LNG接收站冷能利用前景展望

杨薇，王同升(新地能源工程技术有限公司，河北 廊坊 065001)

0 引言

在中国社会生产对能源需求不断增大以及环保、可持续发展理念的作用下，天然气冷能利用研究一方面能够减少对于自然环境的污染，减少污染物的排放，为我国经济发展以及绿色环保事业奠定良好的基础。另一方面，LNG接收站冷能利用也能够降低天然气利用过程中的能源消耗问题，节约LNG接收站的运营成本，降低其对环境的影响，具有较高的研究价值以及应用价值。

1 LNG接收站冷能利用现状分析

根据相关调查分析，液化天然气作为清洁、高效、经济且储量丰富的一种新能源，在国家经济发展中有着十分重要的意义。近年来，中国天然气的进口量以及天然气总产量不断提高，已经投入运营的LNG接收站以及LNG工厂不断发展，为保障国家的能源安全、填补能源问题提供了重要的帮助。而在绿色生产以及环境保护等发展目标的背景下，液化天然气产业的节能减排以降低其生产成本以及提高LNG接收站冷能利用的效率为核心，这不仅关系着相关产业在中国的发展前景以及未来的发展方向，更与中国的能源安全以及能源发展战略有着密切的联系。

目前，在液化天然气生产当中，国际普遍以一亿吨消耗850千瓦时电力为主，但通过改进相关工艺，提高LNG接收站的冷能利用效率，每吨液化天然气释放的冷能相当于330千瓦时，能够大大地减少由于液化天然气气化产生的环境污染以及气化过程中的噪声污染的污染问题。特别是在近年来国家对于噪声污染、空气污染等环境污染的整治力度不断加大的背景下，天然气作为更加清洁且价格低廉的能源，LNG接收站冷能利用在促进中国能源结构调整以及产业结构转型等方面有着十分重要的意义。

冷能是指在常温状态下利用温度差所得到的能量，根据能量守恒定律以及工程热力学原理，利用温度差所得到能量被称之为冷能，而LNG接收站冷能利用则是指有效的回收利用液化天然气在气化过程中所产生的低温能量[1]。在传统液化天然气气化中，这部分能量被释放在海水中，这样不仅存在海水污染问题，更不利于能量的利用，不利于提高资源利用率。在此背景下，液化天然气冷能利用成为液化天然气产业发展的重要方向之一。而LNG接收站的冷能利用主要是依靠液化天然气与空气、海水等环境之间存在的温度差和压力差，在液化天然气从高压高温转变为常压常温的天然气时，回收储存在液化天然气中的能量的一种能量利用方式。目前LNG接收站冷能利用主要以发电、制取液态二氧化碳和干冰、空气分离、建造冷库、制冰以及建造溜冰场等应用为主要方式[2]。在众多应用方式中，液化天然气冷能利用用于发电技术一方面拥有较高的经济价值，另一方面也具有更好的稳定性，是目前LNG接收站冷能利用的常见利用方式之一，在发电技术中冷能主要有以下几种应用空间。

首先，直接膨胀法将液化天然气作为介质先进行增压，再与海水或周围环境进行置换，直接驱动机械设备发电。这种直接膨胀法的原理更加简单，且操作方便，企业的投资更少，但冷能利用率较低，仅为24%左右。其次，低温郎肯循环法。低温朗肯循环法以有机工质为介质，在亚临界条件下蒸发液化天然气，并且结合其他技术实现冷能利用。这种方法令冷能利用率能够达到50%甚至以上，但是操作具有一定的复杂性，需要进行前期投资。

2 LNG接收站冷能利用方案分析

液化天然气的主要成分为甲烷，在使用过程中其释放的冷能具有应用价值，而LNG接收站冷能利用可以通过打造与其相配套的冷能利用项目来提高LNG接收站的整体效益，提高企业的经济效益，并实现节能减排的产业目标。对此，本文从LNG接收站冷能利用项目的角度进行分析。由于不同地区以及不同LNG接收站冷能利用的规模、经济实力的不同，在建设与冷能利用配套的项目时需要更加因地制宜，但总体而言，目前我国技术较为成熟的冷能利用项目主要有以下几种。首先，空分项目。空分项目在国内外都有较为成熟的案例，具有一定的可操作性以及可执行性。冷能空分项目主要是通过空气过滤以及相关的压缩系统将液化空气进行分离，从而生产出液氧、液氮等不同的空分液体产品，是提高LNG接收站冷能利用的经济效益的一种利用项目。其次，轻烃分离项目。轻烃分离项目主要是指将液化天然气湿气中的轻烃分离出来的一种项目，它能够为我国乙烯装置提供裂解的原料，进而降低乙烯的整体生产成本，具有稳定的市场以及广阔的发展前景[3]。再次，冷能发电项目。冷能发电项目是近年来研究的热点项目之一，它一方面切合了我国节能减排以及绿色生产的需要，另一方面冷能发电项目的技术成熟度高，能够缓解我国电力紧张的问题。最后，冷库项目以及制备液态二氧化碳等项目。冷库项目具有较高的可操作性，能够利用LNG接收站本身的冷库进行处理，前期投资较少，但需要较大的冷库土地面积。而制备液态二氧化碳虽然也具有较高的可操作性，但是在实际操作中需要综合考虑二氧化碳的来源以及投资回收期等情况。

3 LNG接收站冷能利用方案分析

根据上文所述的不同项目分析，文章认为想要更加充分地利用LNG接收站中液化天然气气化产生的冷能，必须采用阶梯式方案。LNG接收站的冷能梯级利用一方面能够减少液化天然气在气化过程中的能量损失，另一方面也能够提高冷能的利用率，进而提高企业的经济效益。在实际操作中，冷能梯级式方案应当综合考虑企业的经济因素、LNG接收站的安全性因素、稳定性因素等，并且应当与接收站周边产业及接收站所在城市的发展定位、接收站本身的未来规划相融合。在冷能利用中，常见的行业为化工行业、食品行业、旅游行业以及运输行业，因此LNG接收站在设计规划冷能利用阶梯方案时应当根据接收站的前期规划以及未来发展合理进行冷能项目的规划以及布局。对此，文章分析研究如下。

3.1 干冰制取与低温冷库梯级方案

无论是干冰制取还是低温冷库都能够在食品行业有较好的发展空间以及应用前景，且干冰制取与低温冷库之间的干扰因素较少，设计人员可以将两种不同的冷能利用项目结合开展。制作干冰所需的温度约为-80 ℃，它可以先与液化天然气进行一级换热，在制取干冰后，工作人员可以通过相关工艺将液化天然气换热后的温度稳定在-30 ℃到-50 ℃，这一温度中符合低温冷库的温度要求[4]。干冰制取与低温冷库的结合一方面能够根据干冰的生产需求变化来调节干冰生产整体产量，而冷库本身需要长期稳定的用冷，因此能够与干冰的制取进行配合，具有较大的弹性操作空间。另一方面，干冰制取以及低温冷库项目的前期投资较少，冷库项目可以依托于干冰项目共同建设。

3.2 冷能发电项目与制冰项目的梯级方案

冷能发电项目本身属于清洁能源角度，与其他冷能利用项目均有较好的配合度，而制冰项目具有较高的附加价值，前期投资较小，能够快速地见到收益，二者的相互利用干扰因素较少。在实际操作中，冷能发电项目所使用的温度约为-100 ℃，工作人员可以将其与液化天然气进行换热，置换后的液化天然气温度依旧较低，此时可以通过相关工艺设计将换热后的温度保持在-70 ℃到-75 ℃，此时的温度范围可以用于冷能制冰的换热要求。对于LNG接收站冷能利用而言，冷能发电与制冰的梯级利用一方面具有广阔的市场前景，且LNG接收站不需要长距离运输，可以在当地完成消化，不需要增加额外的前期投资成本。此外，冷能发电作为常态化项目，受到季节以及其他因素影响较小，而制冰项目受到季节的影响较大，在夏季制冰项目的生产要求更高，因此，稳定的冷能发电项目能够与受季节影响较大的制冰项目相互配合，且制冰项目能够依托冷能发电项目铺设，进而减少了前期投资成本。

4 LNG接收站冷能利用保障系统分析

为了提高LNG接收站冷能利用的可利用性以及可实现性，工作人员必须加强LNG接收站冷能利用的能力，用保障系统的建设保证该系统能够稳定地发挥LNG接收站冷能利用的价值，进而提高其能源利用率。工作人员应当根据LNG接收站的整体发展规划设计冷能利用项目以及保障系统，对此，本文分析研究如下。

首先，在第一发展规划中，工作人员需要结合液化天然气能源的发展情况，按照稳步发展以及前期投资较小发展的理念规划LNG接收站冷能利用项目，并且从投资成本较低且技术成熟度较高的冷能利用项目出发，不断扩大LNG接收站的冷能利用率以及项目综合管理水平，在保证LNG接收站冷能利用运转的同时建设相关的配套项目。

其次，在LNG接收站及冷能利用项目稳定运行一段时间后，工作人员可以在原有的LNG接收站以及冷能利用项目基础上，根据实际发展情况以及接收站未来发展情况对冷能利用项目进行扩充，并不断完善相关配套的设备以及建设工程，以此来保证冷能利用率。

最后，为了保证冷能利用项目的可靠性，工作人员应当对有能力的冷能项目可靠性进行综合分析，具体包括宏观可靠性分析以及意外故障下的操作保障两个角度。其中，意外故障下的操作保障既包括与之相匹配的规章制度，也包括对员工的系统性培训以及对意外故障情况的具体分析等内容。

5 结语

综上所述，在中国新能源行业不断发展且能源问题以及环境问题不断严峻的背景下，LNG接收站冷能利用项目一方面能够提高液化天然气气化中的冷能利用率，另一方面也能够通过改变原有的冷能开发方式来降低液化天然气气化过程中对于周围环境造成的污染，是更加经济环保的解决方式。对此，文章以常见的冷能利用项目为核心，对LNG接收站冷能利用发展前景分析研究如上。