冷能在天然氣產(chǎn)業(yè)中循環(huán)利用的思路

加工利用與安全環(huán)保天然氣工業(yè)2008年5月冷能在天然氣產(chǎn)業(yè)中循環(huán)利用的思路毛文軍(中山菱鳥(niǎo)氣體有限公司)毛文軍.冷能在天然氣產(chǎn)業(yè)中循環(huán)利用的思路.天然氣工業(yè),2008,28(5);118-119摘要余能利用是節能科技發(fā)展的一個(gè)重要方向。隨著(zhù)LNG在世界能源結構中比重的增加,“低溫冷能這一能源形態(tài)也將商品化。如何利用“低溫冷能”已成為節能的新課題。分析了當前工業(yè)化規模使用“低溫冷能的兩個(gè)行業(yè)一空氣液化分離和LNG生產(chǎn)的現狀,提出了LNG冷能循環(huán)利用的基本思路:LNG氣化時(shí)用N2回收冷能生產(chǎn)LN2(液氮),通過(guò)槽罐反運回氣田,LN2氣化釋放冷能生產(chǎn)LNG,而N2可用于氣井回注或排空。主題詞液化天然氣低溫冷能循環(huán)利用空氣液化分離LNG冷能回收利用已成為節能領(lǐng)域廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)?？萍冀?、企業(yè)界都從自身角度對這一問(wèn)題二、冷能循環(huán)對天然氣工業(yè)的影響進(jìn)行了研究和探討,制定了不少很好的實(shí)施方案。冷能循環(huán)可使天然氣液化設備大大簡(jiǎn)化,實(shí)現筆者根據空分回收利用液氧(或液氮、液氬)冷能生井口液化外輸。集輸工藝的簡(jiǎn)化將對天然氣的開(kāi)采產(chǎn)氧、氮的實(shí)踐提出冷能在天然氣產(chǎn)業(yè)中循環(huán)利用產(chǎn)生以下幾點(diǎn)積極影響的構想。(1)省去了氣田集輸設施,可節約大量建設資金和運行管理費用,并提高開(kāi)采安全性。、冷能在天然氣產(chǎn)業(yè)中循(2)拓寬了天然氣開(kāi)采對資源條件的限制,可大環(huán)利用的路線(xiàn)幅度提高采收率。從經(jīng)濟角度看,凡是能補償鉆井費用的氣藏都具有開(kāi)采價(jià)值;從技術(shù)層面看,凡是有LNG不僅是一種優(yōu)質(zhì)清潔的燃料,而且含有氣的井都可以抽采收集。此技術(shù)特別適用于開(kāi)發(fā)中大量低溫冷能。單從量的角度計算1 kg LNG氣化小型氣藏煤層氣資源和回收枯竭報廢氣井的剩余過(guò)程中的焓增(ΔH)足夠液化2kg氧氣或氮氣。氮資源。氣是回收LNG冷能的最佳介質(zhì),它的沸點(diǎn)與LNG(3)井口液化采氣工藝適用于海上鉆井平臺。相近,又安全、廉價(jià)、易得,可以通過(guò)空氣分離隨地取因為全部采氣工作都可集中在兩條槽船上完成,完得。在LNG接收站,用氮氣作熱源,氣化LNG生產(chǎn)井后無(wú)需在鉆井平臺上增加任何設備。這樣海上氣LN2”(液氮),將LN2通過(guò)LNG槽罐反運回氣田,田特別是深海遠海氣田的開(kāi)發(fā)將發(fā)生重大變化LN2釋冷將“GNG(氣態(tài)天然氣)液化再生產(chǎn)LNG,無(wú)需建造昂貴復雜的采氣平臺;無(wú)需鋪設海底輸氣這樣就實(shí)現了冷能的循環(huán)利用。過(guò)程中的冷能損耗管道;緊急情況下(臺風(fēng)等)人員、設備的撒離,事故由大型天然氣液化廠(chǎng)生產(chǎn)的LNG補充。LN2氣化救援工作都變得異常簡(jiǎn)單,即關(guān)閉海底閥門(mén),槽船駛離即可。通過(guò)冷能循環(huán)、開(kāi)發(fā)完善井口液化采氣工后,小部分可用于GNG凈化吸附器再生,大部分可藝,可迅速提高我國海洋天然氣的開(kāi)發(fā)能力。用于回注增產(chǎn)措施。作為燃料用途的LNG和作為(4)縮短氣田開(kāi)發(fā)建設周期,做到完井試氣后即冷媒用途的LN均對純度要求不高,相互摻雜也不投產(chǎn)影響安全使用,故兩者運輸槽罐可以通用,往返重載(5)節約氣田開(kāi)發(fā)用地減心對環(huán)境的不利影響運輸,既可節約投資,又降低運輸費用中國煤化工在用戶(hù)端,替代氣CNMHG作者簡(jiǎn)介:毛文軍1945年生;1966畢業(yè)于原武漢華中工學(xué)院動(dòng)力⊥業(yè)⊥專(zhuān)業(yè),長(cháng)期從事空氣分離技術(shù)工作;現從事液氧(液氮、液氬)冷能回收利用設備(外冷式小型制氧機)的研發(fā)工作。地址:(528411)廣東省中山市民眾鎮沙仔工業(yè)園西沙路。電話(huà):(0760)5571546,13922317124。E-mail:mljohn@sina.com第28卷第5期天然氣工業(yè)加工利用與安全環(huán)保田建造液化設備或管輸設施可大大節約技術(shù)設備沿海一系列LNG接收站,站址選擇應盡量靠近已建費用和人力資源費用,改善天然氣行業(yè)員工的工作、或將建的鋼鐵基地。生活條件?？辗之a(chǎn)品綜合利用原來(lái)僅限于稀有氣體回收開(kāi)發(fā)LNG冷能回收利用技術(shù),在天然氣行業(yè)內(大部分只提氬),可降低氧氣生產(chǎn)成本5%~10%。實(shí)現冷能循環(huán)利用,可促進(jìn)我國天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。氧、氮同時(shí)利用則是更高層次上的完全綜合利用。若氧、氮同價(jià),則氧氣成本可降低2/3;氮氣半價(jià),則、冷能在空氣液化分離設備中的氧氣成本可降低1/2。氧氣生產(chǎn)成本降低將促進(jìn)氧應用前景氣進(jìn)入更廣泛的應用領(lǐng)域,如:劣質(zhì)煤、煤矸石、高爐除LNG外,空氣液化分離是冷能另一使用大媒氣,垃授,秸稈等低熱值燃料發(fā)電,普及水體增氧戶(hù)?？辗衷O備和技術(shù)經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展已日臻完技術(shù)用于水產(chǎn)養殖、污水處理等。為多行業(yè)提供全善和成熟,按傳統工藝路線(xiàn),繼續改進(jìn)的空間已十分新技術(shù)手段,注入新的發(fā)展活力。有限。目前,氧氣分離能耗(每立方米氧氣能耗)隨五、LNG衛星站的冷能回收利用裝置大小不同已降至0.4~0.5kWh,再降1%都十分困難。改變傳統工藝,引入外部冷能,根據菱鳥(niǎo)氣除國家規劃建設中的大型LNG接收站外,我國體公司的生產(chǎn)實(shí)踐制氧能耗至少可再降低15%~中小城鎮LNG衛星站建設也正在各地興起。這些20%,達到0.3~0.35kWh/m,生產(chǎn)低純氧時(shí)僅衛星站冷能回收生產(chǎn)的液氮可與煤層氣開(kāi)發(fā)企業(yè)聯(lián)0.15kwh/m目前世界最先進(jìn)的制氧機,人塔空氣合,置換成LNG自用,擴大自身供貨渠道,也促進(jìn)了壓力也不低于5kg/cm2(俗稱(chēng)全低壓制氧機),而中山煤層氣的開(kāi)發(fā)。只是其副產(chǎn)品氧氣在傳統市場(chǎng)消化菱鳥(niǎo)氣體公司研發(fā)的外冷式小型制氧機(300m3/h),不完需另找出路。入塔空氣壓力已降至3.8kg/cm2,進(jìn)一步完善后可目前各地污水處理有共性,將氧氣用于污水處降至3kg/cm2,是新一代超低壓制氧機的雛形理是一個(gè)科學(xué)的發(fā)展方向。城市污水處理現在是按外冷式制氧機還有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是分檔變負減污思路進(jìn)行的,反過(guò)來(lái),若采用增氧措施,效果會(huì )荷生產(chǎn)時(shí),總能耗呈線(xiàn)性增減,幾乎像汽車(chē)一樣可以更好。減污治理目前只能收獲“中水”和污泥(可轉化成有機肥)。增氧治污則可收獲清水、水產(chǎn)品和污隨開(kāi)隨停。在一些特殊使用條件下,這一優(yōu)點(diǎn)甚至比單位能耗更重要。泥。水體增氧凈化國外已有實(shí)例,中山菱鳥(niǎo)氣體公空分設備是LNG冷能循環(huán)利用的關(guān)鍵設備,它司也建立了一套水體微循環(huán)系統,生活水不外排,經(jīng)可以為冷能回收提供載冷介質(zhì),也將得益于利用冷過(guò)循環(huán)增氧凈化后作為冷卻水使用,結果令人滿(mǎn)意能求得巨大的發(fā)展和技術(shù)改進(jìn)空間。由此也證明增氧措施的有效性:水體清澈、魚(yú)蝦暢游。當然這還只是一個(gè)簡(jiǎn)單的試驗,成熟推廣還需四、促成鋼鐵和天然氣產(chǎn)業(yè)聯(lián)姻,做大量工作。建議環(huán)保部門(mén)組織此方面的課題研綜合利用空分氧、氮產(chǎn)品究,既可消化LNG衛星站冷能回收的副產(chǎn)品——氧氣,又可解決污水處理難題,實(shí)現既節能又治污鋼鐵行業(yè)目前是氧氣的最大用戶(hù),LNG冷能回LNG冷能回收利用不是一個(gè)簡(jiǎn)單孤立的節能收將成為氮氣的最大用戶(hù),兩者結合可使空分產(chǎn)品項目,它可以通過(guò)冷能直接利用串起一個(gè)低溫產(chǎn)業(yè)得到最大限度地綜合利用。鏈。同時(shí)還可以通過(guò)空分液化分離技術(shù)改進(jìn),擴展我國年鋼產(chǎn)量已近5×10t,按每噸鋼消耗60空氣制品(俗稱(chēng)工業(yè)氣體)應用領(lǐng)域,帶動(dòng)一個(gè)龐大m2氧氣計鋼鐵行業(yè)每年需消耗300×10°m3(折合的產(chǎn)業(yè)群。這點(diǎn)只要回顧一下50多年來(lái)氧氣煉鋼400×10t)氧。由此附產(chǎn)氮氣近1200×10°m3對鋼鐵產(chǎn)業(yè)的影響就不難理解。(約1.5×10°t),除少量得到利用外,每年至少有與熱能、電能、原子能一樣,冷能也是一種能源1.2×10t氮氣被白白排放。目前正在建設的首鋼形態(tài)搬遷工程和規劃中的中石油唐山LNG接收站同處必將中國煤化工的能源形態(tài)之后,的影響。筆者僅河北曹妃甸工業(yè)區,具備結合的充分必要條件。兩提出CNMHG想供參考者聯(lián)合建造使用空分設備,各得其所,將為我國LNG冷能回收利用創(chuàng )造一個(gè)典范。國家正在規劃(修改回稿日期2008-03-29編輯趙勤)