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1、设计制造 文章编号:100929425(2003)0320026205空分装置利用LNG冷量的热力学分析林文胜,顾安忠,鲁雪生,汪荣顺(上海交通大学制冷与低温工程研究所,上海市华山路1954号 200030) 摘要:简介了LNG冷量用于空分装置的实际例子及其节能效果;从空分装置液化率改变和压力改变两方面对利用LNG冷量的空分装置进行了热力学分析;最后指出,空分装置利用LNG冷量可达到多产液体、节省投资和运行费用的效果。关键词:空分设备;液化天然气;冷量;热力学分析;中图分类号:TB61文献标识码:AThermodynamicanalysisofLNGcoldutil
2、izedbyairseparationunitsLinWen2sheng,GuAn2zhong,LuXue2sheng,WangRong2shun(RefrigerationandCryogenicEngineeringInstituteofShanghaiJiaoTongUniversity,1954HuaShanRoad,Shanghai200030)Abstract:TheexampleofLNGcoldapplicabletoairseparationunitsandtheenergy2savingeffectsaredescribedinbrief.Theai
3、rseparationunitsemployingLNGcoldareanalyzedthermodynamicallyintermsofthechangesinliquefyingrateandpressureofairseparationunitsseparately.FinallythepaperillustratesthatutilizationofLNGcoldbyairseparationunitscanresultinmoreliquidcapacityandlessexpenditureoncapitalandoperation.Keywords:Air
4、separationunit(ASU);Liquefiednaturalgas(LNG);Cold;Thermodynamicanalysis;Exergy1LNG在我国的应用前景快增长,但相对需求的增长仍有一定距离。尤其是我国能源生产和消费的地理布局处于不平衡的状近年来,我国天然气探明储量大幅增长,至123况,东南沿海经济发达地区的一次能源生产量与消2001年底累计探明天然气储量超过3×10m,其费量不成比例,该地区的能源供需矛盾十分突出。中“九五”期间平均年新增探明储量23019×109m3。同时,我国天然气的产量也在稳步增长,根据我国能源分布和消费的现状,在沿海发
5、达地区2001年达到外供气量约2815×109m3。根据“十五”率先使用进口液化天然气(LNG),将有效缓解该规划,我国天然气产量发展目标为2005年达到地区能源供需矛盾,优化能源消费结构,解决日趋(50～55)×109m3。与此同时,一批长距离输气管严重的环境污染问题。道正在建设或即将开工,成为连接产地和市场的纽世界液化天然气工业历经几十年的发展,现已带,“西气东输”则是其中最重大的工程。预计相当成熟。自1980年以来,世界LNG贸易量每年2010年,天然气在能源总需求构成中的比重约为以平均8%的速度增长,现已占世界天然气总贸易93量的25%(在20世纪70年代只占5
6、%)。1998年6%,需求量将达到90×10m。2020年需求量将达93世界LNG贸易量为92×109m3,到2000年LNG贸到200×10m。93[1]可以看出,虽然我国天然气产量在今后会有较易量已达134×10m(见图1)。技术的成熟和收稿日期:2003201222作者简介:林文胜(1967— ),男,副教授,2000年获上海交通大学制冷及低温专业博士学位,主要从事气体液化分离储运及应用方面的研究与教学工作。·26·CryogenicTechnology№32003深冷技术 2003年第3期林文胜,顾安忠等:空分装置利用LNG冷量的热力学分析设计制造贸易的发达已使
7、LNG价格降至合理的水平。目前,压力p下由热不平衡引起的低温 ext和环境温度下日本、韩国、美国等均进口大量的LNG。因此,无由压力不平衡引起的压力 exp。本文主要讨论低论从多气源保障能源安全还是从经济性方面出发,温 。同时考虑国产、进口气态天然气(主要从俄罗斯)设LNG为在温度Ts下处于平衡状态的两相物和进口液化天然气应该是合理的。质,汽化潜热为r,则其低温 ext为:T0T0T0ext=-1r+∫cp1-dT(1)TsTTs式中:Cp为比热容。LNG的用途不同,低温 和压力 不同,回收途径也不同。通常,用作管道燃气时,天然气的输送压
