LNG气化站冷能利用方式的探讨

第27卷第1期煤气与热力Vol. 27 No.12007年1月CAS & HEATJan. 2007液化天然气LNG气化站冷能利用方式的探讨焦琳'，王烜’，段常贵'，聂廷哲”(1.哈尔滨工业大学深圳研究生院，广东深圳518033; 2. 深圳中燃哈工大燃气技术研究院，广东深圳518033)摘要:随着LNG用量的持续增长，气化产生的冷量也相继增多,回收利用这部分冷能具有可观的经济和社会效益。通过分析LNG冷能利用的概况及LNG气化站的特点,确定了比较适合气化站冷能利用的3种方式:低温集中式空调系统冷源、冷库冷源与小型冷热电三联产系统相结合。关键词:液化天然气;气化站; 冷能利用中图分类号: TU996文献标识码: B文章编号: 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项目也都在投资策划中。截至2020年,我国近10 a来，液化天然气(LNG)技术在我国日益LNG的年进口量将超过6000x10* V/a,使天然气受到重视,相继建成了多套生产装置,已建成天然气在一次能源消费中所占的比例上升到8%以上。液化工厂有上海的LNG事故调峰站、河南中原天然与此同时, LNG气化站也得到了长足的发展。气液化工厂和新疆天然气液化工厂等1.21。同时我LNG气化站是- -种小型的LNG接收和气化设施，用国也在积极引进液化天然气,开拓能源供应渠道多于接收从LNG终端接收站或液化装置通过专用汽元化。我国引进LNG三大项目一一广东、福建、上车槽车或铁路槽车运来的LNG,经气化加臭后,通海LNG项目近来均获重要进展。其中广东大鹏湾过管网供应给用户， 没有液化能力4。我国的山LNG接收站已于2006年6月底建成投产,规模为东 、江苏、河南、浙江和广东等省的一些城镇相继建370x10*Va。此外，江苏如东、辽宁大连等城市的设了气化站,向居民或企业供应天然气。从2000年第27卷第1期煤气与热力www. watergasheat. com开始，淄博、青岛、广东龙川、浙江余姚、江苏姜堰等3LNG气化站的冷能利用城市的气化站相继建成投产，至今已建成逾80座3.1用作低温 集中式空调系统冷源LNG气化站。低温集中式空调系统是指系统运行时送风温度通常生产1 t LNG的动力及公用设施耗电量约≤11 C的空调系统。低温送风系统与常规空调系850kW●h,而在LNG接收站,一般又需将LNG通统相比,在技术上有了很大进步,其造价降低，运行过气化器气化后使用,气化时放出很大的冷量,其值费用降低，电力需求小，空气品质优良，人体舒适感约830 kJ/kg'5]。若LNG拥有的冷能以100%的效提高。率转化为电力,那么1 t LNG的冷能相当于230 kW利用LNG的潜热或显热直接与空气进行换热●h电。回收这部分可用冷能,不仅有效利用了能时,换热温差达到160 C左右，容易造成空气中水蒸源，而且减少了机械制冷大量的电能消耗,具有可观气、CO2等气体的冻结,阻塞换热器流道,无法正常的经济效益和社会效益。工作,从安全角度以及空调环境所要求的温度和湿LNG气化过程中,其释放的冷能可采用直接或度来看都是不可行的。因此必须考虑通过中间冷介间接的方法加以利用'6]。直接利用方法有冷能发质来降低换热温差，即将LNG的冷量先转移至低凝电、空气液化分离、冷冻仓库、制造液化二氧化碳、海固点的中间冷介质上,再通过冷介质的循环把冷量水淡化、空调和低温养殖栽培等;间接利用方法有用传递给需要冷却的空气,尽量减小传热温差。由于空分得到的液氮、液氧来进行低温破碎、污水处理、LNG气化站冷量产生的不均匀性,在利用气化冷量低温医疗等。其中,LNG冷能用于发电是目前LNG作为集中式空调的冷源时,必须用到蓄冷技术,把冷冷能利用的主要方式，且技术较为成熟。在我国,深量储存起来。利用LNG冷能的低温中央空调系统圳大鹏“冰雪大世界”拟利用广东LNG大型接收站见图1。冷能。福建LNG莆田接收站计划利用LNG气化冷能，并进行了相关项目的招标工作。目前,有关小型气态天然气_乙二醇冷冻水新风。回气化站冷能利用的报道几乎是空白。空2 LNG气化站的特点为|热①建设投资规模小。一个可供6x10*户居告管间民用气的气化站需投资500x 10*元左右,可大大减循环泵少发展城镇燃气对资金的需求。LNG-0JhoJ三通阀空气处理设备②建设期短。一般0.5 a左右就可建成投图1利用LNG冷能的低温集中式空调系统③可实现多气源供气, 从而提高供气的可靠Fig.' 1 Low-temperature central air-conditioning systemusing LNG cold energy性。④具有调峰功能。 建LNG气化站,可省去城在图1中,LNG通过换热器1气化成气态天然镇供气系统中的调峰设施，节省管网建设造价。气,然后再通过计量、加臭等过程后供城市工业、商⑤设计、制造、安装以及陆上运输技术已成业以及居民用户使用。乙二醇和ING在换热器1熟,绝热技术的发展大大提高了LNG运输、储存和中完成冷量交换,经过蓄冷槽时把冷量储存起来,待使用的安全性和经济性，促进了LNG气化站的迅速用户需用冷量时,蓄冷槽又释放冷量供用户使用。由于液化天然气温度过低,在选用蓄冷剂时,要保证发展。LNG气化站规模的大小一- 般根据用户的规模其有较低的凝固点，又要有较强的蓄冷能力。综合而定,用户用气量大,则气化站规模就大,相应产生考虑各种因素,选用乙二醇溶液作为蓄冷剂。为了的冷量也就多;反之,冷量就少。已建成的气化站的防止换热器2被冻坏，还需在蓄冷槽和换热器2之气化量也是随时间而变化的,具有年、月、日、小时不间设置旁通管。冷冻水与乙二醇在换热器2中换热均匀性。因此在选择冷能利用方案和建立冷能利用后将冷量传递给需要降温的空气。新风和回风混合系统时,要充分考虑这些特点，以更加合理地利用冷后通过换热器3,再经过除湿、过滤等处理达到室内能。空气质量要求,送人室内。www. watergasheat. com焦琳,等:LNG 气化站冷能利用方式的探讨第27卷第1期该系统有以下4种工作模式: .机之类的备用发电设施。考虑到气化站自身气源的①单蓄冷:低温集中式空调不工作，只有充足性,为保证站厂用电可靠性及操作控制室的空LNG气化放出冷量,蓄冷槽蓄冷,工作的只有换热调及供暖需要,可选取合适的燃气轮机建立小型冷器1和蓄冷槽。热电三联产(CCHP)系统,见图3。②单融冰: LNG不气化,蓄冷槽只把本身储LNG压气机燃气轮机存的冷量释放出来供低温集中式空调使用。=电负荷③边蓄边供:换热器 1、蓄冷槽和换热器2同时工作,但LNC气化释放冷量大于低温集中式空调负荷,多余的冷量通过蓄冷槽储存起来。直燃型溴化锂吸收式空调机组④边供边融:换热器1、蓄冷槽和换热器2同上士冷负荷时工作,但LNG气化释放冷量不足以满足低温集中气态天然气一热负荷式空调负荷，于是蓄冷槽就释放自身冷量满足低温图3利用LNG冷能的燃气轮机冷热电联产系统集中式空调冷量。Fig.3 Gas turbine CCHP system using LNG cold energy3.2用作冷库冷源根据文献[7],燃气轮机进口空气温度对系统冷库是在特定的温度和相对湿度条件下,对食出力的影响很大。随着燃气轮机进口空气温度的降品、工业原料等进行加工或储存的建筑物。利用低，系统出力明显提高。尤其是当环境温度高于30LNG冷能的冷库系统(见图2)流程与低温集中式空C时,空气温度每降低10 C,系统出力平均增加调冷能利用系统相似，不同的是冷库库房温度--般10%。空气温度为30 C时的系统出力仅为5 C时;为-60~ -25 C ,换热温差要小一些。的75%。这是由于环境温度的升高使空气的密度气态天然气乙二醇氨液减小，空气质量流量下降引起输出功率的下降,效率冷随进口空气温度的变化也较大。当环境温度由30却C降低到5 C时,系统效率增加近4%。循环泵氨泵备参考文献:[1] 吴佩英LNG汽车加气站技术的发展与应用[J].煤气与热力,2003 ,23( 10) :629 - 630.图2利用LNG冷能的冷库系统[2]朱万美， 王湘宁城镇燃气气源的选择[J].煤气与Fig.2 Cold store ayetem using LNG cold energy热力,2005 ,25(4):48 -51.通过换热，LNG气化成气态天然气供用户使.[3程文龙,余金宁,陈则韶回收PAFC废热与LNG冷能的用,乙二醇通过换热器获得冷量,并将其储存在蓄冷动力循环分析[J].低温工程,2005 ,145(3) :56 -59.槽中,满足冷库用冷需要。为了保证冷库的制冷品[4] 先智伟， 谢箴.世界LNG装置现状与发展[J].天然质,气化冷量必须先经过一- 种中间载冷剂再传递给气与石油,2005 ,23<2):6-9.氨液,然后再供用户使用。该过程表明气化所得冷[5朱刚,顾安忠液化天然气冷能的利用[J].能源工量必须经过蓄冷系统,故工作模式只有3种:单蓄程,1999,(3):1-2.[6]朱文建,张同，王海华液化天然气冷能利用的原理及冷、单融冰、蓄冷融冰同时进行。方法[J].煤气与热力,1998,18(2):33 -35.本循环中蓄冷槽的采用不但可以弥补LNG气[n] 王强，厉彦忠 基于液化天然气冷能的燃气轮机发电化站冷量不均,而且加快了初冷速度,使得库房温度循环[J].西安交通大学学报,2003 ,37(5) :531 -534.稳定,冷却设备不需要化霜,降低了基建造价和氨液泄漏量,也保证了冷藏产品的品质。作者简介:焦琳(1983- )， 女，江苏邳州人，硕士生，主要 研究方向为LNG气化站冷能利通过初步计算,冷量回收效率已达到40%左用。右,可作为气化站冷能利用的一个重要研究方向。电话:134809652023.3同小型冷 热电三联产系统相结合E - mail:alinjiao20@ 126. com对LNG气化站,一般在设计时会设计柴油发电收稿日期:2006-05-12;修回日期:2006 - 10-27