LNG氣化站冷能利用方式的探討

第27卷第1期煤氣與熱力Vol. 27 No.12007年1月CAS & HEATJan. 2007液化天然氣LNG氣化站冷能利用方式的探討焦琳'，王烜’，段常貴'，聶廷哲”(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院，廣東深圳518033; 2. 深圳中燃哈工大燃氣技術(shù)研究院，廣東深圳518033)摘要:隨著(zhù)LNG用量的持續增長(cháng)，氣化產(chǎn)生的冷量也相繼增多,回收利用這部分冷能具有可觀(guān)的經(jīng)濟和社會(huì )效益。通過(guò)分析LNG冷能利用的概況及LNG氣化站的特點(diǎn),確定了比較適合氣化站冷能利用的3種方式:低溫集中式空調系統冷源、冷庫冷源與小型冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統相結合。關(guān)鍵詞:液化天然氣;氣化站; 冷能利用中圖分類(lèi)號: TU996文獻標識碼: B文章編號: 1000 - 4416(2007)01 -0021 -03Discussion on Modes of Cold Energy Utilization in LNGVaporizing StationJIAO Lin'，WANG Xuan'，DUAN Chang-gui'，NE Ting-zhe2(1. Shenzhen Graduate School ，Haerbin Institute of Technology，Shenzhen 518033, China;2. Shenzhen CG HIT Gas Technology Institute, Shenzhen 518033, China)Abstract: With the lasting growth of LNG consumption, the cold energy produced from vaporizingprocess increases too. The recovery and utilzation of this cold energy have a considerable economic andsocial benefit. By analyzing the utilization situation of LNG cold energy and the characteristics of LNG va-porizing station, the three modes suitable for utilization of the vaporizing station cold energy are deter-mined, including cold source for low-temperature central air-conditioning system， cold source for coldstore and utilization for small-scale combined cooling ，heat and power system.Key words: LNG; vaporizing station; cold energy utilization1概述LNG項目也都在投資策劃中。截至2020年,我國近10 a來(lái)，液化天然氣(LNG)技術(shù)在我國日益LNG的年進(jìn)口量將超過(guò)6000x10* V/a,使天然氣受到重視,相繼建成了多套生產(chǎn)裝置,已建成天然氣在一次能源消費中所占的比例上升到8%以上。液化工廠(chǎng)有上海的LNG事故調峰站、河南中原天然與此同時(shí), LNG氣化站也得到了長(cháng)足的發(fā)展。氣液化工廠(chǎng)和新疆天然氣液化工廠(chǎng)等1.21。同時(shí)我LNG氣化站是- -種小型的LNG接收和氣化設施，用國也在積極引進(jìn)液化天然氣,開(kāi)拓能源供應渠道多于接收從LNG終端接收站或液化裝置通過(guò)專(zhuān)用汽元化。我國引進(jìn)LNG三大項目一一廣東、福建、上車(chē)槽車(chē)或鐵路槽車(chē)運來(lái)的LNG,經(jīng)氣化加臭后,通海LNG項目近來(lái)均獲重要進(jìn)展。其中廣東大鵬灣過(guò)管網(wǎng)供應給用戶(hù)， 沒(méi)有液化能力4。我國的山LNG接收站已于2006年6月底建成投產(chǎn),規模為東 、江蘇、河南、浙江和廣東等省的一些城鎮相繼建370x10*Va。此外，江蘇如東、遼寧大連等城市的設了氣化站,向居民或企業(yè)供應天然氣。從2000年第27卷第1期煤氣與熱力www. watergasheat. com開(kāi)始，淄博、青島、廣東龍川、浙江余姚、江蘇姜堰等3LNG氣化站的冷能利用城市的氣化站相繼建成投產(chǎn)，至今已建成逾80座3.1用作低溫 集中式空調系統冷源LNG氣化站。低溫集中式空調系統是指系統運行時(shí)送風(fēng)溫度通常生產(chǎn)1 t LNG的動(dòng)力及公用設施耗電量約≤11 C的空調系統。低溫送風(fēng)系統與常規空調系850kW●h,而在LNG接收站,一般又需將LNG通統相比,在技術(shù)上有了很大進(jìn)步,其造價(jià)降低，運行過(guò)氣化器氣化后使用,氣化時(shí)放出很大的冷量,其值費用降低，電力需求小，空氣品質(zhì)優(yōu)良，人體舒適感約830 kJ/kg'5]。若LNG擁有的冷能以100%的效提高。率轉化為電力,那么1 t LNG的冷能相當于230 kW利用LNG的潛熱或顯熱直接與空氣進(jìn)行換熱●h電?；厥者@部分可用冷能,不僅有效利用了能時(shí),換熱溫差達到160 C左右，容易造成空氣中水蒸源，而且減少了機械制冷大量的電能消耗,具有可觀(guān)氣、CO2等氣體的凍結,阻塞換熱器流道,無(wú)法正常的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。工作,從安全角度以及空調環(huán)境所要求的溫度和濕LNG氣化過(guò)程中,其釋放的冷能可采用直接或度來(lái)看都是不可行的。因此必須考慮通過(guò)中間冷介間接的方法加以利用'6]。直接利用方法有冷能發(fā)質(zhì)來(lái)降低換熱溫差，即將LNG的冷量先轉移至低凝電、空氣液化分離、冷凍倉庫、制造液化二氧化碳、海固點(diǎn)的中間冷介質(zhì)上,再通過(guò)冷介質(zhì)的循環(huán)把冷量水淡化、空調和低溫養殖栽培等;間接利用方法有用傳遞給需要冷卻的空氣,盡量減小傳熱溫差。由于空分得到的液氮、液氧來(lái)進(jìn)行低溫破碎、污水處理、LNG氣化站冷量產(chǎn)生的不均勻性,在利用氣化冷量低溫醫療等。其中,LNG冷能用于發(fā)電是目前LNG作為集中式空調的冷源時(shí),必須用到蓄冷技術(shù),把冷冷能利用的主要方式，且技術(shù)較為成熟。在我國,深量?jì)Υ嫫饋?lái)。利用LNG冷能的低溫中央空調系統圳大鵬“冰雪大世界”擬利用廣東LNG大型接收站見(jiàn)圖1。冷能。福建LNG莆田接收站計劃利用LNG氣化冷能，并進(jìn)行了相關(guān)項目的招標工作。目前,有關(guān)小型氣態(tài)天然氣_乙二醇冷凍水新風(fēng)?；貧饣纠淠芾玫膱蟮缼缀跏强瞻??？? LNG氣化站的特點(diǎn)為|熱①建設投資規模小。一個(gè)可供6x10*戶(hù)居告管間民用氣的氣化站需投資500x 10*元左右,可大大減循環(huán)泵少發(fā)展城鎮燃氣對資金的需求。LNG-0JhoJ三通閥空氣處理設備②建設期短。一般0.5 a左右就可建成投圖1利用LNG冷能的低溫集中式空調系統③可實(shí)現多氣源供氣, 從而提高供氣的可靠Fig.' 1 Low-temperature central air-conditioning systemusing LNG cold energy性。④具有調峰功能。 建LNG氣化站,可省去城在圖1中,LNG通過(guò)換熱器1氣化成氣態(tài)天然鎮供氣系統中的調峰設施，節省管網(wǎng)建設造價(jià)。氣,然后再通過(guò)計量、加臭等過(guò)程后供城市工業(yè)、商⑤設計、制造、安裝以及陸上運輸技術(shù)已成業(yè)以及居民用戶(hù)使用。乙二醇和ING在換熱器1熟,絕熱技術(shù)的發(fā)展大大提高了LNG運輸、儲存和中完成冷量交換,經(jīng)過(guò)蓄冷槽時(shí)把冷量?jì)Υ嫫饋?lái),待使用的安全性和經(jīng)濟性，促進(jìn)了LNG氣化站的迅速用戶(hù)需用冷量時(shí),蓄冷槽又釋放冷量供用戶(hù)使用。由于液化天然氣溫度過(guò)低,在選用蓄冷劑時(shí),要保證發(fā)展。LNG氣化站規模的大小一- 般根據用戶(hù)的規模其有較低的凝固點(diǎn)，又要有較強的蓄冷能力。綜合而定,用戶(hù)用氣量大,則氣化站規模就大,相應產(chǎn)生考慮各種因素,選用乙二醇溶液作為蓄冷劑。為了的冷量也就多;反之,冷量就少。已建成的氣化站的防止換熱器2被凍壞，還需在蓄冷槽和換熱器2之氣化量也是隨時(shí)間而變化的,具有年、月、日、小時(shí)不間設置旁通管。冷凍水與乙二醇在換熱器2中換熱均勻性。因此在選擇冷能利用方案和建立冷能利用后將冷量傳遞給需要降溫的空氣。新風(fēng)和回風(fēng)混合系統時(shí),要充分考慮這些特點(diǎn)，以更加合理地利用冷后通過(guò)換熱器3,再經(jīng)過(guò)除濕、過(guò)濾等處理達到室內能?？諝赓|(zhì)量要求,送人室內。www. watergasheat. com焦琳,等:LNG 氣化站冷能利用方式的探討第27卷第1期該系統有以下4種工作模式: .機之類(lèi)的備用發(fā)電設施?？紤]到氣化站自身氣源的①單蓄冷:低溫集中式空調不工作，只有充足性,為保證站廠(chǎng)用電可靠性及操作控制室的空LNG氣化放出冷量,蓄冷槽蓄冷,工作的只有換熱調及供暖需要,可選取合適的燃氣輪機建立小型冷器1和蓄冷槽。熱電三聯(lián)產(chǎn)(CCHP)系統,見(jiàn)圖3。②單融冰: LNG不氣化,蓄冷槽只把本身儲LNG壓氣機燃氣輪機存的冷量釋放出來(lái)供低溫集中式空調使用。=電負荷③邊蓄邊供:換熱器 1、蓄冷槽和換熱器2同時(shí)工作,但LNC氣化釋放冷量大于低溫集中式空調負荷,多余的冷量通過(guò)蓄冷槽儲存起來(lái)。直燃型溴化鋰吸收式空調機組④邊供邊融:換熱器1、蓄冷槽和換熱器2同上士冷負荷時(shí)工作,但LNG氣化釋放冷量不足以滿(mǎn)足低溫集中氣態(tài)天然氣一熱負荷式空調負荷，于是蓄冷槽就釋放自身冷量滿(mǎn)足低溫圖3利用LNG冷能的燃氣輪機冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統集中式空調冷量。Fig.3 Gas turbine CCHP system using LNG cold energy3.2用作冷庫冷源根據文獻[7],燃氣輪機進(jìn)口空氣溫度對系統冷庫是在特定的溫度和相對濕度條件下,對食出力的影響很大。隨著(zhù)燃氣輪機進(jìn)口空氣溫度的降品、工業(yè)原料等進(jìn)行加工或儲存的建筑物。利用低，系統出力明顯提高。尤其是當環(huán)境溫度高于30LNG冷能的冷庫系統(見(jiàn)圖2)流程與低溫集中式空C時(shí),空氣溫度每降低10 C,系統出力平均增加調冷能利用系統相似，不同的是冷庫庫房溫度--般10%?？諝鉁囟葹?0 C時(shí)的系統出力僅為5 C時(shí);為-60~ -25 C ,換熱溫差要小一些。的75%。這是由于環(huán)境溫度的升高使空氣的密度氣態(tài)天然氣乙二醇氨液減小，空氣質(zhì)量流量下降引起輸出功率的下降,效率冷隨進(jìn)口空氣溫度的變化也較大。當環(huán)境溫度由30卻C降低到5 C時(shí),系統效率增加近4%。循環(huán)泵氨泵備參考文獻:[1] 吳佩英LNG汽車(chē)加氣站技術(shù)的發(fā)展與應用[J].煤氣與熱力,2003 ,23( 10) :629 - 630.圖2利用LNG冷能的冷庫系統[2]朱萬(wàn)美， 王湘寧城鎮燃氣氣源的選擇[J].煤氣與Fig.2 Cold store ayetem using LNG cold energy熱力,2005 ,25(4):48 -51.通過(guò)換熱，LNG氣化成氣態(tài)天然氣供用戶(hù)使.[3程文龍,余金寧,陳則韶回收PAFC廢熱與LNG冷能的用,乙二醇通過(guò)換熱器獲得冷量,并將其儲存在蓄冷動(dòng)力循環(huán)分析[J].低溫工程,2005 ,145(3) :56 -59.槽中,滿(mǎn)足冷庫用冷需要。為了保證冷庫的制冷品[4] 先智偉， 謝箴.世界LNG裝置現狀與發(fā)展[J].天然質(zhì),氣化冷量必須先經(jīng)過(guò)一- 種中間載冷劑再傳遞給氣與石油,2005 ,23<2):6-9.氨液,然后再供用戶(hù)使用。該過(guò)程表明氣化所得冷[5朱剛,顧安忠液化天然氣冷能的利用[J].能源工量必須經(jīng)過(guò)蓄冷系統,故工作模式只有3種:單蓄程,1999,(3):1-2.[6]朱文建,張同，王海華液化天然氣冷能利用的原理及冷、單融冰、蓄冷融冰同時(shí)進(jìn)行。方法[J].煤氣與熱力,1998,18(2):33 -35.本循環(huán)中蓄冷槽的采用不但可以彌補LNG氣[n] 王強，厲彥忠 基于液化天然氣冷能的燃氣輪機發(fā)電化站冷量不均,而且加快了初冷速度,使得庫房溫度循環(huán)[J].西安交通大學(xué)學(xué)報,2003 ,37(5) :531 -534.穩定,冷卻設備不需要化霜,降低了基建造價(jià)和氨液泄漏量,也保證了冷藏產(chǎn)品的品質(zhì)。作者簡(jiǎn)介:焦琳(1983- )， 女，江蘇邳州人，碩士生，主要 研究方向為L(cháng)NG氣化站冷能利通過(guò)初步計算,冷量回收效率已達到40%左用。右,可作為氣化站冷能利用的一個(gè)重要研究方向。電話(huà):134809652023.3同小型冷 熱電三聯(lián)產(chǎn)系統相結合E - mail:alinjiao20@ 126. com對LNG氣化站,一般在設計時(shí)會(huì )設計柴油發(fā)電收稿日期:2006-05-12;修回日期:2006 - 10-27