液化天然气(LNG)冷能回收及应用研究
lng冷能利用的发展趋势及新的利用方式
lng冷能利用的发展趋势及新的利用方式
Lng冷能利用的发展趋势是逐渐向着更加高效、环保和经济的方向发展。
其中，新的利用方式包括以下几个方面：
1. LNG冷能的利用率提高。
在液化天然气（LNG）产生的过程中，会产生大量的冷能，这些冷能可以通过回收利用来提高LNG的综合利用率，减少能源消耗和经济成本。
目前，LNG工厂中已经采用了许多措施来回收利用冷能，例如采用冷却水回收系统、采用废热利用系统等。
2. LNG冷能的多元化利用。
除了用于LNG生产过程中的冷却作用外，LNG冷能还可以被用于其他领域，如空调制冷、冷冻食品、药品等储存、制造等。
特别是在热带地区，LNG冷能的利用可以为人们提供更为舒适的生活环境。
3. LNG冷能与其他能源的结合利用。
LNG冷能可以与其他能源结合利用，如太阳能、风能等，形成混合能源系统，提高能源的综合效益和环保性能。
同时，LNG 冷能的结合利用也可以提高能源的安全性和稳定性。
总体来说，LNG冷能的发展趋势是以高效、环保、经济为目标，不断探索和创新新的利用方式，不断提高LNG冷能的综合利用效益和降低能源消耗和经济成本。
液化天然气(LNG)冷能利用研究进展
保价值，但却存在 LNG 冷能利用率不高的普遍问题。本文阐述了 LNG 冷能利用的各种方式，比较了各种方式
的优缺点及冷能需求，分析了其利用前景及环保价值。介绍了国内外液化天然气冷能利用技术的开发与研究进
展，指出了其冷能利用率普遍不高的原因。在此基础上强调了 LNG 冷能“温度对口，梯级利用”原则的重要性，
表 3 总结了几种 LNG 冷能的主要利用方式， 并分析了各自优缺点及冷能需求，对因地制宜选择
表 2 我国 LNG 冷能利用相关项目
接收站
规模/万吨·年−1 深冷空分 轮胎粉碎 丁基橡胶 海水淡化 冷能发电 冷冻冷藏 液态二氧化碳 轻炔分离 冷能利
项目所在地
站线状态
投产时间
一期 二期 /吨·天−1 /万吨·年−1 /万吨·年−1 /吨·天−1 /兆瓦
冷能利用方式提供了帮助[3]。
2 国内外 LNG 冷能利用研究进展
不管是直接还是间接利用 LNG 冷能的方式， 都是通过单一途径对 LNG 冷能进行回收利用，从 热力学㶲的角度分析，单一的途径不能对 LNG 冷 能充分利用，㶲损耗较大。目前很多业内专家建议 应将多种回收方式进行综合利用，以提高 LNG 冷 能的利用率。 2.1 LNG 冷能用于冰蓄冷
A review on liquefied natural gas (LNG) cold energy utilization
WANG Fang，FU Yike，FAN Xiaowei，ZHU Caixia
（School of Energy and Environment，Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 450007，Henan，China）
environmental value. But it is a common problem that LNG cold energy utilization rate is low. This paper presents various ways of the LNG cold energy utilization，compares the advantages and disadvantages and cooling energy requirements among them，and dicusses the prospects for their
LNG冷能利用技术
低温工业应用
在工业生产中，利用LNG 的低温冷能进行深冷分离、 液化空气等工艺过程。
间接利用技术
空气分离
通过间接利用LNG冷能，将空气 中的氧气、氮气等气体进行分离，
满足工业生产需求。
低温医疗
在医疗领域，利用LNG冷能进行低 温治疗、冷冻手术等，提高医疗效 果。
化学反应冷却
在化学反应过程中，利用LNG的低 温冷能降低反应温度，提高化学反 应效率。
05
LNG冷能利用的挑战与前景
技术挑战
冷能回收效率
目前LNG冷能回收技术尚未完全成熟，回收效率 有待提高，需要进一步研发和优化。
设备成本
LNG冷能利用设备成本较高，对于一些小型企业 和项目来说，投资门槛较高。
技术标准与规范
目前LNG冷能利用技术尚未形成统一的标准和规 范，影响了技术的推广和应用。
详细描述
在电力工业中，利用LNG冷能可以有效地提高发电效率。LNG冷能发电技术可以将LNG中的冷能转化 为电能，与传统发电方式相比，具有更高的能源利用效率和更低的温室气体排放。这种技术的应用有 助于推动电力行业的可持续发展。
案例三：LNG冷能在建筑行业中的应用
总结词
节能建筑、舒适居住环境
详细描述
在建筑行业中，LNG冷能的应用主要体现在建筑节能设计方面。通过合理利用LNG冷 能，可以实现建筑物的节能减排，降低运行成本。例如，利用LNG冷能进行空调系统 的制冷，可以提高室内舒适度，同时降低能耗。这种技术的应用有助于推动建筑行业绿
色发展。
案例四：LNG冷能在化工行业中的应用
总结词
提高化工产品纯度、降低能耗
VS
详细描述
在化工行业中，LNG冷能的应用主要体现 在利用LNG冷能进行低温分离和提纯。通 过合理控制温度和压力，可以实现高效、 低能耗的化工产品分离和提纯。例如，利 用LNG冷能进行液化空气的分离，可以获 得高纯度的氮气和氧气。这种技术的应用 有助于提高化工产品的质量和降低生产成 本。
液化天然气(LNG)冷量利用技术
液化天然气（LNG）冷量利用技术天然气作为三大能源之一，近年来越来越多地得到国内外的青睐。
而天然气液化之后，其体积骤缩约1/625，对储存和运输都有巨大的优势。
而用户在使用天然气时，LNG 又需要气化后使用。
液化天然气（LNG）的常压贮存温度为111K（-162℃），其气化并复温到常温300K（27℃左右）的过程将释放大量的冷能，约为883 kJ/kg。
这部分冷能的回收利用对提高LNG 使用效率、节省能源消耗具有重大意义。
项目介绍目前，液化天然气的冷能利用可应用于多种场合和领域，如在温差发电、空气分离、冷冻冷藏和制取干冰等领域。
除了低温利用之外，按照冷能梯级利用的原则，LNG 从气化点到常温，其冷量按照梯级回收利用分别可以应用于低温速冻库（-60℃）、低温冷冻库（-35℃）、高温冷冻库（-18℃）以及果蔬预冷库和中央空调系统（0℃～10℃）温区。
西安交通大学制冷低温研究所LNG 冷能利用研究团队在该领域的研究处于国内领先位置，具有良好的研究基础和成果。
目前，团队主要在以下方面拥有重要的理论支撑和关键的应用技术。
1）用于液化天然气汽车（LNGV）冷藏冷冻车（冷链）或车厢空调技术。
使用天然气作为燃料的汽车分为CNG（压缩天然气）汽车和LNG（液化天然气）汽车，后者因其单位体积容量大，能够为汽车提供更长距离的动力、安全可靠而逐渐被汽车市场所接受。
2）LNG 冷能用于空气分离装置流程。
可以为空气分离过程提供低温冷源，为系统输入大量高品质低温冷能，从而降低空分流程的能耗，达到节能增效的目的。
已取得的研究成果：本课题所研究的LNG 冷能回收利用技术，已申请发明专利多项，在冷冻冷藏车进行了模拟实验，冷量完全可以达到要求，同时对冷藏车蓄冷技术、箱内温度场等方面进行了一系列的研究，实现了LNG 冷能的高效回收利用。
项目进一步发展计划：本课题组将在LNG 冷能回收方面进一步开展试验研究、理论基础研究以及更为重要的应用研究。
关于液化天然气(LNG)冷能的利用与规划的研究
关于液化天然气（LNG）冷能的利用与规划的研究摘要：随着液化天然气（LNG）使用规模的不断扩大，LNG的冷能利用市场前景巨大。
文章介绍了天然气冷能利用原理及LNG冷能在空气分离、轻烃分离、发电、冷冻冷藏、冷能的梯级利用等方面的利用的相关技术，讨论了如何进行LNG冷能的梯级利用，并做出了发展建议与规划。
关键词：液化天然气；冷能；利用1 LNG 冷能的评价利用 LNG 冷能主要是依靠 LNG 与周围环境之间存在的温度和压力差，通过LNG 变化到与外界平衡时，回收储存在 LNG 中的能量。
为了估计从 LNG 中可以回收的能量，首先应从理论上对能回收的冷能进行评价。
对 LNG 冷能的评价采用本质安全指标法是较方便的，由于把外界环境条件考虑在内，能合理地对进出体系的热量与环境之间的关系作出评价，所以它可以很好地对 LNG 冷能的质进行定量表示。
所谓本质安全指标法，其定义为体系与外界达到平衡时所得到的最大功，冷能的概念如图 1。
H—焓（kJ）；S—熵（kJ/K）；T—绝对温度（K）；Q—热量（kJ）；W—功（kJ）图 1 冷能的概念2 液化天然气的冷能利用技术2.1轻烃分离由于液化天然气中的C2、C3、C4烃含有一定的摩尔分数，通过运用轻烃分离技术，可以有效改善液化天然气热值，这对于液化天然气的标准化利用非常重要。
在实际应用中，C2+轻烃的热附加值比较高，可以应用在多个领域。
根据相关试验验证，液化天然气冷能利用中使用了大量的深冷分离乙烯和C2+分离的裂解产物。
2.2 分离空气结合液化天然气冷量㶲原理可知，环境温度和低温㶲之间呈现比例关系，低温条件下液化天然气的冷量可以用于低温㶲，并且液化天然气温度往往高于分离空气设备运行温度，在低温条件下液化天然气冷能可以用于氢气、氧气、氮气等气体分离，简化传统复杂的空气分离流程，降低能耗和资源浪费。
同时，利用高压氮流体将液化天然气冷量传送到分离控制设备中，液化天然气作为空气分离的制冷剂，氮流体作为载冷剂，在液化天然气传输过程中凝结形成高压氮流体，在节流处理以后，然后经过分离处理以后形成液体氮。
液化天然气(LNG)冷能利用研究
液化天然气（LNG）冷能利用研究文章介绍液化天然气冷能利用的原理，介绍目前国内外的发展概况，并重点介绍液化天然气冷能的几种常用的应用方式。
标签：液化天然气；冷能利用1引言近年来随着全球经济和社会的快速发展，能源的需求量呈逐年递增的发展趋势，而且世界能源结构也正在由煤炭、石油向天然气转变。
天然气的主要成分为甲烷，其在常温常压下为气体状态，由于储存和运输的需求，通常在将其开采出之后要经过压缩和液化处理，将其转化为-162℃的低温高压液体，也就是液化天然气（LNG，Liquefied Natural Gas），其体积为常温常压状态下的1/600，不仅有利于天然气的远距离运输，而且有利于降低其储存成本，还利于其民用负荷的调峰。
虽然将其也液化为LNG需要消耗较多的能量，但是相较于储存和远距离运输的成本消耗仍然具有良好的经济性。
但是在LNG的使用时需要将其进行气化使用，此过程会释放大量的冷量，其中有大量可用冷能的存在，据统计，每吨LNG经换热气化时的理论可用冷量为230kWh左右，但是这部分冷量的利用却没有引起该有的重视，造成了能量的浪费，甚至还会造成环境污染，所以研究LNG冷能的利用具有客观的经济和社会效益[1]。
2 LNG冷能利用技术天然气在储存和运输过程中，需要将其进行液化处理，使其转化为-162℃的高压低温液体，其与周围环境有着较大的压力差和温度差，所以在其转换为与外界平衡的状态时，需要释放出大量的冷能，通常生产1吨的LNG所需的动力和耗电量约为850kWh，而在将LNG运输到目的地进行使用时，需要将其通过汽化器进行气化之后接入天然气管网，在此过程中1kg的LNG释放出的冷能约为830KJ，而架设将此能量全部转化为电能，则相当吨每吨LNG所释放的冷能折合约230kWh的电能。
而以我国每年进口4500万吨LNG为例，其蕴含的冷能约105亿kWh，相当于7个30万kW装机容量电厂每年生产的电能总和。
3 LNG冷能利用技术的发展LNG冷能利用的方式主要有直接利用和简介利用两种，前者的主要形式有低温发电、空气分离、轻烃回收、液态乙烯储存、冷冻仓库、液态CO2和肝病植被、海水淡化、汽车冷藏及空调、蓄冷、建造人工滑雪场等，而后者的主要形式有低温粉碎、污水处理、冷冻干燥、低温医疗、冷冻食品等。
LNG冷能回收在空分中的应用
LNG冷能回收在空分中的应用
为确保国家经济安全，我国已开始大批量进口液化天然气（LNG），而在进口清洁、高热值天然气的同时，其中潜在的冷能也随之引进。
LNG从-162℃到常温，中间有将近180℃的温差，其气化过程中释放的冷能通常随海水和空气被舍弃，不仅浪费资源，还可能引起局部海域低温污染。
而空分设备的低温环境主要是由电力驱动机械制冷产生，电力成本约占生产成本的60%～70%。
如果能借用LNG冷能，气体生产成本将大幅下降。
利用回收的LNG冷能和两极压缩式制冷机冷却空气制取液氧、液氮，制冷机很容易实现小型化，电能消耗也可减少50%（原来生产1m3的液氧电耗为1.2kWh，采用LNG冷量回收的方法可使电耗减少0.5kWh），水耗减少30%，这样就会大大降低液氧、液氮的生产成本，具有客观的经济效益，低成本制造的液氮可以使LNG应用的温度领域扩展到更低的温度带(-196℃)，如果用于真空冷阱、生产半导体器件、食品速冻、低温破碎回收物料以及金属热处理等。
利用制取的液氧还可以得到高纯度的臭氧，在污水处理方面用途很大。
LNG作为空气分离装置的制冷剂，在生产液氩的空分装置中，利用其冷能冷却和液化由下塔抽出经过复热的循环氮，可以省去氟利昂制冷剂以及氮透平膨胀机组，是产品能耗平均降低0.5Wh/Nm3，装置的投资费用也可减少10%，生产成本降低20%-30%.
据了解，空分系统属于氧气富集区，天然气作为碳氢化合物，是极为敏感的有害物质，因此，通常利用循环氮系统回收LNG冷能，尽可能杜绝LNG和氧气两者之间的接触，以保证系统安全。
空分系统与LNG接收站气化量的匹配是保证该套系统稳定运行的前提，LNG接收站内设置空分系统的安全问题，则是该套系统可行的关键。
浅析液化天然气的冷能利用
目前，冷能 发电主要 有中间介质郎肯 循环和直接膨胀与 中间介质 循 环 两 种 方 式，这 两 种 方 式 各 有 千 秋，但 单 从 同 等 重量LNG发电量来说，前者优于后 者 。 [2,3,6] 2.2 在液氧、液氮分离中的应用
1 LNG冷能安全评价体系 由于 超 低 温 的 L N G 在 转 变 为 常 温 状 态 的 过 程中，会与周
围的 环 境 形成一 个 温 度 差 和 压 力差，为了达 到 平 衡 就 会 进行 冷 能 的 释 放，然 后 把 这 些 能 量 进 行回收 贮 存，以 期 于后 续 被 利用的这一过程 就叫做LNG的冷能利用。为了高效、完备地 利用L NG中所蕴含的冷能，首先 应 对L NG及其冷能 利用进 行安全 性评 价。本文采用本质安全指 标法对其进行研究，是 基 于其 能 充 分 将 外界 环 境 条 件 考虑 在 内，同 时 能 合 理 地 对各 项安 全因素做出定 量评 价 [4]。
指标值 1
指标值 2
指标值 2
指标值 1
过程压力 50～200bar
设备 空冷装置,反应器,高危害泵
安全过程结构 有可靠的工程实践
过程复杂性 较复杂
指标值 3
指标值 2
指标值 1
指标值 2
①作 者简介：吴 昊夫 (19 8 6，3 —)，男，汉 族，浙 江 庆 元 人，硕 士 研 究 生，工 程 师，研 究 方向：液化 天 然 气。
化学交互作用 有易燃气体形成
迅速聚合 易燃性
易燃的(闪点<55） 爆炸性(UEL-BL)体积％
45～70
表1 LNG及冷能利用的本质安全指标法体系评价
浅谈我国LNG冷能利用技术的应用与发展
浅谈我国LNG冷能利用技术的应用与发展摘要：LNG是液态低温液体，在气化转变过程中释放大量能量（冷能），具有很高的利用价值，随着我国经济快速发展，能源需求越来越大，LNG冷能技术的运用越来越受到人们关注，本文就我国LNG冷能利用技术应用及发展进行了分析及论述。
关键词：LNG冷能利用技术应用发展随着我国经济发展，能源结构的调整，天然气已成为和煤炭及石油相提并论主要能源，并且将成为未来主要能源之一，LNG是继煤炭、石油之后的又一新兴绿色清洁能源，LNG在制造过程当中需要消耗大量的能量，而在气化过程当中又要将这些能量进行释放，这些能量的回收成为当今社会各行各业非常稀缺的一种特殊资源-冷能利用，对这些冷能进行回收利用，将产生巨大的经济效益、社会效益。
一、LNG概述及其冷能技术的应用1.LNG概述LNG是液化天然气英文简称，天然气所指的是在气田里进行自然开采的可燃气体，其主要成分为甲烷，，在常温常压状态下是气体，通常天然气产地和用户相隔比较远，为了运输及储存方便，就把气田开采出的天然气通过脱水、脱硫、脱酸、压缩等工艺处理，使其液化为-162℃低温液体，也就称为液化天然气LNG 了，LNG具有节省运输储存空间及成本特点，并且还有性能高及热值大等特点，LNG进行终端使用时，需要把LNG进行气化，在这个过程里大约会放出830-860kJ/kg的冷能，这些冷能的利用价值、潜力巨大，并且各国均在进行冷能利用技术研究及提高。
2.LNG冷能利用应用发展LNG冷能利用潜力巨大，不同温度冷能价值是不同，如建筑物空调中，7～12℃冷量制取，其COP耗电效率要在5以上，而-160℃的低温冷能中的COP仅需要0.156，当位于-100℃之下的低温冷能时，其经济价值是比较高的，可节省大量低温冷能电力。
现在LNG冷能的利用项目均是单一用户，多用户集成项目是比较少的，在现有冷能利用技术里，除了空分利用位于-150℃和-70℃之间，很多用户的冷温位和LNG气化冷能温度的分布是不匹配的，其利用率比较低，使得经济效益不是很高，韩国、日本及中国台湾等地方冷能利用项目仅有20%左右的LNG冷能获得了利用，而我国LNG进口都要比世界要晚，随着我国能源需要不断增加，LNG进口量的日益加大，如何加强提高LNG冷能利用技术，显得尤为重要。
液化天然气(LNG)的冷量利用问题分析
１ ＬＮＧ冷 能利 用分析 按 照 冷 量 利 用 过 程 的不 同可 以将 ＬＮＧ 冷 量利 用 分
为 两种 ，一种 是 直接 利 用 ，一种 是 间接利 用 。 直接 利 用 指 的 是 利 用 ＬＮＧ 冷 能 进 行 发 电 、制 取 干 冰 和 液 态 二 氧 化 碳 、仓库 冷 冻 、切 割和 分 析轻 烃 以及 淡化 海 水等 。间 接 利 用 指 的 是利 用 ＬＮＧ 冷 能进 行 食 品 的冷 冻 、废 弃 物 的低 温粉 碎 以及 ＬＮＧ 蓄冷 等 。 １．１ 利 用 冷 能 发 电
作 者 简 介 ： 刘 自平 （１９６３一） ， 男，工 程 师 ，研 究方 向 ：化 工 生 产 工 艺 技 术 。
选 择 合适 的工作 介 质 来进 行 发 电。工作 介 质 的选 择 对 象 主 要有 甲烷 、乙烷 、丙 烷 、乙烯或 者这 些单 组份 的 混合物 。 使 用单 组份 的工作 介质 只 有 １８％ 的冷 能 回收率 ，而 碳氢 化 合 物 的工 作介 质 能 够达 到 前 者两 倍 的 冷能 回 收率 。在 当前 的生产 中，通 过都 是将 膨胀 发 电和此 方法 结合 使 用 ， 通 过 提 高天 然气 输 送 压力 就 能够 使 更 多冷 能 被 回收 ，从 而 使冷 能 的 回收率得 到进 一 步提 升 。
液化天然气的冷能利用研究
液化天然气的冷能利用研究摘要：近年来，随着社会经济水平的提升，人们生活质量提高，对能源的需求量不断增加。
其中，天然气作为一种清洁高效的新型能源，不仅性价比高，而且对环境造成的影响小。
目前我国在液化天然气方面的研究仍在深入探索，生产以及应用中尚有很多应用需要研究并解决，尤其是液化天然气的冷能利用更是当下研究的重点。
基于此，总结了几种液化天然气冷能利用方法的特点，并对其中涉及的关键性技术进行了简单分析，最后基于实践经验提出了冷能利用过程中需要注意的几个方面的问题。
关键词：液化天然气；冷能；回收利用引言液化天然气是将常规状态的天然气经过脱酸、脱水处理后，并在此基础上采取低温工艺实现对天然气的液化而得到的液体物。
液化天然气的温度一般为-162℃，将天然气液化处理后便于对其进行运输。
液化天然气达到应用地点后还需将其加热至常温状态才能够使用，在此阶段存在热交换现象，会释放大量的冷能，将此部分的冷能充分利用不仅使其得到了有效回收和利用，而且还避免了制冷设备运行时消耗大量的电能。
因此，实现对液化天然气冷能的回收与利用对于社会效益、经济效益及环境效益具有重要意义。
1液化天然气的概述天然气主要是由地下有机物分解而成，甲烷是其中的主要成分，在常温常压的条件下，天然气主要以气体的形式存在，并且具备无色无味的特点，无腐蚀性或者毒性。
天然气属于化石燃料的一种，要比空气更轻，扩散速度非常快，不会出现沉积的情况。
燃烧后的天然气会产生氮氧化物，所产生的温室效应气体含量较低，同时产生悬浮颗粒也非常少。
如今，在世界范围内城市公共交通和工业燃料等领域，已经实现了对天然气的广泛应用，并且在近些年来逐步成为了一种重要的发电燃料。
我国对于天然气的勘探仍然处于初期阶段，对于天然气的产量也在逐年的递增，但现有的产量仍然无法达到经济发展的要求。
天然气的产地通常距离人口或者工业的集中区域较远，所以会受到长输干线成本的限制，不利于天然气的利用和发展。
液化天然气(LNG)冷能分析及利用初步研究
液化天然气(LNG)冷能分析及利用初步研究摘要：随着我国液化天然气（LNG）产业的蓬勃发展,LNG本身蕴藏的冷能具有很大的利用价值。
目前我国主要是单一方式的利用和回收,利用效率低下,从冷能的热力学性质方面入手,可以对LNG的冷能进行阶级利用,从而提高冷能的利用效率。
关键词：液化天然气；冷能分析；利用1LNG冷量利用途径1.1利用LNG冷能发电将液化天然气的冷量经过回收、转化生成电能，是目前比较常用且技术成熟的一种利用方式。
根据冷量利用形式的不同，又可以将其分为两种方式：（1）膨胀发电。
液化天然气在汽化时由于体积会急剧的膨大，在狭小、密闭的容器中会释放出巨大的能量，进而推动发电机发电。
这种发电方式的冷能利用率通常在20%-30%之间。
（2）把液化天然气当作一种冷凝剂，把冷凝机加入到冷凝器中，通过实现冷量转移，利用介质与环境的温度差带动蒸汽动力循环，完成发电。
在这种发电方式中，介质的选择十分关键，例如使用丙烷作为介质，冷量利用率只有25%左右；而选择碳氢化合物作为介质，利用率可以提升至40%以上。
1.2利用LNG冷能液化分离空气低温液化是分离空气的常用方法。
根据空气中各类气体成分也液化温度的不同，可以分别分离提取到液氧、液氮、液氩等具有重要工业价值的产品。
利用液化天然气冷量，可以比较方便地实现气体液化。
目前已经比较成熟的技术是利用两级压缩式制冷机，先进行液化天然气冷能的回收，然后再利用冷能完成空气液化，得到液氧和液氮。
从成本上来看，选用液化天然气冷量进行空气液化分离，在电能消耗、水能消耗等方面都有一定的优势，相比于传统工艺可以节约20%-40%的成本。
另外，将获得的液氧收集起来利用特定的设备进行加工，还能够获得臭氧，在处理化工企业排放污水方面也具有重要作用。
1.3利用LNG冷能制取干冰二氧化碳的液态及固态（干冰）形式，在多个领域有着重要利用。
例如可以作为灭火器的主要材料；作为制冷剂或是用于人工降雨等。
LNG冷能利用技术
——ORC发电系统/多温段换热系统
高文忠
教授/博导
上海海事大学 清洁能源利用实验室
2021年4月17日
01
02
03
04
液化天然气的发展
CCHP系统设备运行性能及整体评价
LNG冷能利用的方式
利用LNG冷能的发电技术
CCHP负荷预测研究
LNG 冷能利用多温段换热系统
忠信笃敬
一、课题研究背景及研究内容
• 若该冷能完全转化为动力，则一吨LNG可释放的冷能相当于240kW·h。
一、课题研究背景及研究内容
二、LNG冷能利用的方式
可利用LNG冷能：
根据2020年LNG前景报告显示，2019年中国LNG进
口增加4000万吨，仍是全国前三大LNG增量市场之一，
并且预计2040年中国天然气需求将翻一番。
而根据能源咨询公司伍德麦肯兹的预测，我国LNG进
冷藏以保持低温状态，在运输过程中
保持食品新鲜。
• 冷链物流所需的重卡运输及制冷需求，
与 LNG 汽车的冷能利用相契合，降低
能耗的同时，带来经济效益，是 LNG
冷能利用的新领域。
20
一、课题研究背景及研究内容
四、LNG 冷能利用多温段换热系统
冷冻冷藏：
采用 LNG 冷能作为冷库的冷源，
将载冷剂冷却到-20~-65 ℃，然后
公司
LNG基地
启用年
发电量(kW)
发电方式
大阪瓦斯
泉北NO.2
1979
1450
朗肯循环
东邦瓦斯
知多
1981
1000
朗肯循环
大阪瓦斯
泉北NO.4
1982
液化天然气冷能分析及其回收利用
液化天然气冷能分析及其回收利用[摘要]当前，能源和环境问题已日益成为制约我国经济可持续发展的一个瓶颈，为了优化能源结构，我国开始大力发展液化天然气（lng）产业，以达到充分高效地利用lng的冷能，有利于节约能源，创造巨大的经济效益的目的。
但是当前的lng冷能发电技术发电量较小，能量利用效率较低等问题，据此，本文将对lng 冷能集成利用现状进行分析，并提出相应措施，更好地促进液化天然气冷能的回收利用。
[关键词]液化天然气冷能利用分析中图分类号：tg333.7 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）08-031-01【前言】液化天然气（lng）中含有大量的冷能，它已在液化天然气冷能回收在空分、发电、制造干冰、低温冷库以及汽车冷藏、汽车空调等领域中的广泛应用，对于有效回收、利用能源，减少机械制冷造成的大量电能消耗意义重大，有可观的经济效益和社会效益。
随着lng用量的迅速增长以及全球性能源供应紧张形势的加剧，合理利用这些冷能显得尤为重要，对液化天然气冷能的回收利用进行分析探讨是很有必要的。
一、lng冷量?分析lng 的冷量?包括两部分，即在系统压力 p下由温度不平衡引起的温度? ，以及在环境温度下，由压力不平衡引起的压力? ：= +在受热温升的过程中，lng 要发生沸腾相变。
因而温度? 又包括潜热温度? ，1及显热温度? ，s两部分，即：= ，s+ ，1假定lng平均相变温度为汽化潜热为r，则 lng 汽化过程中吸收的潜热?为：，1=（—1）r显热?是lng在系统压力p下，温度由ts升高到平衡态过程中释放出来的。
天然气在液化前要进行纯化处理，分离凝析油、重烃，并去除h2o、co2、h2s以及有机碳化物等杂质，其主要成分是甲烷。
lng的形成耗费了大量的压缩功，因而具有大量的冷量?，在汽化的过程中如果再进行一定的加压等其他处理，从以上lng冷量?的分析可以看出，对于大型的lng接受站来说，其蕴含的冷能是相当大的。
液化天然气(LNG)冷能回收及其利用
２０ ０ ２年 第 ４期 总 第 １８期 ２
低 温 工 程
ＣＲＹＯＧＥＮＩ ＣＳ
Ｎｏ． ２ ｏ ４ ０２ Ｓ ｍ Ｎｏ． ２ ｕ １８
液 化 天 然 气 （ ＮＧ）冷 能 回收 及 其 利 用 Ｌ
王 强 厉彦 忠 张朝 昌
用 Ｌ Ｇ冷 能 ，具 有 非常 重 要 的意 义 。 分 析法 不但 能从 能量 的数 量 上 反 映 能 量 种 类 的转 换 ， Ｎ 炯 更 重 要 的是 能从 质 上 清楚 地揭 示 内部不 可逆 性 造成 的能量 品 质 的贬 值情 况 ，以及 造成 热 力学 损失 的原 因和 部位 。 由卡 诺循 环 可 知 ：在热 源 冷 源 之 间进 行 的一 切 热力 循 环 ，冷 源从 热源 吸 收热 量 ｑ后 ，其 可能 得 到 的最 大循 环净 功 ，即最 大可 用 能 为
本 文 于 ２０ ０２年 ５月 ２ 日收 到 。 ５
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第 ４期
液 化 天 然 气 （Ｎ ） 冷 能 回收 及 其 利 用 ＬＧ
２ ９
说 ，吸 收 ６ 口的热 量 中的最 大 可用 能 １ ｑ ０
效 益 和社 会 效益 。
主题 词
Ｌ Ｇ 冷 能 回收及 利 用 Ｎ
全 球 性 石油 资源 的紧缺 以及 不 断加 剧 的环境 污 染 ，使 得污 染 小 、燃 烧性 能 好 、储 量 丰 富
的天 然气 的 应用 越来 越 广泛 。 为 了便 于 天然 气 的储 藏 运 输 ，通 常 在 低 温 下 （ １Ｋ 以下 ）将 １０ 天 然气 液 化成 液 态 （ Ｎ ） Ｌ Ｇ ，因而 ，在 Ｌ Ｇ汽化 成 常 温 气体 供 给用 户 的过 程 中将 释 放 出大 量 Ｎ 的冷 能 。如 果能 将该 冷 能进 行 有 效地 回收 利 用 ，如 用 于 空 分 、发 电 、制 造 干 冰 、低 温 冷 库 、
LNG冷能回收及综合利用技术
LNG冷能的基本概念
LNG：液化天 然气
冷能：液化天 然气在气化过 程中释放的能
量
回收技术：利 用LNG冷能， 将其转化为其 他形式的能源
综合利用：将 LNG冷能用于 多种领域，如 冷链物流、空
调系统等
LNG冷能回收的重要性
提高能源利用效率：LNG冷能回收技术能够充分利用LNG中的冷能，提高能源的整体利用效率。
03
LNG冷能回收技术原理及方法
LNG冷能回收原理
介绍LNG冷能回收技术的基本 原理
描述LNG冷能回收的方法和流 程
分析LNG冷能回收技术的优势 和局限性
探讨LNG冷能回收技术在不同 领域的应用前景
LNG冷能回收技术分类
直接利用技术： 将LNG冷能直 接转化为机械 能或电能，如 低温制冷、低
温发电等。
用于建筑物的供冷和供暖 用于建筑物的冷能储存和释放 用于建筑物的节能改造和绿色建筑 用于建筑物的空调系统优化和节能减排
LNG冷能在能源领域的应用
冷能发电：利用LNG冷能进行发电，提高能源利用效率。 工业制冷：利用LNG冷能进行工业制冷，降低生产成本。 空调制冷：利用LNG冷能进行空调制冷，提高居住舒适度。 冷冻物流：利用LNG冷能进行冷冻物流，保证食品新鲜安全。
中期阶段：随着技术的发展，开始出现LNG冷能回收利用的装置和系统， 用于发电、制取工业气体等。
当前阶段：LNG冷能回收技术已经相当成熟，广泛应用于多个领域，如冷 链物流、海水淡化、空气分离等。
未来展望：随着环保意识的提高和能源结构的转型，LNG冷能回收技术有 望在更广泛的领域得到应用，推动能源利用的可持续发展。
成功案例分析
介绍LNG冷能回 收及综合利用技 术在某个地区或 行业的成功应用 案例，包括项目 背景、实施过程、 技术方案、经济 效益等方面的详 细情况。
液化天然气冷量回收分析
液化天然气冷量回收分析摘要：在传统的海水气化过程中，lng所蕴含的巨大冷能却白白浪费了。
使用lng作为冷源，进行空气分离及冷热电联产等产业可以回收冷能，产生经济效益。
本文就lng的再气化过程中冷量的回收问题从国内外lng的发展情况，并讨论说明我国的发展前景与方向。
关键词：lng；冷能回收1.前言液化天然气（lng）是天然气经过脱酸、脱水处理，再通过深度冷冻工艺液化而成的低温液体混合物。
lng中蕴含巨大冷能，主要是气化过程中的气化潜热，如果不加以利用是对能源的极大浪费。
本文先介绍lng冷能利用的意义，再介绍lng冷能利用的发展概况，最后讨论我国冷能利用的发展方向，从而让更多人了解并重视冷能回收。
传统的lng接受基站使用海水作为主要热源，用加热炉作为补充热源使之再气化。
lng吸收海水的热量，即释放出冷量给海水，从而气化成为可以燃烧的天然气。
在传统的气化过程中不但没有利用lng的冷能资源而且对环境造成潜在的威胁。
如果对lng的冷能进行回收，比如实施冷热电联产，那么与其热交换的工质就不会是海水，而是液氦或液氮。
在这一过程中使用密闭的换热器。
减少碳排放，这样可以减小对环境的威胁[1]。
另外，lng冷能的利用可以产生更多的经济效益。
目前经可行性研究表明，一个350万吨/年的lng项目，如果其冷能能够达到充分利用，其总经济效益可达4亿元/年。
按预测，到本世纪中叶，若中国消耗天然气5000亿m3/年，其中进口lng1000亿m3/年，可用冷能折电257亿kwh/年；相当于一个600万kw电站的年发电量[2]。
可以大大节省电能。
2. lng冷能回收国外发展现状lng作为新兴能源形式在能源市场逐渐占据主导地位。
2005年和2006年国际能源机构（iea）对世界能源展望预计，到2030年全球能源需求量将会进一步增长[3]。
当前国际油价的持续上涨导致越来越多的国家开始寻求新型替代能源，而lng是很好的替代品。
在未来，全球液化天然气市场将有一个大的变化。
分析液化天然气冷能及其回收利用
2017年07月分析液化天然气冷能及其回收利用吴中原(新疆新捷燃气有限责任公司,新疆乌鲁木齐830011)摘要：分析液化天然气冷能产生的方式及原理，并对LNG 冷能在发电、空分、干冰制造、冷藏冷冻以及低温废弃物粉碎等领域的应用进行介绍。
关键词：液化天然气冷能；回收利用；发电；空分天然气在储藏运输过程中，往往会经过液化，而液化天然气过程中又会产生大量冷能，这些冷能能够广泛应用于生产生活等领域。
1LNG 冷能的回收利用1.1发电利用(1)二次媒体法二次媒体法的主要技术措施是通过基干良朗肯循环流程实现的，LNG 冷能通过膨胀、蒸发、冷凝等环节后，蒸汽低压在冷凝过程中，由于LNG 冷量的影响会直接转化成液体，从而形成循环冷凝，这种方式产生的发电量能够达到20kW/H 左右。
这一技术还能够用作载热剂在海水蒸发过程中发挥作用，发电效率较高，但容易受到冷凝温度影响。
(2)直接膨胀法这种方法的主要技术措施就是通过高压作用使LNG 膨胀，再用于循环发电。
这种方法可操作性更强，也更简便，不必使用一些复杂电气设备就能够实现回收利用。
但其缺点在于冷量利用率偏低，不能大量对外做功，1tLNG 冷能能够发电20kW/h 左右。
(3)联合法联合法就是结合二次媒体法与直接膨胀法两者的优势，最大限度优化LNG 冷能利用过程和效率，提升LNG 压缩功产生的压力，采用冷凝器使二次媒体能够循环进行对外做功，从而生成更多的蒸汽动能，使LNG 利用率获得极大提升，通过这种方法，1tLNG 冷能能够发电50kW/h 。
1.2空气分离LNG 冷能能够用于空气分离作业中，分离出氮气。
低温环境的产生原因一般都是电力驱动后产生的机械制冷作用形成，温度降低越快，电能消耗就会急剧增加。
在一定范围内，低温蒸发产生的能耗都会因为蒸发温度的降低而增加，每降低1次蒸发温度，就可能会增加10%左右的能耗。
通过两级压缩制冷作用对空气进行冷却后能够从空气中分离液化氮。
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液化天然气（LNG）冷能回收及应用研究李贵轶陕西省燃气设计院710043摘要液化天然气的冷能回收在实际的操作和使用当中有着重要的意义，深入的对其应用进行研究，可以大大提升工作的质量和效率。
文章将针对这一方面的内容展开论述，详细的分析了液化天然气的冷能回收以及具体的应用，针对其中的重点和要点进行了细致的探析，力求进一步的明确液化天然气的研究发展方向，并且为相关工作的进展做出积极的贡献。
关键词液化天然气；冷能回收；研究应用；分析Abstract:The LNG cold energy recovery has important significance in the operation and use of actual,in-depth to study its application,can greatly enhance the work quality and efficiency.This paper will discuss in this part,a detailed analysis of the LNG cold energy recovery as well as the specific application,aiming at the key and key points and detailed analysis,in order to further clear the liquefied natural gas research and development direction,and make a positive contribution to the progress of related work.Key words:liquefied natural gas;cold energy recovery;application;analysis中图分类号：F416.22文献标识码：A文章编号：引言天然气是一种清洁、高效并且污染较小的能源，现今随着我国的能源结构逐渐的进行调整和优化，相关的液化天然气进口以及生产应用等，都得到了迅猛额发展。
由于我国的液化天然气的相关研究，还处于一个刚刚起步的阶段当中，所以其中难免的会存在一些难以解决的问题。
在此当中，液化天然气的冷能回收一直以来都是比较突出的一个内容，同时也是目前来讲人们所比较关注的话题。
在液化天然气的气化过程之中，会释放出大量的高品位的冷能，现今的技术和手段难以针对这部分的冷能进行有效的利用。
综合的展开相关冷能利用和研究的课题，不仅有助于相关的工作得到进一步的发展和前进，还可以有效的降低液化天然气使用过程之中的能耗，进而为企业和社会带来巨大的效益。
下文将从实际的角度出发，层层深入的对相关内容进行论述，力求为此项工作的发展做出积极的贡献。
1.液化天然气及冷能概述深入的对液化天然气的主要状况以及冷能的实际情况进行分析和概述，有助于进一步的对其性质特点等进行了解和掌握，下文将进行详细的论述分析。
1.1液化天然气工业链概述在液化天然气的工业链当中，包括了预处理、液化、运输、存储、接收站以及再汽化的装置等等，而液化装置的基本流程，包括有基本的负荷型、调峰类型等两种。
液化天然气的液化流程，也有许多不同的形式，主要是以制冷的方式来进行详细的划分，分为三种方式，即混合制冷剂的液化流程、级联式的液化流程以及带膨胀剂的液化流程等。
在天然气的液化装置当中，主要包括有天然气的预处理装置、存储系统装置、控制系统装置、液化流程装置以及消防系统等，在实际的操作和应用当中所有的装置系统都是一个统一式的整体，缺少了其中的一个实际的工作流程就难以展开。
1.2液化天然气的冷能性质及相关的特点液化天然气是一种常温之下的经过脱水以及脱酸等处理天然气，通过相关的冷冻工艺液化而制成低温的液体，其实际的密度，增加了约600倍，这种形态将更加有利于进行长距离的运输。
进口的液化天然气运输到接收站之后还需要进行相应的加热才能够正常的使用，而在此过程之中，冷能可以得到回收及利用。
液化天然气的冷能回收，可以使用来进行相关的冷能发电、空气分离、干冰制造以及低温的粉碎等功能，这样不仅有效的解决和改进了回收以及能源利用等问题，还大大减小了机械设备的制造负担以及电能的损耗，具有较好的经济效益、社会效益以及环境效益。
纯净的液化天然气是一种无色无味并且透明的液体，比水更轻并且不溶于水，化学性质较为稳定，和水以及空气等相关的液化气物在化学性质之上相容，不会引起较为严重的危险反应。
天然气的热物性从大的方面来分析的话，可以基本分成热力学的性质和迁移性等两个基本的类型，热力学的性质当中包含了密度、体积、比热容、生成热、压缩因子、反应热以及气液的平衡常数等等。
而相关的迁移性质，则包含了热导率、扩散数以及粘度等方面。
2.液化天然气的性质特点以及热力学分析根据上文的详细阐述和分析，可以对液化天然气的主要性质以及相关的特点等，有着详细的了解和掌握，接下来，将针对液化天然气的相关热力学性质进行详细的分析，力求进一步的加强实际当中的操作和应用。
液化天然气的热力学性质，是进行相关的冷能回收和利用的理论基础，所以深入的对其进行探究对于实践的工作来讲有着极其重要的作用和意义。
液化天然气的冷凉系统研究是一个比较重要的研究方式，不仅可以从能量数量的角度之上进一步的反映出能量的传递以及转换，还可以展示出能量系统的内部不可逆的损失分布状况，针对实际的成因大小以及合理的利用能源等提供宝贵的指导理论。
针对温度场以及压力场等，引发的物流状态之间的冷量传递，进行详细的研究，将可以进一步的提升对冷能回收利用的工作质量。
液化天然气的冷量主要利用其和周边环境的温度差以及压力差等，在一种趋于平衡的状态过程之中，进行相关的回收，而由于液化天然气是一种液体的混合物质，其中主要的成分是甲烷，一般来讲其占到的比例在90%以上，而从甲烷的性质来分析，在110k至300k之间，同时期相关的比热变化不会超过5%。
环境参数对于冷量的影响，也是不容忽视的一个方面，液化天然气的物理回收主要是针对冷量的回收，而由于液化天然气是一种液体的混合物，组分以及成分等对于冷量的影响比较大，在一定的温度环境以及压力系统之下，液化天然气的冷量是随着甲烷的含量而逐渐增大的。
另外一个方面，环境的温度对于冷量也有着较大的影响，随着环境温度的增大，液化天然气当中冷量的应用价值也会随之增大。
而在液化天然气的冷量回收系统之中，压力越低，就更加有利于进行冷量的回收和利用。
液化天然气是一种多组分的液体混合物质，相关的混合物质成分也会对冷量的回收利用造成一定的影响，当周边环境的甲烷摩尔分数增加之时，液化天然气之中总冷量，也会随之增加。
3.液化天然气的冷能回收应用研究根据上文的分析，可以对在实际操作当中影响液化天然气冷量回收应用的因素有着详细的了解和掌握。
接下来将针对具体的冷量回收应用进行深入的分析和研究。
3.1液化天然气的汽化流程液化天然气的汽化工作站，主要分为两种基本的类型，一种是蒸汽式的再液化工艺技术，另外一种则是直接的压缩工艺技术。
两种技术在本质之上并没有太大的区别，仅仅在蒸发气体的处理方式之上有着一定的差别。
大型的液化天然气接收站，在气体运输到码头之后，将液化气体输送至储罐当中进行储存。
而来自储罐当中的液化天然气由于泵的升压，进而将相关的气体送人至汽化器当中，并且受热之后进入到下游的用户管道之中。
在储存的过程当中由于储罐等不可避免的会出现漏热，液化天然气会从液相当中蒸发出来，这部分气体即为BOG。
同时，为了进一步的防止液化天然气在卸船的过程之中造成船舱负压，还需要将一部分的BOG返回至液化天然气当中来对压力进行平衡。
3.2冷能利用的原理研究冷能的利用主要的来讲是依靠液化天然气和周边环境之间的压力差以及温度差，将高压并且低温的液化天然气变成为常温的天然气，并且回收储存在其中的能量。
液化天然气变成为常温的气体之时，吸收一定的热量，如果此时再进行相关的加压处理，则对于大型的接收站来讲，蕴含的能量比较大，另外由于用途和温度压力等都不相同，回收的具体途径也存在有差异，一般的时候用作管道燃气之时，天然气的输送压力会比较高，可以充分的对冷能进行利用，另外还需要针对不同的用途来对工艺流程进行改进和分析。
3.3冷能回收的方式研究液化天然气的冷能回收方式主要有两种，一种是温度差发电以及动力装置联合回收的方式，而另外一种则是利用混合的动力循环来进行回收的液化天然气冷能。
(1)利用混合动力循环回收的液化天然气冷能。
此种方式主要是以氨水味工质的燃气动力循环以及液化天然气循环相互组合而成的混合动力循环系统，使用来进行相关的液化天然气冷能回收项目。
建立起完善的混合动力循环换热以及动力设备能量平衡的方程，同时针对可用能平衡的方程进行了详细的设计，以朗肯循环冷凝的温度以及朗肯循环透平进出口的压力等来作为关键的参数指标。
低温的液化天然气进入至天然气泵进行增压，同时进入到换热器当中吸热，并且蒸发变成气体，再进入至换热器当中进行加热，此时的天然气具有比较高的温度，进而进行做功发电。
对于燃气动力的循环，空气进入至空气的压缩机当中，压缩所得到的气体和天然气进行混合，燃烧之后释放出来的能量一部分被自身的燃气所吸收进去，而另外一部分具有比较高温度的将进入到燃气的透平之中进行做功。
(2)温度差发电和动力装置联合的液化天然气回收冷能研究。
液化天然气运用到常温之下，所以吸收较大的热量，对于如何能够进行有效的冷能回收利用，还需要很好的考虑并且分析海水的温度差以及工业的废气之间的温度差。
设置出相应的动力循环系统装置，将冷能有效的转化成为电能进行输出，而整个动力的系统循环一般需要两套动力装置。
3.4冷能的应用冷能的应用有许多，其中，较为常用的由利用其来节能型发电、空气的分离以及轻烃的分离等。
同时，还可以使用液化天然气的冷能来进行深冷的粉碎、制造干冰以及冷冻仓库之中的实际应用等，在低温粉碎当中，根据液化天然气的相关特点，针对室温之下具有弹性以及延展性等物质，进行低温粉碎，同时，低温粉碎之后的微粒还具有较好的流动特性以及尺寸的分布性。
此外，液化天然气的冷能还在蓄冷的装置当中有着极为重要的应用，运用相变的物质，将潜热储存在液化天然气当中，同时释放一定的冷量来供给设备的运行和工作。
4.结束语综上所述，根据对液化天然气的冷能回收以及具体的利用进行详细的分析和阐述，从实际的角度出发，深入并且细致的探析了液化天然气的冷能回收流程、原理、主要的方式等，还对具体的冷能回收应用的项目进行了分析和概述，力求进一步的推动相关技术的发展，为冷能回收和利用工作做出积极的贡献，同时也为更加高效的使用能源而做出努力。