LNG 冷能利用现状及未来展望分析

■韩先友 ■新地能源工程技术有限公司，河北 廊坊 065000

LNG 指的就是液化天然气，具体而言，它就是将常规的天然气利用一系列净化处理等技术，在通过冷冻处理后转变为一种液体，这种液体的温度在零下162 摄氏度。同时，在经过处理后，也能够将天然气的体积压缩为之前的1/625。这对于远距离的对天然气进行运输具有非常重要的意义。一般情况下，在将LNG 运输到储配站后，必须要通过气化技术将其转变为气态才能够进行使用，而在进行气化处理时，大概会有840KJ/kg 的冷能释放出来。因此，进行分析研究并加强回收利用LNG 冷能具有十分重要的意义。

1 LNG冷能利用现状

冷能利用方式有直接利用和间接利用这2 种。直接利用包括海水淡化、低温发电、冷冻仓库、制造干冰、空气液化分离、轻烃分离等的方式。而间接利用则主要是指用空气分离后的液氮、液氧和液氩来低温粉碎以及冷冻食品等的方式。由东营滨海新区LNG 气化站的现状看来，主要有下列几种:

(1)冷能回收用于低温发电

由LNG 利用方式的不同可以有不同的循环系统，而用LNG 冷能来改良现有各种的发电动力循环系统，可以提高效率从而增加发电量，如有利用LNG 冷却燃气轮机进气的发电系统;有采用相对独立的低温动力循环方法来发电的，如直接膨胀法、二次冷媒法、联合循环法等方法;有带二氧化碳液化回收操作的燃气发电系统。

(2)冷能回收用于空气液化分离

同传统的空气分离流程方法相比，高品质的LNG 低温冷能能够有效降低单位耗电量，从而节省大量能量。迄今为止有多种利用LNG 进行空气分离的方式，而目前主要采用的3 种方式则是LNG 冷却循环氮气、LNG 冷却循环空气以及通过空气分离装置联合运行的LNG 发电系统。第一种LNG 冷却循环氮气系统的能耗可节省至少50%以上，可节约近70%的冷却水;第二种LNG 冷却循环空气系统单位液态产品的电力消耗降低了50%左右，并且流程组织更简易;第三种通过空气分离装置联合运行的LNG 发电系统则可以使电力耗能降低60%～73.5%。

(3)冷能回收用于食品冷冻

以往传统冷库都是采用多级压缩制冷装置，这使得电力损耗很大。而将回收LNG 冷能用于冷库不仅可以不用制冷机，节约了大笔的初投资成本和运行费用，还可节约30%以上的电力，经济效益明著。而利用LNG 冷能的冷库流程在冷媒运行中是否有相变运行分为2 种，即冷媒无相变运行的流程和冷媒发生相变的流程。前者特点是流程简易、设备简单并且控制方便，但缺点是在冷库负荷不变的前提下，该流程中的冷媒流量较大;后者特点是冷媒流量小，但流程和设备较复杂以及控制较难，相变运行使得设备气态管路直径较大，相应的换热器尺寸也需较大。

2 冷能回收的其他应用及前景

(1)LNG 冷能可用于低温粉碎技术。该技术一般较多地用于城市废弃或销毁的垃圾、工业废弃物、医药和食品类物质、合成树脂及含水分和油分的物料等。

(2)LNG 冷能可用于液体二氧化碳和干冰生产。LNG 冷能很容易获得所需的低温，可将液化装置的工作压力降低至约0.9MPa，相比于传统的液化工艺负荷大为降低，电力能耗下降为原来的30%～40%。

(3)LNG 冷能可用于轻烃回收。LNG 湿气一般含有10%以上质量分数的轻烃，而未来我国LNG 的进口量中湿气将占有相当大的比重。从而用较低的成本将湿气中的轻烃资源分离出有利于对资源的综合优化利用，来缓解我国短缺石油资源的局势。

(4)LNG 冷能可用于制冰与空调。科研人员主要研究了把水作为中间冷媒的LNG 冷能的中央空调系统，并数值分析了以乙二醇为中间冷媒的汽车空调系统。

(5)LNG 冷能可用于海水淡化方面。日本和美国有相关研究发表了间接冷冻法海水淡化流程。而日本、泰国、美国、意大利等都对直接法海水淡化装置有研究报道，如意大利Antonelli 给出的根于正丁烷的利用LNG 进行直接冷冻法淡化海水的工艺，即ORC+SRF 流程。

(6)LNG 冷能可用于相变蓄能。学者们已经开展了克服常规的冷能转移系统能量消耗的冷能转移相变蓄冷装置的研究。

3 LNG冷能利用中存在的问题

由LNG 每日东营滨海新区LNG 气化站现状来看，其中主要存在以下问题:

(1)利用进展缓慢，利用方式单一。虽然目前LNG 冷能的利用范围十分广泛，但是，许多项目还处于规划和建设之中，实施工程不能与运营储配站相适应，做到同步进行。而且LNG 冷能在利用方式上非常单一，因为技术的限制，LNG 冷能在开发和利用中不够充分和全面，利用效率非常低下。

(2)供气工艺技术落后。在使用天然气供气前，通常需要用低温泵把压力系数较低的LNG 压力升高，再通过加热和气化技术的处理后使天然气进入到管网中。经过大量的实践研究发现，在LNG 达到大于8MPa 压力的时候，可以将约2/3 的冷能转化成压力。但因目前的工艺技术不够先进，在转化的过程中，并不能使资源得到充分的利用，从而产生较大的能源损耗和浪费，使得LNG 冷能的利用率下降。

(3)LNG 储配站和卫星站气化需求上与冷能用户需求在时间和空间上的不同步。

时间上的不同是指因为下游的燃气需求量跟昼夜变化以及季节息息相关，随着昼夜和季节的变化而产生波动，这从而导致了储配站在气化负荷的需求上出现较大的变化和浮动。然而，这种下游燃气的需求量和冷能用户对于冷能负荷的需求变化规律不相符，难以同步进行。而LNG 的储配站在设计和规划的时候并没有考虑到冷能用户的因素，这就造成了时间上的不同步。而空间上的不同步指的是储配站在设计和规划中并没有考虑到相关的实际利用项目，所设立的储配站或是卫星站面积十分有限，使得大规模的冷能利用设想难以实现。

4 LNG冷能利用的发展举措及展望

(1)积极进行相关的规划

在进行LNG 冷能利用技术的研究和开发过程中，要对各方面的因素进行合理的考虑和规划，综合各方面的因素并对用户、LNG 储配站、LNG 卫星站进行科学的调查，排除困难和阻挠，最大限度地提升LNG冷能的利用效率，避免能源浪费。例如，唐山的曹妃甸循环工业区在此方面就很成功，在LNG 冷能制备基地，既有中石化、中石油以及首钢等大型的国有企业参与，又有唐山市、曹妃甸经济区地方政府规划、招商引资的各种国有、民营、外资企业添砖加瓦。各方组织相互合作，同时又相互制约，极大地加速基地建设的发展又提高了基地建设的效益。

(2)开发利用新的利用领域

一味从旧不行，必须对可以利用LNG 冷能技术的新领域进行研究和拓展。目前对于LNG 冷能的运用相对单一，不能使得大量的LNG 冷能得到全面的利用，只有不断地开发出高效率的、创新型的、附加值更高的LNG 冷能技术才能推动冷能产业的全面的、多元的较快发展。

(3)积极研究和利用政府的相关扶持政策

因为考虑到LNG 冷能技术所存在的巨大潜力，政府对于相关研究的扶持力度很大。LNG 冷能的利用可以产生较高的社会和经济效益，应用冷能技术的相关产业要充分利用政府的政策，努力争取到相关的政府扶持，积极进行相关技术研究和开发，促进LNG 冷能利用项目的发展。

5 结束语

综上所述，从30 万方每日东营滨海新区LNG 气化站来看，加强对LNG 冷能的科学合理利用能够有效推动社会的发展，但是因为技术限制，LNG 冷能利用中还存在诸多问题，对此，我们必须要加强探索研究，在促进LNG 冷能利用效率提高的同时也要不断开发LNG 冷能利用的新领域，从而将LNG 冷能的价值充分发挥出来。

［1］李桂春，张玉萍，倪利杰，等.浅谈我国LNG 冷能利用技术的应用与发展［J］.中国石油和化工标准与质量，2013，3:258.

［2］徐文东，段娇，陈运文，等.液化天然气冷能利用技术及其产业化进展［J］.天然气化工(C1 化学与化工)，2013，5:79 -84.