LNG冷量利用冷库的制冷循环流程模拟

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。

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。

液化天然气(LNG)的冷量利用

ＰｒＱ．，
式中Ｃ为然定热，为然容，。ｐ天气压比ｖ天气比ｐ为
ＬＧＮ是低温多组分液体混合物，其相变潜热、
２ＮＧ的冷量利用Ｌ
由于ＬＧ的用途不同，Ｎ低温拥和压力佣将存在平均泡点温度等与压力、组分等密切相关。汽化后差异，回收途径也不同。例如，用作管道燃气时，的气体如压力较高，则性质偏离理想气体。因此要天然气的输送压力较高（一ｌａ２ＯＰ）Ｍ，压力拥大，对式（）４和式（）５进行计算，必须建立ＬＧＮ相平衡关低温拥相对较小，可以有效利用其压力拥。而供给系，采用真实流体状态方程进行分析，比如ＲＳ电厂发电用的液化天然气，汽化压力较低（．Ｋ０５方程。Ｌａ，ＯＰ）所以压力拥小，Ｍ低温拥大，可以充分利１ＬＧ｝特性分析．Ｎ冷Ａ２用其低温拥。ＬＧ冷量的应用要根据ＬＧ的具体ＮＮ许多因素影响到ＬＧ冷量拥的大小。根据前用途，Ｎ结合特定的工艺流程有效回收ＬＧＮ冷量。述ＬＧＮ冷量拥数学模型，，，下面对环境温度、系统２１发电．压力及各组分含量等因素对ＬＧ冷量拥的影响进Ｎ要提高液化天然气发电系统的整体效率，必须考虑ＬＧ冷量的利用，否则，发电系统与利用普Ｎ（）Ｔ的影响１环境温度Ｏ通天然气的系统无异。ＬＧＮ冷量发电主要有三种方随着环境温度的增大，ＬＧ低温拥、压力拥及Ｎ式： ①直接膨胀发电；②降低蒸汽动力循环的冷凝总冷量佣均增大，这与拥的定义相一致。这也说明温度； ③降低气体动力循环的吸气温度。图１为ＬＧ冷量佣应用效率与环境温度有较大关系，环境ＬＧＮＮ冷量发电流程，采用以丙烷为工作流体和天然温度增大，ＬＧ冷量拥应用值将随之增大。Ｎ气直接膨胀透平机的兰金混合循环。丙烷液体吸收（）系统压力Ｐ的２影响海水热量汽化，高压蒸汽驱动丙烷透平膨胀机发随着ＬＧＮ系统压力的增大，其压力拥将增大，电，随后在丙烷冷凝器中放热被ＬＧＮ冷凝。同时，这与压力拥定义相一致。但ＬＧ低温拥却随之降高压ＬＧ吸热汽化，ＮＮ驱动天然气透平膨胀机发电。低，主要原因是： ①由于压力增大，液体混合物泡２２空气分离．点温度升高，使达到环境热平衡温差降低；②随着低温）在越远离环境温度时越大，因此应在尽ｍ压力增大，液体混合物接近临界区，致使汽化潜热可能低的温度下利用ＬＧ冷量。从这个角度来看，Ｎ降低。ＬＧ总冷量烟可由低温拥与压力拥相加获Ｎ由于空分装置中所需达到的温度比ＬＧ温度还低，Ｎ

LNG冷能利用方式简介

LNG冷能利用方式LNG冷能利用可分为直接和间接利用两种方式。

其中，直接利用包括冷能、深冷空气分离、冷冻仓库、制造液态CO2(干冰)、汽车冷藏、汽车空调、海水淡化、空调制冷以及低温养殖和栽培等；间接利用包括低温粉碎、水和污染物处理等。

目前LNG冷能主要应用领域如表1所示。

LNC冷能在空气分离、深冷粉碎、冷能发电和深度冷冻等方面已经达到实用化程度，经济效益和社会效益非常明显；小型冷能发电在LNC接收站也有运行，可供应ING接收站部分用电需求；海水淡化等项目尚需要对技术进行进一步的开发和集成。

基于种种条件的限制，LNC冷能不可能全部转化利用，目前世界LNG冷能平均利用率约20%。

世界主要国家或地区LNC冷能利用情况如表2所示。

由于我国进口LNG处于起步阶段，国内冷能项目的建设要本着实事求是的原则进行合理规划。

根据世界LNC冷能利用的经验，我国LNC冷能利用可以通过以下两个主要途径进行。

第一，建设大型空分装置，生产商品液氧、液氮和液氩。

部分液氮作为生产冷冻粉碎胶粉和液体二氧化碳等项目的冷媒，气化后的氮气作为合成氨原料；氧气作为大型装置的原料，生产的合成气经精制后进一步延伸加工，作为合成氨的原料和的，合成气精制过程中副产的高纯度二氧化碳作为液体二氧化碳的原料。

第二，LNG与制冷剂换热，绿色制冷剂进一步作为冷藏库和合成气精制过程的冷媒。

总之，在LNG冷能利用过程中要贯彻循环经济的理念，积极探索我国LNG 冷能利用技术，实现LNG冷能的安全利用，形成生态工业网络。

2LNG冷能利用技术进展2.1LNG冷能空分技术空分技术经过100多年的不断发展，现在已步入大型、全低压流程的阶段，工艺流程由空气压缩、空气预冷、空气净化、空气分离、产品输送等操作单元组成。

空分设备较高，能源消耗占空分产品成本的70%-80%。

例如，一套72000m3／h空分设备的主空压机电机容量达31000kW，相当于一个小城镇的民。

因此，如何降低单位制氧耗电一直是空分行业关注的主要问题。

LNG冷能用于冷库的系统设计及分析

第15卷第1期集美大学学报（自然科学版）Journal of Jimei University （Natural Science ）Vol.15No.1［收稿日期］2009－01－13［修回日期］2009－05－05［基金项目］福建省自然科学基金资助项目（E0640013）；福建省科技创新平台资助项目（2009H2006）［作者简介］吴集迎（1964—），男，教授，从事制冷与热泵系统的节能研究.［文章编号］1007－7405（2010）01－0044－04LNG 冷能用于冷库的系统设计及分析吴集迎，马益民，陈仕清（集美大学机械工程学院，福建厦门361021）［摘要］为了将LNG （Liquefied Natural Gas ）冷能作为冷库的冷源，以节省投资、减少电耗、降低冷库的生产成本，结合福建LNG 总体项目，确定了LNG 冷能用于冷库的系统流程与运行模式，并以供气规模为4000万m 3/年的气化站为例，进行了系统节能分析和计算.结果表明：在冷库系统冷量回收率为33%的情况下，该气化站可回收冷量的年冷量收益为611.3万元，投资回收期小于1年.因此，利用LNG 冷能作为冷库的冷源是一种可行的方式，具有显著的节能效果和经济效益.［关键词］液化天然气；冷能利用；冷库；工艺设计；经济性分析［中图分类号］TK 123［文献标志码］A0引言LNG （Liquefied Natural Gas ）气化过程中产生的冷能利用在我国是一个新兴的产业.据测算，每吨LNG 气化将释放出830 860MJ 的冷能.在LNG 气化站，通常这些冷能在气化器中随海水被舍弃了，造成冷量的损失.LNG 的接收站和气化站大都设在港区，而在港口附近一般也都设有中大型冷库，这为回收LNG 冷能用于冷库提供了有利的条件.福建LNG 总体项目包括LNG 专用码头、LNG 接收站和输气干线、LNG 燃气电厂、五城市燃气用户等大型工程.其中，LNG 专用码头、接收站和部分气化站位于湄州湾北岸莆田秀屿港区，其一期工程接收站年接收能力为260万t LNG ；二期工程设计规模将达500万t /年［1］.如果能将部分LNG 气化站冷能作为冷库的冷源，既可节省压缩式制冷装置的投资，又可减少电耗，经济效益和社会效益十分可观.1国内外LNG 冷能利用及应用方式1.1国外LNG 冷能利用国外LNG 冷能利用技术已相当成熟.目前世界上11个国家和地区共有38个LNG 气化站在运行，其中日本23个［2］.日本在利用LNG 进行空气分离、冷能发电、干冰制造和冷库冷藏等方面已有30多年的历史，是最早开发LNG 冷能利用技术的国家之一.日本神奈川县根岸基地的金枪鱼超低温冷库，开始营业至今效果良好.在韩国、澳大利亚和我国台湾地区也都有LNG 冷能的应用实例，如韩国蔚山大学应用LNG 冷能实现轻烃分离［3］.美国、法国、挪威等国家，虽然相继开发了LNG 机车、船舶等以LNG 为燃料的运输工具，但回收利用LNG 冷能，特别是应用于冷库的实例并不多.1.2国内LNG 冷能利用国内首个试点项目广东大鹏湾LNG 接收站目前已投产.两个在建项目是福建LNG 总体项目和上海LNG 项目，另有六个LNG 项目待批.根据中海油规划，将在广东大鹏湾、福建莆田、浙江宁波和第1期吴集迎，等：LNG 冷能用于冷库的系统设计及分析上海市等城市设四个LNG 接收站，建设空气分离项目和民用取冷项目，2010 2015年完成各LNG 接收站冷能综合利用的建设和开发.其中，第一个LNG 冷能综合利用示范项目是中美合资的福建莆田空分项目，设计日耗冷能100万MJ ，日产液氧250t 、液氮340t 和液氩10t ，计划2009年完工投产.随后将相继投资建设冷能发电、废旧轮胎深冷粉碎、海水淡化、干冰制造、冷冻和保鲜物流项目，计划于2015年前完成［3］.目前，国内冷库基本上是采用蒸汽压缩式制冷装置，将LNG 冷能用于冷库尚未见诸报道.2LNG 冷能用于冷库的实现模式LNG 用于空分装置，冷能发电和冷库是在不同能级下的冷能利用.LNG 气化站的气化压力较低，一般为0.6MPa 左右，因此冷库是一种比较适合LNG 气化站的冷能利用方式.2.1减少传热温差LNG 储存温度为－162ħ，而冷库库温则在－30 0ħ之间，一般的换热设备难以实现如此大的传热温差，因此必须考虑通过中间冷媒来降低传热温差.本系统将LNG 的冷能先转移至低凝固点的中间冷媒上，再通过载冷剂的循环把冷量传递给库内的空气，以尽量减少一次传热温差.2.2设置蓄冷装置LNG 主要用于发电和城市燃气，其气化负荷随昼夜和季节波动.由于对天然气的需求是白天和冬季多，则LNG 气化所提供的冷能也多；反之，在夜晚和夏季，可以利用的LNG 冷能也随之减少.为减少LNG 冷能波动对冷库运行产生影响，本系统中设置了蓄冷装置，利用蓄冷物质和LNG 换热以存储LNG 冷能.即：白天LNG 冷能充裕时蓄冷物质吸收冷量而蓄冷；夜间LNG 冷能供应不足时，蓄冷物质释放出冷量供给冷库.从而解决了LNG 气化站产出冷量与冷库用冷不匹配的问题，使冷库库温保持稳定.2.3选择蓄冷介质（中间冷媒）本系统采用无相变蓄冷方式.由于LNG 温度很低，因此在选用蓄冷介质时，既要保证其有较低的凝固点，又应具有较强的蓄冷能力.综合考虑各种因素，选择60%乙二醇水溶液作为蓄冷介质.经过无相变蓄冷后，将其再与载冷剂进行冷量传递，最后通过载冷剂循环为冷库提供冷量.乙二醇水溶液性质［4］见表1.表160%乙二醇水溶液性质表Tab .1Properties of 60%ethylene glycol-water solution 中间冷媒融点/ħ沸点/ħ闪点/ħ比热容/（kJ ·kg －1·ħ－1）溶解热/（kJ ·kg －1）乙二醇水溶液－48.9197.6116 2.35（l ） 1.81（s ）1872.4选择载冷剂LNG 冷能利用系统中的载冷剂应具有较高的冷能利用效率和较低的运行成本，并能保证系统的安全稳定运行.经过比较分析，选择氨作为库内循环的载冷剂.氨不仅具有良好的热力性质和物化性质，同时也是一种环境友好型载冷剂.3LNG 冷能用于冷库的系统工艺流程3.1系统工艺流程设计设计的系统工艺流程如图1所示.首先LNG 和中间冷媒乙二醇水溶液在第一板式换热器里进行热交换，LNG 气化后供给用户使用.乙二醇水溶液得到LNG 释放的冷能后，温度从常温降至－40 －45ħ，冷量蓄存在蓄冷池中.再通过第二板式换热器和氨液进行热交换，得到低温氨液并通过氨泵输送到冻结间蒸发器（冷风机）和冷藏间蒸发器（冷排管），从而使冻结间和冷藏间的温度分别降低至－ħ和·54·集美大学学报（自然科学版）第15卷NG LNG 泵泵泵冻结间冷藏间1冷藏间2板式换热器乙二醇水溶液蓄冷池板式换热器图1LNG 冷能用于冷库的系统工艺流程图Fig.1Schematic of a refrigerated warehouse operating by LNG cold energy3.2系统的运行模式设计的LNG 冷能利用系统可有三种运行模式.1）蓄冷循环LNG 气化释放冷量通过板式换热器对蓄冷池内乙二醇水溶液蓄冷，工作的只有第一板式换热器和蓄冷池，冷库不工作；2）制冷循环LNG 不气化，将蓄冷池内乙二醇水溶液蓄存的冷量释放出来，通过第二板式换热器冷却氨液对冷库供冷；3）蓄冷制冷联合循环第一、第二板式换热器、蓄冷池和冷库同时工作，如果LNG 气化释放的冷量大于冷库所需冷量，则把多余的冷量通过蓄冷池储存起来；如果LNG 气化释放的冷量小于冷库所需冷量，则释放部分蓄冷池的冷量补充冷量的不足.3.3系统特点及安全问题本系统较传统冷库少了制冷压缩机、冷凝器、节流装置及各种辅助设备，节省了蒸汽压缩式制冷装置的大量投资费用，同时又明显减少压缩式制冷装置工作时所需要的运行电耗，符合国家节能减排政策，而且系统通过设置蓄冷池，可保证冷库稳定运行.但LNG 属于易燃易爆物质，一旦发生泄漏将对冷库及周边地区造成极大的安全隐患.因此，应考虑采用抗压、耐冷等性能良好的材料［5］；安装时必须保证系统的气密性，防止LNG 泄漏.4技术经济分析4.1冷量分析假设福建LNG 总体项目一组气化站的天然气供气规模为4000万m 3/年，系统压力为0.6MPa ，把LNG 气化产生的冷能用于港区附近的冷库，根据每吨LNG 气化释放出830MJ 的冷量折算，该气化站每日将产生冷量724963.3MJ ，取冷库系统的冷量回收率为33%，计算得出气化站每日可回收用于冷库的有效冷负荷，见表2.据报道，一库长30m ，宽20m ，高5m 的单层低温冷库总耗冷量约为250kW ［5］.可见该组LNG气化站产生的可回收冷负荷足以满足10座这种规模的冷库需要，而不必再配置常规冷库中所需的压缩机、冷凝器、节流阀等其他机械制冷设备.表2LNG 气化站冷量数据Tab .2Cold energy data of a LNG gasifying station·64·第1期吴集迎，等：LNG 冷能用于冷库的系统设计及分析4.2经济性分析1）在冷量分析的基础上，取工业电价为0.8元/kWh （相当于0.22元/MJ ），如以常规蒸汽压缩式制冷方式得到同样冷量折算冷价，制冷系数COP 取3计算，则冷价为0.07元/MJ.2）根据该组气化站可回收的冷量，计算年冷量收益为611.3万元.如果LNG 冷能利用系统中包括板式换热器、蓄冷池、循环泵及其他附属设备的造价按103元/kW 计算，运行费用按设备造价的20%计算，取设备年折旧率3%［6］，计算得出该系统投资回收期为0.44年（见表3）.因此，利用LNG 冷能作为冷库的冷源是一种可行的利用方式，不仅减少了设备投资费用，而且降低了冷库的生产成本，具有明显的经济效益.表3冷能利用系统投资收益Tab .3Investment-benefit of a LNG cold energy utilization system 释放冷量/（MJ ·d －1）回收冷量/（MJ ·d －1）冷量价格/（元·MJ －1）冷量收益/（万元·年－1）冷能利用系统投资费用/万元年折旧费用/万元冷能利用系统运行费用/（万元·年－1）投资回收期/年724963.3239237.80.07611.3277.18.3155.420.445结论1）LNG 冷能用于低温冷库是合理的冷能利用方式，既减少了系统设备的初投资费用，又回收了大量的LNG 气化冷能，明显降低冷库运行的电耗.2）LNG 气化站释放出来的可回收冷量，完全可以满足大容量冷库的用冷需要，而且冷库系统结构简单，投资回收期较短.3）设计的LNG 冷能用于冷库的系统工艺流程，将蓄冷技术与冷冻冷藏技术相结合，可保证冷库库温稳定和安全运行.［参考文献］［1］徐立.福建LNG 项目建设与经济发展［J ］.福建能源开发与节约，2003（2）：47-48.［2］顾安忠，鲁雪生，汪荣顺，等.液化天然气技术［M ］.北京：机械工业出版社，2004.［3］高文学，王启，项友谦.LNG 冷能利用技术的研究现状与展望［J ］.煤气与热力，2007，27（9）：15-21.［4］盛青青，章学来，叶金，等.利用LNG 冷能的冷冻冷藏库设计［J ］.能源技术，2007，28（6）：322-324.［5］唐贤文，杨泽亮.LNG 卫星站中的冷能应用于冷库设计探讨［J ］.中山大学学报论丛，2007，27（2）：88-91.［6］聂廷哲，焦琳，段常贵，等.LNG 气化站冷能利用方式的探讨［J ］.煤气与热力，2007，27（1）：21-23.System Design and Analysis of Applying LNG Cold Energyto Refrigerated WarehousesWU Ji-ying ，MA Yi-min ，CHEN Shi-qing（School of Mechanical Engineering ，Jimei University ，Xiamen 361021，China ）Abstract ：If the cold energy of LNG is used as the cold source of a refrigerated warehouse ，the initial cost ，electricity consumption and production cost of the refrigerated warehouse will be bined with the packaged LNG project of Fujian Province ，the system flow process and operating mode of LNG cold energy to be used in refrigerated warehouses were determined ，and the energy saving effect was analyzed by taking a gasifying station with the gas supply capability of 40million m 3per year as an example.Results showed that under a 33%cold energy reclaim ratio of the refrigerated warehouse ，the annual profit from a-vailable reclaimed cold energy of the gasifying station was 6.113million RMB ，and the payback period of ini-tial cost was less than a year.Therefore ，it is an ideal way to use LNG cold energy as the cold source of re-frigerated warehouses to gain significant energy-saving effect and economic benefits.Key words ：LNG ；cold energy utilization ；refrigerated warehouse ；process design ；economic analysis责任编辑陈敏）·74·。

LNG冷能用于冷库的系统设计及分析

Ｏ引言
ＬＧ（ｉｅｅａｒａ）气化过程中产生的冷能利用在我国是一个新兴的产业．据测算，每ＮＬｕｆｄＮｔａＣｓｑｉｕｌ吨ＬＧ气化将释放出８０～６Ｎ３８０ＭＪ的冷能．在ＬＧ气化站，通常这些冷能在气化器中随海水被舍弃Ｎ了，造成冷量的损失．ＬＧ的接收站和气化站大都设在港区，而在港口附近一般也都设有中大型冷Ｎ
第１５卷
第１期
集美大学学报（自然科学版）
Ｊｕｌｏｍｉｎｖｒｔ（ａｕａＳｉｃ）ｏｍａｆｉｅＵｉｅｉＮｔｒｃｎｅＪｓｙｌｅ
Ｖｏ．５Ｎｏ１１１．
２１００年１月
Ｊｎ００ａ．２１
【文章编号］１０ —７Ｊ（０００ — ｏ４— ４０７４５２１）１０４０Ｄ
空分项目，设计日耗冷能１× ０Ｍ，日产液氧２０ｔ氮３０ｔ１。Ｊ５、液４和液氩１，计划２冷能发电、废旧轮胎深冷粉碎、海水淡化、干冰制造、冷冻和保鲜物流项目，计划于２１０５年前完成Ｊ目前，国内冷库基本上是采用蒸汽压缩式制冷装置，将Ｌ．ＮＧ冷能用于冷库尚未见诸报道．
冷库，开始营业至今效果良好．在韩国、澳大利亚和我国台湾地区也都有ＬＧ冷能的应用实例，如Ｎ韩国蔚山大学应用ＬＧ冷能实现轻烃分离．美国、法国、挪威等国家，虽然相继开发了／Ｇ机Ｎ＿，Ｎ车、船舶等以ＬＧ为燃料的运输工具，但回收利用ＬＧ冷能，特别是应用于冷库的实例并不多．ＮＮ

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制冷工艺

lng制冷工艺LNG制冷工艺是液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)生产中至关重要的一环。

LNG是一种天然气的液态形式，通过将天然气在极低温下冷却至约-162摄氏度，压缩成液体。

这种液体形式便于储存和运输，并可以在需要时重新气化成为天然气供应给消费者。

而LNG制冷工艺正是用来将天然气冷却至液态的过程。

LNG制冷工艺的基本原理是通过减低天然气的温度来使其凝结成液体。

主要的制冷方法包括精炼冷却、外部冷却和混合冷却。

具体的实施方法有单级循环和多级循环。

以下将详细介绍这些制冷工艺。

精炼冷却是最为常见的LNG制冷工艺之一。

其过程中，天然气首先通过一个精炼塔，在塔内通过与冷却空气进行热交换，从而达到制冷的效果。

而这种制冷塔通常是由多个压缩机、冷凝器和蒸发器组成，通过高温、高压的天然气处理和冷却空气流经冷凝器和蒸发器，从而使得天然气的温度逐渐降低，最终达到所需的冷却效果。

外部冷却是另一种常见的LNG制冷工艺。

这种工艺的主要原理是通过外部冷却介质，如水或液氧，在低温下直接冷却天然气。

外部冷却介质可以通过设备中的冷凝器和蒸发器进行循环使用，来实现最佳的冷却效果。

例如，在液氧外部冷却工艺中，液氧通过蒸发器来冷却天然气，然后液氧再被压缩和再冷却，以循环利用。

混合冷却是LNG制冷工艺中使用的一种相对较新的方法。

这种工艺是将精炼冷却和外部冷却结合起来，通过两个或多个制冷方法的组合来达到更高效的制冷效果。

例如，可以将精炼冷却和外部冷却结合在一个系统中，通过灵活调节压缩机、冷凝器和蒸发器的操作参数，以适应不同的工艺和操作需求。

单级循环和多级循环是LNG制冷工艺中常用的两种实施方法。

单级循环是指制冷系统中只有一个级别的压缩和蒸发过程，适用于小规模的LNG生产。

而多级循环则是将制冷系统划分为多个级别的压缩和蒸发过程，适用于大规模的LNG生产。

多级循环通常包括高压蒸发器、低压蒸发器和冷凝器，通过逐级降低压力和温度的方式来实现更高效的液化效果。

利用LNG冷能的冷库工艺模拟及分析

２１００年第７期
２５０ｗＶｗ．ｄｈｍ．ｏ，ｇｃｅｃｍ
第３７卷总第２７０期
利用Ｌ冷能的冷库工艺模拟及分析ＮＧ
（１）２０１
［ｌ￣］ＮＧ卫星站由于负荷波动较大等问题，其Ｌ捂－ＬＮＧ的冷能大多未经过利用。针对这一问题，提出了适用于ＬＮＧ卫星站的ＬＧ冷能用Ｎ于冷库的冷能利用工艺。通过与电压缩制冷工艺对比可知，对于制冷负荷为３６７ｋ的冷库，工艺每小时可节电约为１３ｋ，具有较好的节０．Ｗ９Ｗ电效果。同时，火分析结果表明，工艺的能量利用效率远优于电匿缩制冷工艺。随着我国Ｌ用ＮＧ产业的发展，工艺将拥有广阏的应用前景。【关键词ｊＮＬＧ；冷能利用；冷库；火用分析
ＬｉａｈｇＳｈｏｚｏｎ
（ａｍｉｇＲｅｒｃｅｃｌｎｉｅｒｇＣ．Ｌｄ，ｏｎ２０ＣｉａＭｏｎ＆Ｐｔｈｍｉｇｎｅｉｏ，ｔ．ＰｏａＥｎＭａｍｉｇ５５１，ｈｎ）１
ＡｂｔａｔＴｈｒｏｅｉｅｅｇｆＬＧｉｏｔｏｌｓｒｃ：ｅｃｙｇｎｃｎｒｙｏＮｎｍｓｆｉＬＮＧｓｔｌｔｔｔｎｓｎｔｔｉｅｃｕｅｏｓｌｒｅｌａｕｔａｉｎＩｗａｒｐｓｄｉｈａｅｔｅａｅｌｅｓａｉｓｉｏｉｚｄｂｅａｓｆｉａｇｏｄｆｃｕｔｓｔｓｐｏｏｅｎｔｅｐｐｒｉｏｕｌｔｌｏｔｅｃｌｔｒｇｒｃｓｉｈＮＧｒｏｅｉｅｅｇｏｐｒｄｔｈｌｃｒｃｒｆｉｅａｉｎｐｏｅｓｔｒｃｓａａｅ１３ｋｌｃｒｃｔｅｏｒｏｏｄｈｏｄｓａｅｐｏｅｓｗｔｔｅＬｏｈｃｙｇｎｃｎｒｙＣｍａｅｏｔｅｅｅｔｉｅｇｒｔｏｒｃｓ，ｈｅｐｏｅｓｃｎｓｖ９Ｗｅｅｔｉｐｒｈｕｒａｃｌｒｉｙｆｓｒｇｉｈｉｓｌａｓ３６７ｋｅｏｒＩｄｉｏｔｅｒｓｌｆｈｘｒｙａａｙｉｓｏｄｔａｈｒｃｓａｉｈｒｅｅｇｆｃｅｃｈｎｔｅｅｅｔｉｔａｅｗｈｃｏｄｗａ０ＷｐｒｈｕｎａｄｔｎｈｅｕｔｏｅｅｅｇｎｌｓｓｈｗｅｔｅｐｏｅｓｈｄｈｇｅｘｒｙｅｏｔｉｓｔｈｔｉｉｎｙｔａｈｌｃｒｃｒｆｉｅａｉｎｐｏｅｓＷｉｈｔｅｄｖｌｐｅｔｆｈＮＧｄｓｌｈｒｃｓｏｌｃｍｏｅａｄｍｏｅｕｅｎｔｅｕｉｚｔｎｏＮＧｒｏｅｉｎｒｙｅｒｒｔｒｃｓｔｅｅｏｍｎｅＬｇｏｈｏｔｉｕｔｔｅｐｏｅｓｃｕｄｂｒｎｒｓｄｉｔｉａｉｆｎ７ｈｌｏＬｃｇｎｃｅｅｇｙＫｅｗｏｄ：ｌｕｆｅａｍ－ａ；ｕｉｉａｉｎｏｙｇｎｉｅｅｇ；ｃｈｔｒｇ；ｅｅｇｎｌｓｓｙｒｓｉｅｄｎｔａｇｓｑｉｌｔｚｔｆｒｏｅｃｎｒｙｌｏｃｏｔｏａｅｘｒｙａａｙｉｓ

LNG冷能的利用

LNG冷能的利用根据宏观分析,需要冷能并且可以利用LNG冷能的工业系统如下：(1)液化分离空气生成液态氮和液态氧（冷能空分，我们杭氧有业绩）。

(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空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。

大多数分离空气需要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LNG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,利用LNG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设计的流程,即压缩—换热—反复压缩—换热冷却—隔热膨胀—再压缩—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塔顶端的回流液体氮,同时它也为低压精馏塔的底端提供热量能源,低压精馏塔最终完成空气分离。

它在底端精馏出氧气,在顶端精馏出氮气。

精馏塔上面部分的原材料释放管道位于其顶端和低端的中间位置,精馏塔下面分别是氮气回收塔以及浓缩塔。

这个系统在所有的LNG冷能利用系统中被认为是最有效的,这是因为它的节能率高,也很少受到地点条件的限制,而且LNG巨大的冷能产出的液体氮量和液体氧量都很大。

LNG混合制冷液化流程的模拟计算_蒋旭

图2.1闭式混合制冷剂液化流程示意图·2013年第1期︱29图（b）图2.3 丙烷预冷混合制冷剂液化流程示意图a)混合制冷剂循环；b)丙烷预冷循环（3）丙烷预冷混合制冷剂液化流程丙烷预冷混合制冷剂液化流程（C3、MRC:Propane-Mixed Refrigerant Cycle），结合了级联式液化流程和混合制冷剂液化流程的优点，流程既高效又简单。

所以自20世纪70年代以来，这类液化流程在基本负荷型天然气液化装置中得到了广泛应用。

目前实际上80%以上的基本负荷型天然气液化装置中，采用了丙烷预冷混合制冷剂液化流程。

图2.3是丙烷预冷混合制冷剂循环液化天然气流程图。

流程由三部分组成：混合制冷剂循环，丙烷预冷循环，天然气液化回路。

在此液化流程中，丙烷预冷循环用于预冷混合制冷剂和天然气，而混合制冷剂用于深冷和液化天然气。

混合制冷剂循环如图2.3a所示，混合制冷剂经两级压缩机压缩至高压，首先用水冷却，带走一部分热量，然后通过丙烷预冷循环预冷，预冷后进入气液分离器分离成液相和气相，液相经第一个换热器冷却后，节流、降温、降压，与返流的混合制冷剂混合后，为第一个换热器提供冷量，冷却天然气和从分离器出来的气相和液相两股混合制冷剂。

气相制冷剂经第一个换热器冷却后，进入气液分离器分离成气相和液相，液相经过第二个换热器冷却后节流、降温、降压，与返流的混合制冷剂混合后，为第二个换热器提供冷量，图2.5CⅡ液化流程示意图图2.6 新型两级混合制冷剂液化流程示意图·2013年第1期︱33·2013年第1期去在十万分之一以下（体积比），其余不变，阻力5kPa。

C1(多组分严格精馏)：汞及重烃的脱除Configuration:Streams:E（高压换热器）：多股流。

S1(气液分离器)，-50℃，分离掉液态重组分。

B1（加热器），加热至-20℃，使之与塔内温度相同。

V1(节流阀)：已经液化的高压天然气节流至1.5barA(进储槽压力)，阀前54.2barA，-165℃。

LNG冷能利用冷库的流程模拟计算

置、冷量利用装置的前提。ｉＧ是以甲烷为主，包括氮、乙烷、丙烷等组分的低温液体混合物，与外界环境存在着温度差和压
ＬＧ是低温多组分液体混合物，Ｎ其相变潜热、平均泡点温度等与压力、组分等有密切关系。气化后的气体如压力较高，则性质偏离理想气体。因此要对式（）４和式（）５进行计算，必须建立１＇．Ｇ相平衡２／
ｅ＝ｅ（ｏＰ），０，Ｔ，一ｅ（Ｐ）
（）２
（）３
ＬＧ在定压下由低温升高到的过程中发生Ｎ
沸腾相变。设ＬＧ为在温度下处于平衡状态Ｎ的两相物质，化潜热为ｒ相应潜热炯为气，
广泛研究，并在低温发电、冷冻食品及空气液ห้องสมุดไป่ตู้等
一
力差。其冷量即为ＬＧ变化到与外界平衡状态所Ｎ
２ — ７
维普资讯
《冷藏技术）０８年９月第３期（１４期））０２总２
关系，采用真实流体状态方程进行分析。
１２ＬＧ冷量ｊｌ分析．Ｎ舛特性
合物接近临界区，致使汽化潜热降低。ＬＧ总冷量Ｎ焖可由低温烟与压力炯相加获得，其值随压力升高而呈降低趋势，当Ｐ２Ｐ时其趋势趋于平缓。但＞Ｍａ
１２３ＬＧ组成的影响．．Ｎ
许多因素影响到ＬＧ冷量炯的大小。根据前Ｎ
述ＬＧ冷量炯数学模型，而对环境温度、Ｎ下系统压力及各组分含量等因素对ＬＧ冷量炯的影响进行Ｎ
分析。１２１环境温度的影响．．
量进行评价。

液化天然气第五章第四部分冷能利用实例

LNG冷能利用方式源自台湾永安LNG接收站冷能利用
台湾中油永安LNG厂自 1990年开始营运以来在 LNG冷能利用方面开发的项目有：发电、空气分离、空调系统、养殖渔场供应海水，并已经取得一些成效。
LNG冷能利用方式
冷能发电
• 永安LNG接收站冷能发电系统主要是利用气化-148℃的 LNG过程中，释放出大量冷能，并将之利用并转换为电能的流程。冷能由加热LNG 过程中得到。
LNG冷能利用方式

LNG冷能在IGCC电站中的梯级利用
IGCC（整体煤气化联合循环）电站由化工岛和联合循环发电岛组成。化工岛包括空分、煤气化、煤气净化系统；联合循环发电岛包括燃气机、余热锅炉和汽轮机。IGCC电站的工作原理为：煤在气化炉中气化产生以CO和H2为主要成分的粗煤气，粗煤气通过除尘、水洗、脱硫后称为净煤气。净煤气送入燃气发电机，燃气透平排气再直接送入余热锅炉，产生过热蒸汽并送到汽轮发电机组做功输出电能。
空气液化分离
• LNG冷能利用空气液化分离厂较传统液化分离厂电力节省40~60%，相当于总体成本的10~15%，市场前景广阔。
LNG冷能利用方式

大连LNG接收站冷能利用
大连LNG接收站工程分两期建设，一期工程建设规模为300×104t/a，二期工程扩建到600×104t/a；根据大连周边地区液态空气分离产品市场的趋势，2008年~2015年市场需求的平均增长率为10%左右，2016年~2020年市场的需求的平均增长率为 8%左右。大连LNG冷能利用空分装置规模定为600t/d（一期），远期规模总量将达到1200t/d。
液氩326Nm3/h
LNG冷能利用方式

福建莆田LNG接收站冷能利用

10-LNG的冷量利用

液化天然气（LNG）技术
第十章 LNG的冷量利用
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第十章LNG的冷量利用
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第十章LNG的冷量利用
液化天然气再气化时会放出很大的冷量，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）。通常这部分冷能在气化器中随海水或空气而散失，造成极大的能源浪费。为此，通过特定的工艺技术可以回收冷能，从而达到节约能源、提高经济效益的目的。国外对LNG冷能的利用已经展开了深入细致的研究，并在低温发电、冷冻食品与空气液化等方面已达到实用程度。
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图10.3 利用中间载热体的郎肯循环LNG 冷能发电基本流程
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第二节 LNG的冷量利用
（3）联合法。
其综合了直接膨胀法与二次媒体法。低温的液化天然气首先被压缩提高压力，然后通过冷凝器带动二次媒体的蒸汽动能循环对外做功，最后天然气再通过气体透平膨胀做功。
图10.4 联合法LNG冷能发电流程
2.为什么LNG冷能用于发电不是最佳利用方式？ 3.LNG冷能梯级利用的原理是什么？试根据梯级利用的原理，制订一种LNG 冷能梯级利用方案。 4.查相关文献了解LNG冷能利用新的发展趋势及新的利用方式。
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A—冻结库;B—冷冻库;C—冷藏库;E4—E6—换热器
图10.10 低温冷库流程图
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第二节 LNG的冷量利用 6.蓄冷装置
LNG主要用于发电和城市燃气，LNG的气化负荷将随时间和季节发生波动。LNG的冷量也随之波动，这会对冷量利用设备的运行产生不良影响，必须予以重视。LNG蓄冷装置是利用相变物质的潜热储存LNG冷量。其原理为：白天LNG冷量充裕时，相变物质吸收冷量而凝固，夜间LNG冷量供应不足时相变物质熔解，释放冷量供给冷量利用设备。相变物质的选择是LNG蓄冷装置研究的关键，要充分考虑相变物质的熔点、沸点及安全性等问题。

小型LNG气化站的冷能利用

•小型LNG气化站的冷能利用•••一．发展概况按2012年底的统计，我国年进口LNG量已经达到约1200╳104t，气化后可生产约170亿m3天然气。

同时，目前已建与在建的小型（卫星）气化站约有100多个，全部建成后年供气量将达到300亿m3以上。

因此，在LNG气化过程中产生的大量冷能及其合理利用问题，已经引起广泛重视。

LNG是天然气经净化、干燥、脱汞，并分离重烃后制得的温度约-1620C的低温液体。

在其生产过程中，耗电量达到850kWh/t。

因此，当LNG在气化站气化时将释放出大量冷能，后者是优质的绿色能源（参见图1）。

当前LNG气化冷能的利用虽然在全球受到普遍重视，但实际上除1970年代起就着手对大量进口的LNG冷能利用进行了综合规划的日本外，包括韩国在内的大多数国家均还在大力发展之中，且开发的利用技术多数是针对大型气化站。

从国外的发展情况看，LNG气化时的冷能利用分为直接利用和间接利用两个途径。

前者主要是冷能发电、空气分离、冷冻仓库、干冰生产（与液体CO2生产同时）和轻烃回收等；后者主要指利用空分装置生产的液氮或液氧进行低温粉碎、低温干燥、冷冻食品、低温蓄冷和污水处理等（参见表1）。

图1 气化站LNG冷能回收利用示意图表1 冷能利用的主要途径利用项目利用方式冷能温度备注空气分离直接-1910C~-1510冷能回收率高，通常仅适用于大型气化站C低温粉碎间接-1300C~-800C利用液氮冷冻橡胶制品，处于产业链下游干冰生产直接-780C技术要求查对不高，但需与下游市场匹配冷能发电直接-400C技术虽成熟，但很复杂；仅适合大型气化站冷冻仓库直接-420C~-150C技术相对简单，但需与下游市场匹配汽车空调直接目前正在发展，与L-CNG汽车配套蓄冷装置间接平衡气化量昼夜波动，大幅提高冷能利用率近从冷量有效能角度分析，冷能发电是最适合大规模利用的项目，但它冷能回收效率并不高。

空气分离是最合理、最充分利用LNG低温位冷能的项目，但其建设受到（间接利用其产品的）下游产业链配套建设的制约。

lng冷量利用原理及方式嘶

lng冷量利用原理及方式嘶LNG是液化天然气的英文缩写，是将天然气经过压缩和冷却处理，使其体积减小600倍左右，变成液态状态，在运输和储存过程中能占用较小的空间，也便于运输。

而LNG在液态状态下，所含热值仍与气态状态下的天然气相同，因此又称为“液态天然气”。

LNG具有高能量密度和清洁环保等优点，被广泛应用于燃气发电、城市燃气、化工制造等领域。

其冷量也成为了一种可利用的能源资源，下面将就LNG冷量的利用原理和方式进行详细介绍。

一、LNG冷量利用原理LNG在液态状态下，其温度一般在-162℃左右，具有较高的冷却能力，因此LNG的冷量是一种有价值的能源。

利用LNG的冷量进行制冷或供热的原理是基于LNG从液态向气态转化时所吸收的热量，即常说的“蒸发温度”。

在液化天然气的储运过程中，LNG需要不断补充热量，以防止其因放热而蒸发。

这时，我们可以利用环境中的其他物质，如水、空气、土壤等，从LNG中吸收热量，使得LNG冷却，而所吸收的热量可以用于制冷或供热。

1.制冷利用LNG的冷量进行制冷主要有两种方式：一种是使用LNG直接制冷，即利用LNG的冷却效果对空气或液体进行冷却；另一种是通过LNG制冷机进行制冷。

无论是哪种方式，都需要设计相应的制冷系统。

利用LNG制冷可以应用于一些特殊场合，如超导磁体、计算机服务器、医药生产等领域。

在这些场合中，需要保持低温环境，而LNG具有可再生和环保的特点，是非常合适的制冷介质。

2.供热将LNG的冷量利用于供热主要有两种方式：一种是利用LNG的蒸发热量进行加热，这种方式主要适用于船舶或潜水器等场合需要进行加热的场合；另一种是通过LNG热力发电机，将LNG的蒸发热量转化为电能，再将电能转化为热能进行供热。

利用LNG供热的优点也非常明显，一方面，由于LNG的燃烧产生的污染物排放极低，成本也相对较低；另一方面，基于LNG的供热系统也相对灵活，并且可以为城市供热带来更可靠的能源保障。

三、总结。

基于HYSYS_的LNG_冷能利用方案设计与优化

Modeling and Simulation 建模与仿真, 2023, 12(5), 4480-4487 Published Online September 2023 in Hans. https:///journal/mos https:///10.12677/mos.2023.125408基于HYSYS 的LNG 冷能利用方案设计与优化汪自钊江苏科技大学能源与动力学院，江苏镇江收稿日期：2023年7月17日；录用日期：2023年9月5日；发布日期：2023年9月12日摘要本文针对某型液化天然气(LNG)燃料动力渔船，基于船舶的发电、冷库及空调的需求，同时考虑船内余热资源以及发动机消耗的LNG 汽化冷能，以实现LNG 冷能的梯级合理利用为目标，提出其综合利用设计方案。

在对设计方案系统利用Aspen HYSYS 软件进行流程模拟计算的基础上，对设计方案的循环工质选择等方面进行了优化，最终优化方案经过工质优化后总体㶲效率达到了39.54%，设备投入可以在2.1年内回收成本。

关键词LNG 冷能，梯级利用，㶲分析，优化分析Design and Optimization of LNG Cold Energy Utilization Scheme Based on HYSYSZizhao WangEnergy and Power Department of Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang JiangsuReceived: Jul. 17th , 2023; accepted: Sep. 5th , 2023; published: Sep. 12th , 2023AbstractThis article focuses on a certain type of liquefied natural gas (LNG) fuel powered fishing vessel, based on the needs of power generation, cold storage, and air conditioning of the vessel, while considering the residual heat resources inside the vessel and the LNG vaporization cooling energy consumed by the engine. The goal is to achieve the rational utilization of LNG cooling energy in a cascade manner, and proposes a comprehensive utilization design scheme. On the basis of using Aspen HYSYS software for process simulation calculations in the design scheme system, optimiza-tion was carried out on the selection of circulating working fluids in the design scheme. After op-timizing the working fluids, the overall efficiency of the optimized scheme reached 39.54%, and汪自钊the equipment investment can recover costs within 2.1 years.KeywordsLNG Cold Energy, Step Utilization, Exergic Analysis, Optimization AnalysisCopyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言随着全球经济发展和人口增加，各种环境污染和能源短缺问题越来越严重，液化天然气(LNG)作为一种洁净能源因为其经济高效和灵活方便等优势，逐渐代替传统煤和石油化石能源，在各种能源应用领域得到了广泛的应用[1]。

大型LNG地上全容罐预冷过程模拟计算.pptx

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储罐温度、压力随预冷时间的变化
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时间/h
LNG喷淋量与储罐排气量随时间的变化
场景四是针对场景三超压，对贫气气源的LNG喷淋量进行调整后的结果。
可以看出，进行了LNG喷淋量调整后，储罐不再出现超压，温降速率也可控制在安全范围内。
场景一与场景二罐体温度分布：
温度/K
温度/K
320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100
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320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100
➢ 基本假定中的若干假定，简化了模型，同时也影响了计算结果的准确度；
➢ 罐体壁面各保温层厚度不均匀，未进行细化，得到的壁面温度曲线可能存在跨度较大的现象；
➢ 未能获得储罐保温层的准确参数（不同文献中说法不一致），增大了计算模型的不准确度；
➢ 储罐实际排气阀及紧急排气阀工作性能不能确定，计算中系数凭经验给定，可能影响计算结果。
场景三 0.93 0.06 0.01
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0 0.00969 -0.034 0.3284