張金枝

【摘 要】隨著天然氣利用技術(shù)的不斷發(fā)展，液化天然氣（LNG）的產(chǎn)業(yè)也取得了突破性的發(fā)展，由于LNG中蘊藏著極大的冷量，因此在當前社會的生產(chǎn)生活中都能夠發(fā)揮重要的作用。由于全球能源儲量較為緊張，隨著LNG銷量不斷的上升，合理的LNG冷能使用顯得尤為重要。文章分析了LNG冷能的實際應用情況，具體有利用冷能發(fā)電、液化分析空氣、干冰和液態(tài)二氧化碳的制取、倉庫冷凍和儲糧等，同時對LNG冷量利用中存在的問題和對策進行了分析。

【關(guān)鍵詞】液化天然氣；冷能回收；利用

LNG的使用范圍非常的廣泛，主要通過輸氣管網(wǎng)將氣化后的LNG向各類用戶進行輸送，在我國的汽車燃料、工業(yè)燃料、化工原料、燃氣空調(diào)以及城市燃氣中都得到了大量利用。LNG的氣化過程大約有830kL/kg的低溫能量產(chǎn)生。利用天然氣氣化器可以使這些冷量被海水、蒸汽、空氣乙二醇以及導熱油進行吸收，但是其中的冷量火用并沒有完全得到利用，因此導致了大量冷量火用被浪費。所以加強LNG冷能的高效利用具有十分重要的現(xiàn)實意義。

一、LNG冷能利用分析

（一）利用冷能發(fā)電

（1）膨脹發(fā)電。當LNG從管道或者低溫儲罐出來的時候，利用低溫泵將LNG加壓，再通過汽化器將LNG氣化成高壓天然氣，從而對膨脹機進行驅(qū)動繼而使發(fā)電機發(fā)電。整個發(fā)電過程中使用的主要是LNG的壓力能，汽輪機進出口氣體的壓力比決定了冷量回收量[1]。雖然膨脹發(fā)電能夠利用LNG冷能發(fā)電，并且對設(shè)備的要求要低且循環(huán)過程較為簡單，但存在著一定的缺陷。膨脹發(fā)電沒有較高的發(fā)電效率，發(fā)電功率比較低、僅能回收24%的冷能膨脹發(fā)電需要配合其他LNG冷能利用方法共同使用。

（2）將蒸汽動力循環(huán)的冷凝溫度降低。利用低溫的LNG來作為冷凝劑來使用，將冷量通過冷凝器向另一介質(zhì)上進行轉(zhuǎn)移，由于環(huán)境和介質(zhì)之間存在溫差，使介質(zhì)在蒸汽動力循環(huán)中做功，以促使發(fā)電機發(fā)電。低溫介質(zhì)的不同對冷能的利用效率有著較大的影響，因此一定要選擇合適的工作介質(zhì)來進行發(fā)電。工作介質(zhì)的選擇對象主要有甲烷、乙烷、丙烷、乙烯或者這些單組份的混合物。使用單組份的工作介質(zhì)只有18%的冷能回收率，而碳氫化合物的工作介質(zhì)能夠達到前者兩倍的冷能回收率。在當前的生產(chǎn)中，通過都是將膨脹發(fā)電和此方法結(jié)合使用，通過提高天然氣輸送壓力就能夠使更多冷能被回收，從而使冷能的回收率得到進一步提升。

（3）降低氣體動力循環(huán)的吸氣溫度。氣體動力循環(huán)的形式之一就是燃氣輪機循環(huán)。在燃氣輪機中，通過將燃汽輪機的吸氣溫度降低，明顯提高循環(huán)效率和循環(huán)做功。為了提高機組的工作效率通常都是使用LNG來對空氣進行預冷，增加發(fā)電量。但由于LNG氣化溫度太低的原因，在中間載冷劑的選擇上要使用比較容易會發(fā)的介質(zhì)，順利的向空氣傳遞冷能。冷能傳遞的溫度一定要控制好，必須要超過0℃，從而避免冷卻裝置上的水蒸氣發(fā)生凍結(jié)，造成冰堵情況的發(fā)生。

（二）液化分離空氣

分離空氣的常規(guī)方法就是液化空氣法，通過氟利昂冷凍機將工質(zhì)膨脹透平制冷來實現(xiàn)液化分離空氣，將氧氣、氬氣、氮氣提取出來。利用LNG冷能分離空氣的過程，使利用工質(zhì)氮氣換冷，通過氮氣冷卻來進行的。

利用LNG的冷能來實現(xiàn)空氣的液化分離，不但有效降低設(shè)備建設(shè)的費用，也降低了液氧和液氮的單位耗能。傳統(tǒng)的空氣液化分離需要消耗大量的電能，而通過LNG冷能來進行空氣的液化分離則能夠使制冷的電力消耗得到有效減少，因此，使用LNG冷能來分離空氣獲得了廣泛的應用。

（三）干冰和液態(tài)二氧化碳的制取

工業(yè)生產(chǎn)會排放大量的二氧化碳，因此二氧化碳的處理一直是社會各界密切關(guān)注的問題。二氧化碳的傳統(tǒng)液化方式是將二氧化碳壓縮之后再通過制冷設(shè)備來實現(xiàn)二氧化碳的液化。通過LNG冷能則非常容易能夠冷卻二氧化碳以及達營造二氧化碳液化的環(huán)境溫度，降低了制冷設(shè)備的工作壓力。利用LNG冷能能夠使工廠副產(chǎn)品二氧化碳制造出干冰以及液態(tài)二氧化碳，在明顯降低耗電量的同時還能夠進一步的提升產(chǎn)品純度。

二、LNG冷能回收利用中存在的問題和對策

國內(nèi)在LNG冷能的項目投入和建設(shè)上起步較晚，并且發(fā)展的時間比較短，LNG冷能的利用率也不是很高。國際上，除了日本根岸基地以及大阪燃氣的LNG接收站具有較高的冷能利用率之外，其他的LNG接收站利用率都在20%～30%，利用率都處于較低的水平。影響LNG冷能利用率較低的因素主要由以下兩個方面：

（一）LNG接收站氣化操作受限制

LNG的冷能利用項目通常都需要保證項目的穩(wěn)定性和持續(xù)性，然而由于隨著不同季節(jié)和不同時段以及下游用戶的消耗量影響，接收站LNG的氣化量會經(jīng)常的發(fā)生變化，白天的時候LNG的氣化量保持正常，到了夜晚，用戶用氣量較少，而LNG的氣化量也非常的少，甚至不會繼續(xù)氣化，導致LNG的冷能利用裝置無法保持穩(wěn)定性和連續(xù)性[4]。因此，在LNG冷能利用的項目上通常按照最低的LNG冷能利用量來進行設(shè)計，進而導致LNG冷能利用規(guī)模受到限制，使利用率得不到提升。這也是影響LNG冷能利用的重大難題和挑戰(zhàn)。

為了解決上述問題，可以采取以下對策：在進行LNG接收站的地址選擇時要進行統(tǒng)籌規(guī)劃，綜合考慮冷能利用產(chǎn)業(yè)的布局和配置，可以在LNG接收站附近設(shè)置發(fā)電廠、化工廠、石油廠等能夠較大程度利用到冷能的企業(yè)，促進LNG冷能利用的工業(yè)集群式發(fā)展。部分地區(qū)由于沒有工業(yè)集群發(fā)展模式的基本條件，可以通過對不同的LNG冷能進行集成發(fā)展，以提升LNG的冷能利用效率，增加LNG冷能梯級利用。

（二）LNG冷能利用項目的投資管理模式矛盾

當前國內(nèi)LNG接收站利用LNG冷能的項目非常少，大部分都是由其他公司負責投資和建設(shè)的，由于其他公司的主體與LNG接收站投資主體存在較大的差異，所以LNG接收站在冷能利用項目上存在無法協(xié)調(diào)和不能銜接的問題[5]。并且由于國內(nèi)天然氣定價機制的影響，LNG接收站的業(yè)主主要以巨額投資項目安全穩(wěn)定運行為重心，防止冷能的利用干擾LNG氣化的供應，因此在一定程度上對LNG冷能利用造成影響?？梢詮母母飮鴥?nèi)投資管理機制方面著手，將冷能的利用與接收站進行充分結(jié)合成為有機整體，讓接收站成立子公司，而冷能利用項目作為子公司的項目，也可以通過將接收站和冷能利用合并到一個母公司下，從而為冷能的有效利用提供條件。

（三）LNG冷能接收站地址選擇受到限制

LNG冷能利用項目沒有綜合考慮產(chǎn)業(yè)布局，同時冷能利用產(chǎn)業(yè)建設(shè)時缺乏足夠的工業(yè)用地，導致冷能用戶和需求非常的少。在LNG冷能項目選址的過程中一定要進行充分的考慮，為LNG接收站附近預留出發(fā)展冷能利用產(chǎn)業(yè)的必要土地資源，促進LNG冷能利用產(chǎn)業(yè)的擴張和發(fā)展。

三、結(jié)束語

由于我國LNG冷能利用產(chǎn)業(yè)處于較為基礎(chǔ)的階段，發(fā)展的時間并不是很長，因此如何提高LNG冷能利用率上還需要很長的一段路要走。作為我國節(jié)能減排的重要課題之一，LNG冷能的高效對促進我國工業(yè)發(fā)展以及生產(chǎn)生活資源的節(jié)約具有十分重要的意義，相信隨著國內(nèi)經(jīng)濟和科學技術(shù)的不斷進步，LNG冷量利用產(chǎn)業(yè)會逐漸的壯大下去。

【參考文獻】

[1]王方，付一珂，范曉偉，等.液化天然氣（LNG）冷能利用研究進展[J].化工進展，2016，35（3）：748-753.

[2]郭永昌，胡暉.LNG冷能空分裝置節(jié)能分析及問題探討[J].制冷，2017，36（2）：89-92.

[3]王昊，馬貴陽，王錫鈺，等.液化天然氣冷能構(gòu)成與有效利用方式分析[J].當代化工，2015，（10）：2357-2359.