LNG冷能回收及综合利用技术资料重点
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(干冰)、汽车冷藏、汽车空调、海能、深冷空气分离、冷冻仓库、制造液态CO2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。
2 LNG冷能利用技术进展LNG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接收站冷能综合利用
LNG接收站冷能综合利用作者：程福昌来源：《名城绘》2020年第08期摘要：随着我国LNG接收站工程的不断增多和规模的扩大，冷能利用变得越来越重要。
冷能综合利用途径很多，如冷能空分、发电、冰雪世界、轻烃分离等，科学综合利用冷能，可以促进节能减排战略计划，推动LNG工程的可持续发展。
关键词：LNG接收站;冷能;综合利用根据国家发展改革委关于印发天然气发展“十二五”规划的通知，将冷能利用纳入LNG项目的评估内容，实现有效减排，提高能源效率[1]。
LNG气化过程通常用海水加热，会产生大量的冷能，然后将用过的海水排入大海，冷能也会随之减少。
如果将冰雪世界和冷库项目加入到LNG接收站工程中，就可以充分利用LNG气化过程中产生的冷能。
冰雪世界和冷库对冷源温度有不同的要求，因此这两个工程可以实现冷能的综合利用。
一、项目概况某LNG接收站分为一期和二期工程，一期工程的最高LNG外输量为每小时700吨，当中包括兴建一个供停泊于266000立方米的运输船单泊位卸货码头，以及三个160000立方米的混凝土全容罐。
如果将冰雪世界和冷库两个项目加入到一期LNG接收站工程中，LNG气化产生的冷能会得到充分的利用。
二、LNG接收站冰雪世界项目中冷能综合利用分析冰雪世界是气候变化逆向规律，在反季节条件下，采用人工方法模拟冰雪世界，并通过制冷方式维持比自然环境温度更低的冰雪世界[2]。
冰雪世界在运行过程中需要消耗大量的冷能，应该建立在冷能产生量大的地方，LNG接收站是理想区域。
（一）温度要求冰雪世界所需要的冷能是通过载体制冷剂将LNG气化产生的冷能转移到冰雪世界，利用冰雪世界不同功能区的冷能梯级为滑雪场、滑冰场等场所提供冷能，综合利用LNG接收站冷能。
冰雪世界各功能区温度需求包括：极度体验区工艺温度-40°C，冷源温度-25°C至-30°C;滑冰场与冰球馆工艺温度-10°C，冷源温度-15°C;制冰池与储冰室工艺温度-10°C，冷源温度-20°C;滑雪场造雪工艺温度-5°C，冷源温度-22°C至-25°C，运行工艺温度-3°C，冷源温度-22°C至-25°C;冰雕与冰堡等工艺温度-8°C，冷源溫度-15°C。
LNG冷能利用综述
LNG冷能利用综述一、L NG冷能的概念所谓LNG冷能,是指在常温环境中,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- 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. 002 4 m3 ,约为甲烷0℃常压下体积的1/ 600。
甲烷液化后,其体积显著变小。
L N G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、便于运输的特点, 将天然气以L NG (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。
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和城市居民用气。
在LNG气化过程中,约能产生920. 502 kJ / kg的低温能量。
目前,这种冷能大部分被释放到海水中和空气中。
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。
二、LNG冷能应用分类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冷能主要应用领域和方式见表1、表2所示。
表2 冷能利用方式LNG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。
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L N G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。
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。
LNG冷能利用
1、 LNG冷能的概念所谓冷能,是指在常温环境中,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。
LNG冷能利用的重要意义天然气的主要成分是甲烷,在常压下将甲烷降至-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。
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。
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和城市居民用气。
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,造成了能源的极大浪费。
通过特定工艺技术，将其气化过程中释放的冷能重新利用，不但可以节省能源，大大降低运行成本，同时又能提高经济效益，而且符合现今社会低碳经济的发展模式。
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。
LNG冷能性质及特点LNG( 液化天然气) 是常温的天然气经过脱酸、脱水处理，通过冷冻工艺液化而成低温(-162℃)的液体，其密度大大增加(约600 倍)，有利于长距离运输。
纯净的LNG是无色、无味、无毒且透明的液体，LNG比水轻，不溶于水。
LNG蒸汽温度高于-110℃，比空气轻，货物泄漏时蒸汽往上升，易于扩散，因此发生爆炸的危险性相对要小[31]。
LNG化学性质稳定，与空气、水及其它液化气物品在化学性质上相容，不会起危险反应(与氯可能有危险反应)。
由于LNG的临界温度远低于环境温度，所以只能采用全冷冻的条件运输和贮存。
LNG冷能利用LNG冷能利用一般分为直接、间接两种方式。
LNG冷能利用介绍
综合考虑实际工艺系统的效费关系，是一个工艺与设备费用平衡的论题，“ 技术经济
优化是评价一切节能措施的判据”。㶲经济学在适应于能量系统分析的学科，为解决价格
估算、工厂设计优化、故障诊断等领域问题提供了不同方法。㶲经济学的特点是依据㶲含
量而赋予能量流一定的价值, 结合价值平衡思想, 估算能量在转换与传递过程中价值的变化,
LNG电厂与燃煤电厂性能比较
2021/4/14
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二、LNG冷能利用的方式（直接利用）
LNG冷能在IGCC电站中的阶梯利用
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、煤气净化等系统；联合循环发电岛包括燃机、余热锅炉和汽轮机。IGCC电站的工 作原理是: 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。净煤气送入燃机发电，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。LNG冷能在IGCC电站中有3种用途。
LNG冷能㶲随系统压力的变化
LNG冷能㶲随甲烷摩尔分数的变化
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一、LNG冷能利用原理及分析
3、 LNG冷能利用的概念及意义
冷能利用主要是依靠LNG与周围环境（如空气、海水）之间存在的温度和压力差，将高 压低温的LNG 变为常压常温的天然气时，回收储存在LNG中的能量。
LNG工业近几年的发展非常迅速，世界上 LNG的生产应用以年均20%的速度增长，探索 LNG冷能利用意义重大、前景广阔。从节能环保 和经济效益角度出发，冷能利用也具有重大意义。
制在0℃以上, 以防止水蒸气冻结在冷却器表面。
（6）混合动力循环 以氨水为工质的朗肯循环、燃气动力循环和液化天然气循环组成的混合动力循环系
10-LNG的冷量利用分解
2021/8/23
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
LNG
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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。
2021/8/23
LNG
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7.在LNG汽车及汽车冷藏车中的应用
随着LNG汽车的不断发展，LNG用作汽车清洁燃料的同时， 可将其冷能回收用于汽车空调或汽车冷藏车。这样就无需给汽 车单独配备机械式制冷机，既降低了造价，又消除了机械制冷 的噪声污染，具有节能和环保的双重意义，是一种真正的绿色 汽车，尤其适用于有噪声限制的地区。车用LNG的冷能利用有 两种方式：动力利用和制冷利用。动力利用方式就是将LNG加 压升温气化，推动叶轮对外做功，热源是空气或内燃机的余热。 制冷利用方式是利用LNG的冷能来液化一些低温气体，或提供 汽车车厢使用的冷能。
2021/8/23
LNG
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第二节 LNG的冷量利用
2.污水处理
因为利用液态氧可得到高纯度的臭氧，被处理污水对臭氧的吸收率很高， 这种方法与传统的过程相比可以减少大约1/3的电力消耗，而且对污水的处 理效果极好。
3.LNG冷能的梯级利用
上述种种利用方法主要是只考虑了冷能的回收，而没有考虑品位的利用， 造成大量损耗，从能量有效利用的角度来看是不合理的。而对LNG冷能进行 梯级利用是很好的解决办法。
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
LNG冷能利用介绍
低温冻干生产线 2019/12/20
抗生素等高 效药物低温 合成、脱水 食品生产
我国首个LNG冷能空分项目（莆田）
-163℃的LNG蕴含大量的 高品位冷能，用途极广
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一、LNG冷能利用原理及分析
4、 LNG冷能利用过程
LNG冷能利用示意图
5、㶲经济学分析方法——LNG冷能利用规划基础
LNG接收站工艺流程
二次媒介法
太阳能作为 高温热源
- 10 -
二、LNG冷能利用的方式（直接利用）
2019/12/20
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二、LNG冷能利用的方式（直接利用）
（4）布雷敦循环（气体动力循环） 利用冷能来冷却压缩机进口气体, 可使装置热效率显著提高。
（5）燃气轮机利用方法（冷却介质） 降低燃气轮机入口空气温度，显著提高循环做功和做工效率。注意冷却温度须严格控
热量/冷量 与温度的关系
在LNG气化过程中， 约能产生870kJ/kg的低 温能量。目前，这种冷 能大部分被释放到海水 中。
可惜
-4-
一、LNG冷能利用原理及分析
2、 LNG冷能的特点
低温和产生低温所需要动力的关系
温度与LNG 冷能的关系曲线
冷却温度与设备资金投入的关系曲线
LNG冷能㶲随环境温度的变化 2019/12/20
制在0℃以上, 以防止水蒸气冻结在冷却器表面。
（6）混合动力循环 以氨水为工质的朗肯循环、燃气动力循环和液化天然气循环组成的混合动力循环系
统，用于液化天然气冷能回收。
2019/12/20
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二、LNG冷能利用的方式（直接利用）
（7）温差发电和动力装置联合回收系统 利用LNG与海水的温差或与工业废气之间的温差，设置动力循环系统，将冷能转化为
制冷与低温技术原理(8.6.2)--LNG冷能高效回收及综合利用技术
1. Development of LNG industry
COUNTRIES & REGIONS
我国LNG进口量：
2010年900万吨 2011年1100万吨 2012年1400 万吨
以此速度增长：
2020年进口达3000万吨
2030年达7000万吨，成为 世界第一
Date come from BP statistical reviews
600
ex /(kJ/kg) C
Higher environment temperature
results in larger cold energy.
400
P=0.1MPa
P=1MPa P=3MPa
200
Cold energy is decreasing with the
increase of system pressure.
Therefore, there is an increasing need to recover the cold energy stored by the LNG.
2. Analysis of LNG cold energy
Energy
In LNG
Cooling Capacity
The ability of heat exchange
1. Development of LNG industry
吐哈
松原
内蒙古
晋城 陕北
四川
濮阳
大连 青岛
上海 宁波
莆田
珠海 大鹏
海口
序
项目名称
号
1. 深圳大鹏湾
2. 福建莆田
3. 上海中西门
LNG冷能发电资料
1. LNG冷能发电工艺LNG冷能利用主要是依靠LNG与周围环境（如空气、海水）之间存在的温度和压力差，将高压低温的LNG变为常压常温的天然气时，回收储存在LNG中的能量。
然而LNG冷能发电是高效利用LNG冷能的一种形式，常用的冷能发电工艺有直接膨胀法、二次媒体法、联合法、混合媒体发电、布雷顿循环法和燃气轮机利用法。
1.1 直接膨胀法LNG从储罐出来到低温泵加压后经由LNG蒸发器气化，成为高压常温气体；然后利用LNG的物理㶲在高压气化时转化成的压力㶲，直接驱动透平膨胀机，带动发电机发电；之后天然气经过加热器进行外输。
1.2 二次媒体法（中间冷媒的朗肯循环）LNG经过透平膨胀后的低压冷媒蒸汽在冷凝器中换热，冷媒凝结成液体；低压冷媒液体经泵提高压力，加热变成高压蒸汽；高压冷媒蒸汽经透平膨胀成低压蒸汽，对外输出动力，带动发电机发电。
1.3 联合法联合法综合了直接膨胀法与朗肯循环法。
LNG经压缩后，通过换热器2将冷能转移给冷媒，LNG经过换热器3成为高压常温气体，再经过透平机2膨胀，带动电机2发电，最后经过换热器4变成一定压力常温气体之后外输。
而冷媒被液化经过泵1压缩和回热器变成高压气体，再经泵2压缩和换热器1成为高压常温气体，最后透过透平机1带动电机1发电，出来的冷媒再次循环利用。
1.4 混合媒体发电由于LNG的温度在整个过程中是变化的，和单一媒体比较，使用混和媒体可以覆盖低温天然气更大温度范围的冷能，可使LNG冷能得到梯级利用。
但由于混合媒体本身的不稳定性，这种方法在实际应用中会出现很多困难。
1.5 布雷顿循环布雷顿循环，也称气体动力循环，下面工艺流程图左边是低温工作条件下的以N2为介质的布雷顿循环，右边则是LNG直接膨胀发电。
用LNG冷能冷却压缩机进口气体使温度降低，压缩机在达到相同增压比情况下耗功降低，高压N2经加热器加热进入气体透平膨胀做功，对外输出电能，使装置热效率显著提高。
1.6 燃气轮机利用法采用不同的冷却介质（水、氟利昂、CO2、甲醇、乙二醇等）通过直接或间接的方法将LNG汽化时释放的冷能用于降低燃气轮机入口空气温度或用来冷却蒸汽轮机的排汽，利用LNG冷能冷却压缩机进口气体，显著提高了装置的热效率。
LNG冷能利用介绍教学文案
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二、LNG冷能利用的方式（直接利用）
LNG冷能在IGCC电站中的阶梯利用
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、煤气净化等系统；联合循环发电岛包括燃机、余热锅炉和汽轮机。IGCC电站
的工作原理是: 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。净煤气送入燃机发电，燃气透平排气再直接送入余热
如果是开路会产生电动势，如果是闭路则会有电流通过，这种现象即塞贝克效应。
仅实验室可行，大 规模商业化实现尚
有难度！
国内首个使用LNG的发电机组——深圳 美视电力LNG发电机组已于2006年正式 投入商业运行（配套大鹏LNG）
国内首座全天然气发电厂——深圳市东部 电厂2008年初建成投产（配套大鹏LNG）
温度范围，但不稳定）。 （3）联合法
直接膨胀法
日本普遍采用，冷
能回收效率50%左右。
（日本LNG约70％发电
，30％民用）
2020/6/10
二次媒介法
太阳能作为 高温热源
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二、LNG冷能利用的方式（直接利用）
2020/6/10
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二、LNG冷能利用的方式（直接利用）
（4）布雷敦循环（气体动力循环） 利用冷能来冷却压缩机进口气体, 可使装置热效率显著提高。
二、LNG冷能利用的方式（直接利用）
1、利用LNG冷能发电 2、空气分离 3、制取液态CO2或干冰 4、冷冻或冷藏仓库 5、海水淡化 6、汽车空调和汽车冷藏车 7、制冰及中央空调冷源
二、LNG冷能利用的方式（直接利用）
1、 利用LNG冷能发电
（1）直接膨胀法
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
维普资讯
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。
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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➢ 调整热值 ➢ 冷量利用 ➢ 提高经济效益
图1 利用LNG冷量进行轻烃回收流程简图
2、低温联合发电
低温联合发电是目前LNG冷能回收利用的重 要方式，技术较为成熟。
天然气直接膨胀发电 朗肯循环发电 LNG燃气轮机冷量综合利用发电
天然气直接膨胀发电
LNG冷能
使用时，LNG需重新转化为常温气体，温度由 -162℃复温至常温，大量的可用冷能释放出来， 其值大约是837kJ/kg LNG。
1吨LNG经换热重新气化在理论上可利用的冷 量约为250kW.h。对于一座年接收能力为300万吨 LNG的接收终端，年可利用冷能达7.5亿kW.h。
中国LNG接收终端规划分布图
➢ 区域冷、热、电联供 ➢ 低温冷库与食品冷冻 ➢ 蓄冷 ➢ 低温破碎与粉碎
6、结论
LNG中蕴藏着大量的冷能，通过特定的工艺与装置， 可将LNG的冷量有效进行回收，合理地应用于空分、发电、 制造干冰、低温冷库、汽车冷藏、汽车空调等生产、生活 的各个领域，可以节约大量的电力资源。
我国深圳大鹏LNG接收终端站已经投产，“冰雪大世界” 项目拟LNG利用该站的冷能。福建LNG接收终端冷能利用 也在计划中。随着LN G工业在我国的发展，LNG中所蕴藏 的冷能也越来越引起人们的重视，发展我国LNG冷能利用 将具有广阔的市场前景。
LNG冷能回收及综合利用技术
李兆慈
中国石油LNG教育与技术研究所 2009年9月24日 北京
液化天然气（liquefied natural gas，简称LNG）
将天然气经过脱水、脱酸、去除重烃后降温液 化成低温液体（常压下饱和温度约为-162℃），主 要成分为甲烷。 ➢ 密度约为426kg/m3 ➢ 体积约为标准状态下的1/620
❖ 循环过程简单，所需设备少。 ❖ LN G的低温冷能没有充分利用 ❖ 1吨LN G的发电量约为20 kW·h 左右
朗肯循环发电
低温朗肯循环发电装置流程图
1—涡轮机 2—减速器 3—发电机 4—天然气加热器 5—丙烷蒸发器 6—丙烷泵 7—LNG蒸发器
组合循环发电
LNG燃气轮机冷量综合利用发电系统
3、液化空气及干冰生产
➢ 空分工厂在制造液氮、液氧和液氩时，通常低温环境 由电力驱动的机械制冷产生，液化1m3空气大约需要 1766kJ的冷能，产生这些冷能需要大量的电力。
➢ 空分装置中利用LNG冷能是技术上最合理的方式 ➢ 利用LNG汽化时提供的冷能来冷却空气，不但使所需
能耗大幅度降低，而且使空分系统的流程简化， 设备减少。
已建管线 地下储气库 在建LNG接收站 数规据划来L源N：G接规收划站总院
如何合理利用这些制冷量是一个影响经济效益 的重要问题。
大型LNG接收终端在LNG气化时若不采取冷能 回收措施，则需要通过大量的海水进行热交换， 低温海水向海中排放，还会影响到局部海域的 生态平衡，造成冷污染。
利用LNG冷能的方法可分为直接利用和间接利用
4、LNG汽车冷能回收
4.1 LNG冷藏运输车冷能回收
图5 LNG冷能回收用于汽车冷藏车示意图
1-气体发动机；2-加热器；3-控制阀；4-LNG储液罐；5-冷冻货物；6-热交换器
4.2 LNG汽车空调
➢ 小轿车 ➢ 公交车 ➢ 重型卡车 关键技术：大温差换热、供冷调节
5、其他LNG冷能回收方式
LNG冷量利用场合
间接应用
储存及运输冷冻食品
（干冰温度） 食品冷冻
冷冻—粉碎食品 粉碎塑料和橡胶 粉碎废弃的汽车和家电
高温超导 （液氮温度）
温度/oC 10 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -200
直接应用 低温饲养和培育
低温除盐 冷库
低温发电 生产液态 CO2
空气液化装置流程图
1—过滤器；2—压缩机；3—净化器；4、10—换热器；5—主精馏塔；6—氩净化器；7—氢罐； 8—氩塔；9—循环氮压缩机；11—天然气加热器；12—液氩贮槽；13—液氮贮槽；14—液氧贮槽。
与普通的生产工艺比较，电力消耗可节省50%以上，冷却水的节约量超过70%。
利用LNG的冷能，很容易获得冷却和液化 CO2所需要的低温。与传统的CO2液化工艺相 比，制冷设备的负荷大为减少，电耗也降为原 来的30%~40%。