生產提供理論依據。對常規空調系統和LNG冷能回收系統的配置分別做了初投資預算，常規空調系統的初投資費用為37.6萬元，LNG冷能回收系統的初投資費用為124.66萬元，因為為工廠提供的冷量的系統是必不可少的，所以LNG冷能回收系統的凈初投資約為87.06萬元。采用LNG冷能回收系統為車間供冷后，每年的電量可減少65.2萬度，費用可減少54.55萬元，投資回收期只有1.6年。這些足以表明，LNG冷能回收利用可帶來巨大經濟效益，LNG冷能回收是一種有效的節能措施。

參考文獻

[1]徐文東，華賁，李志紅，等.LNG冷量優化集成利用技術[J].天然氣工業，2006，26（7）：127-129.

[2]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.