大型lng气化站气化工艺和冷能利用探析

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1、大型LNG气化站气化工艺和冷能利用探析　　摘要：天然气是一种燃烧热值高、洁净、污染小的重要能源资源，深受各国的关注和欢迎。为了解决长距离运输问题，原产地的业主均要花费大量的投资和能耗，把天然气液化为LNG再进行运输，所以我们在引进LNG时，不仅引进了清洁、高热值的天然气，同时也引进了潜在于其中来之不易的冷能。通常LNG需要重新气化成气态的天然气才能获得利用，国内LNG气化站普遍采用空温式气化器对LNG进行气化，其好处是不用耗能可以完成LNG的气化过程，但因空温式气化器占地面积大、投资金额大、生产过程雾气弥漫等问题而限制LNG气化站的规模，同时LNG冷能随着空温式

2、气化器的热交换而被舍弃在大气中，造成能源的浪费。本文介绍了大型LNG气化站气化工艺选择的优劣，阐述各种不同气化工艺对气化站建设以及冷能利用的影响，重点探讨冷能在冷冻水、制冰及空气液化分离等方面的利用的分析对比，得出冷能利用方案的优劣性，有利于LNG气化站项目合理研究选择气化工艺并充分进行冷能的利用。关键词：LNG气化站气化器冷能利用一、气化工艺选择以及对气化站建设的影响10气化器热源有自然热源(空气、海水)与人工热源(热水、蒸汽、电、冷冻水、冷媒)。利用自然热源的气化器体积较大，投资较大，运行成本接近为零；利用人工热源的气化器体积较小，投资较小，运行成本偏高。空

3、温式气化器的连续工作时间一般为6～8小时，如若超过8小时，则出气温度会降低，长时间使用，会导致气化器结霜严重气化效率降低，出口温度达不到要求，需要另外备用一套切换使用，让工作后气化器进行自然化霜。在夏季，热交换充分，运行情况良好；在冬季或雨季，由于环境温度或湿度的影响，气化器气化效果大大降低，影响气化量和出站气温度，同时气化过程造成雾气弥漫的情况，影响安全操作。空温式气化器由于体积过大或因冬季热交换管结冰不能运行，只适用于气化量较小，气温比较高的地方。10例如气化能力在50万方/天以上的大型气化站，若采用空温式气化器作为LNG气化设备，其气化站用地将达到30亩以

4、上。而如果采用人工热源气化器，气化站占地面积可以缩小到15亩以内。在气化站设计中，若采用空温式气化器为主、水浴式加热器为辅，互为备用，这样的设计有以下优点：1、节省约四分之一空温式气化器投资成本；2、节省一半空温式气化器的占地面积；3、在外界温度条件许可情况下，投用空温式气化器，运行成本接近为零；在有免费热源的情况下，投用水浴式气化器，运行成本相对较低，而且气化能力明显增加，同时可以解决冬季或阴雨天气情况下空温式气化器严重结霜以及周边雾气弥漫而影响安全生产的问题。采用自然热源的空温式气化器或海水水浴式气化器，LNG冷能随着气化器的热交换而被舍弃在大气或海水中，造

5、成能源的浪费。采用人工热源的气化器，在用热水、蒸汽和电等作为热交换源时，气化站运行成本较高；而在用冷冻水、冷媒进行热交换时，很大程度能够将LNG潜在的冷能利用起来，而且该部分冷能的利用价值相当可观。因此冷能利用在大型LNG气化站中的利用，值得进一步研究和推广实施。二、LNG冷能回收的意义和途径LNG是由低污染天然气经过脱酸、脱水处理，通过低温工艺冷冻液化而成的低温(－162℃)的液体混和物，其密度大大地增加(约600倍)，有利于长距离运输。每生产一吨LNG的动力及公用设施耗电量约为850kW·h，而在LNG气化站，一般又需将LNG通过气化器气化后使用，气化时放出

6、很大的冷量，其值大约为830kJ/kg(包括液态天然气的气化潜热和气态天然气从储存温度复温到环境温度的显热)。这种冷能从能源品位来看，具有较高的利用价值，而其通常在天然气气化器中随空气或海水被舍弃了，造成了能源的浪费。为此，通过特定的工艺技术利用LNG冷能，可以达到节省能源、提高经济效益的目的。2.1节省能源、提高经济效益10LNG的液化费用约占LNG总成本的30%，这30%的费用通过冷源的方式蓄积在LNG中。通常LNG需要重新汽化成气态的天然气才能获得利用，而当LNG在1atm(1atm=0.101325MPa)压力下气化时，释放出常温气体的冷量约220kWh

7、/T。在实际气化操作中，根据气化压力的不同，LNG冷量㶲有所不同。下图为能级系数ε和冷能Q坐标上的LNG气化曲线(曲线与横轴之间的面积就相当于气化过程中所释放的冷量㶲)。据测算一个10×104Nm3/d规模的LNG气化站，可利用冷功率近1MW，每年折合电能约为数百万度，可节省近千万度的制冷电能。由此可见，LNG冷能从能源品位来看，具有较高的利用价值。目前，这种冷源大部分在天然气汽化器中随空气或海水被舍弃了，造成了能源的浪费。能将这些冷能回收并利用于需要冷源的地方，不仅能够节约再次气化所需费用，对节能也会产生良好的影响，达到节省能源、提

8、高经济效益的目的。2.2