LNG冷能及其利用.pdf

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1、万方数据第26卷第11期油气储运·41·护”“”“。哪l油气储存3i。。。。。一“iLNG冷能及其利用邵铁民+(中国石油天然气股份有限公司北京油气调控中心)邵铁民：LNG冷能及其利用，油气储运，2007，26(11)41～43。摘蔓随着我国开始进口I，NG及各地开始兴建LNG接收站，LNG具有的冷能已逐渐被认识和利用。介绍了LNG岭能的概念及其特点，概述了现有LNG冷能利用的几种方式。将LNG与其它常用的制冷荆进行了比较，结果表明，LNG冷能的应用领域广泛，具有较高的节能经济性。主题词LNG冷能特点利用一、LNG冷能概述1、LNG冷能的概念所谓冷能，是指

2、在常温环境中，自然存在的低温差低温热能，实际上指的是在自然条件下，可以利用一定温差所得到的能量。根据工程热力学原理，利用这种温差就可以获得有用的能量，这种能量称之为冷能。天然气的主要成分是甲烷，在常压下将甲烷降至一162℃(甲烷的沸点)时，甲烷就被液化，每立方米的甲烷液化后体积变为0．0024m3，约为甲烷0℃常压下体积的1／600”3。甲烷液化后，其体积显著变小。LNG接收站就是利用甲烷的这一显著特点，在天然气的产地附近将天然气液化。然后利用其液化后体积变小、利于运输的特点，将天然气以LNG(液化天然气)的形式输送至接收站进行储存、气化和外输至用户”3

3、。LNG接收站需要将LNG气化后输送给用户。LNG气化后被还原为初始的气体状态，可以作为热力发电的燃料=fl

4、城市居民用气。在LNG气化过程中，约能产生920．502kJ／kg的低温能量。目前，这种冷能大部分被释放到海水中。如果将这些能量利用起来，就可以节省巨大的能源。因此，从节约能源的角度，积极寻求和高效利用冷能量有着重要意义。*100101，北京市朝阳区慧忠里甲118号{电话：(010)84884671。LNG冷能利用示意图见图1。l昌厂坷．鹃鸳毽者‰LNG船LNG罐LNG冷能利用城市燃气化工原料网1LNG冷能利用示意图2、LNG冷能的特点表1和恻2

5、给出r构成天然气的各种成分和其它制冷剂的冷能数据。可以看出，作为天然气主要成分的甲烷，从温度水平和其含有的冷能上，都是一种极好的“制冷剂”。表l天然气的组成及其它制冷剂的物理属性万方数据·42·油气储运一162℃、常压下的LNG转变为0℃(常压)的气态天然气时释放出来的能量，一方面包括502．1kJ／kg的气化潜热，这是LNG在温度不变时由液态转化为气态时释放出来的能量；另一方面也包括334．7kJ／kg的显热，这是LNG从一162℃转变为0℃时释放出来的能量，这样，LNG一共释放出约为836．8kJ／kg的能量(见图2)。因为LNG既能够产生大量的冷能

6、，又能够被保存在一162℃的极低温度下，所以LNG是一种质量极高的冷能源。在利用机械方法制冷时，存在一个规律，即温度越低，机械效率下降得就越快，需要的能量就越多。如果想要通过机械方法达到像LNG一162℃的板低温度，就不得不消耗大量的电力能源，并且，冷库和其它设备的资金投入会急剧上升(见}鍪

7、3)。掌工盎綦捌受窖王掣lR2一蛆辎柚魁可用温度上限(℃)图2温度与LNG冷能的关系曲线冷却温度(℃)幽3冷却韫发与改备资金投入的盖系曲线二、LNG冷能的利用根据上述LNG冷能的特点，可以在很广泛的领域里应用LNG冷能。3。根据宏观分析，需要冷能并且可以利用LNG冷

8、能的工业系统如下。(1)液化分离空气生成液态氨和液态氧。(2)液化二氧化碳生成干冰。(3)制冷和冷库系统。(4)低温粉碎(食物、塑料、橡胶、金属、报废汽车)。(5)冷能发电系统。1、液化分离空气生成液体氧和液体氮目前，绝大部分工业用氧和氮都是通过对冷却液化后的牵气进行精馏和分离获得的，因此可以利用LNG的冷能对空气进行液化。然后通过相应的工艺生产液氧和液氮。大多数分离空气需委的冷能是在氮气循环管道中利用氟利昂制冷机和组合的透平机产生的，而利用I。NG的冷能分离空气需要的热能直接来源于LNG，不需要额外的制冷机械，可以降低由机械制冷造成的电能消耗。这样，利

9、_r『JLNG的冷能就比传统的方法节省大量的能量。空气分离的步骤首先是液化空气，待液化的气体通过预先没计的流程，即压缩一换热一反复压缩一换热冷却隔热膨胀再压缩一换热循环，直至液化。气体液化后进行冷平衡，然后进行空气分离，空气分离需要加热液化后的混合液体。加热混合液体时，因为氮气(低沸点成分)比氧气(高沸点成分)更容易蒸发，氧气在液体中的浓度会逐渐升高。当蒸发气与比平衡点氮气含量更高的液体接触时，蒸发气与液体之间倾向于发生平衡作用。氮气由液体状态蒸发，氧气从它的气态冷凝出来，与蒸发气达到平衡。这样，氮与氧发生分离(浓缩)。蒸发气通过小孔上升到精馏塔板，与从

10、顶部流下来的液体接触，其中高压精馏塔进行空气预分离。高压精馏塔精馏出供给低压精馏