液化天然气冷能利用发电技术研究
lng冷能发电原理
lng冷能发电原理
LNG冷能发电利用液化天然气（LNG）中的低温热量，通过一系列的热力循环过程，将低温热量转化成电能。
具体原理如下：
1. LNG通过LNG泵进入LNG蒸汽发生器。
2. LNG蒸汽发生器中的LNG被加热，产生高温高压的LNG蒸汽。
3. LNG蒸汽进入蒸汽轮机，驱动蒸汽轮机产生电能。
4. 循环冷却水通过蒸汽轮机的冷却系统，冷却高温的LNG蒸汽成为液态LNG。
5. 液态LNG经过膨胀阀降温，进入再次循环利用。
通过这种方式，可以利用LNG中的低温热量，将其转化为电能，实现冷能发电，同时也减少了能源的浪费。
液化天然气冷能利用发电技术浅析
关键 词 ：液化 天 然气 ；冷能 利 用 ；发 电技 术
中图分类 号 ： Ｔ Ｍ６ １ ９
一
文献标 识码 ：Ａ
基本 原理
液化 天然气 冷 能利用 发 电技 术 的 化天 然气 作为 一种 冷凝 液 ，然后 在利 用冷 统三者 有机 结合 ，通 过冷 水 系统 的应 用 来 凝器 ，将 冷能 进行 二次 转化 ，充 分利 用其 提高冷能回收率 ，有效减少海水等媒介的 天然气 作 为一 种清 洁能源 ，其燃 烧效 与环 境 的温差 ，提 高其 做工 的效 率 。这种 使 用 ，使其 能耗 相对 减少 ，并且 对 于低 温
２ ０ １ ５ ＮＯ． ０ ４（ 上）
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｎｅ ｗ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｚ ｉ ｅ ｓ ａ ｎｄ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ
工 业 技 术
液化天然气冷能 利用发 电技术浅析
梁 应 乾
（ 昆山市利通天然 气有限公 司，江 苏 昆山 ２ １ ５ ３ ０ ０）
一类 ຫໍສະໝຸດ 液 化 天 然 气 冷 能 利 用 发 电技 术 的应 用 ，是 在冷 能 回收 的基 础 上实 现 的一种 动 力 循环 发 电。实 践 中 ，较 为成 熟 的技术 主
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
上海LNG 接收站冷能利用发电的研究
上海煤气2019年第4期〈〈25上海LNG接收站冷能利用发电的研究上海燃气工程设计研究有限公司章润远摘要：根据国家、上海浙江两级政府的节能减排政策，国家能源局对上海LNG储罐扩建项目的特别批示，上海LNG接收站进行了一期扩建工程，该项目同期建设了1套冷能利用发电装置。
通过对冷能利用的简介，结合上海LNG接收站的现状，确定该站冷能利用发电采用低温朗肯循环法。
介绍了低温朗肯循环法工艺路线的操作模式，对冷能发电装置的外输电量和丙烷循环量进行了模拟计算，得出了若干结论。
关键字：LNG接收站冷能利用发电低温朗肯循环1 引言随着上海天然气市场的快速扩容，“十三五”期间天然气消费量将达到100亿m3，其中城市燃气用户规模约54亿m3，约为2010年的2.2倍，“十四五”期间天然气消费量将达到140亿m3，其中城市燃气规模将达到80 亿m3。
届时，上海市天然气市场的不均匀性将更加显著，调峰需求量将进一步增加。
此外，燃机用气需求亦将随之提高，天然气市场波动对于气温等因素的敏感性将提高，市场不确定性相应增加，对上海LNG项目的供应和调峰提出了更高要求。
上海能源发展“十二五”规划和上海燃气发展“十二五”规划中，明确提出要建设上海LNG项目二期工程。
根据国家、上海浙江两级政府的节能减排政策，国家能源局对上海LNG储罐扩建项目的特别批示(“深入研究LNG冷能利用问题，做好冷能利用规划，同步建设冷能利用项目，提高能源综合利用效率”)，在上海LNG储罐扩建项目的前期设计中必须对冷能利用加以研究并在扩建工程实施时同步进行建设。
上海LNG接收站一期扩建工程项目中的冷能利用方式主要是冷能利用发电，同时按照扩建项目现有整体规划，冷能利用同其它所有设施均一次规划、分步实施。
2 LNG冷能利用2.1 冷能的定义冷能指的是在自然条件下，利用一定温差可以得到的能量。
根据工程热力学原理，利用这种温差可以获得有用的能量，这种能量称之为冷能。
液化天然气LNG由天然气经深冷加工液化后制得，属于一种超低温液体，主要成分是甲烷。
液化天然气_LNG_发电及其冷能利用
LNG 一般需要通过气化器转化为常温气体才能 供给用户, 在 这 个过 程 中 需要 消 耗 一定 的 能 量, 即 LN G 具有一定的冷量。此冷量如果能 够以 100% 效 率转化成动 力, 则 1 t LN G 释 放的冷 量相 当于 240 kW#h左右[ 5] , 因此, 回 收这部分冷能对 L N G 的高效 利用具有重要意义。
版社, 2002.
2. 3 L NG 冷能在液固态气体制取中的应用 低温火用 远离 环境温 度越 大, 越利 于冷 量火用 的 利
用。由于空气分离 ( 空分) 装置 中所需达到的 温度比 LN G 温度还低, LN G 冷量火用 能得到最佳的利用。利 用 LN G 冷却空气, 不但可大幅降低能耗, 而且简化了 空分流程, 减少建 设费用。大阪煤 气公司 L NG 冷能 空分装置与普通空分装置相比, 电力消耗节省 50% 以 上, 冷却水节省 70% [ 12] 。低成本生产的液态氮可用于 资源回收、物质分离、精细破碎等, 而液态氧可用于污 水处理等领域。另外, 以化工厂的副产品二氧化碳为 原料, 利用回收 L NG 的冷能制造液态二氧化碳或者 干冰, 可节 约 50% 以上的电 能, 且 产品纯 度高 ( 可 达 99. 99% ) 。有学者提出了利用 L N G 冷能分离 CO 2 的 氮气循环和新型冷电联产循环 2 种系统, 其具有利用 LN G 冷能与分离 CO2 一体化的特点[ 13] 。
作者简介: 刘刚( 1华东) 油气储运工程专业, 工学 博士, 现为中国石 油大学( 华东 ) 储运与建筑工 程学 院讲师, 主要进行储运专业的科研与教学。
热力发电 # 2006( 02)
65
信息报道
气轮机出力和改善其性能, 也可采用不同的冷却介质 ( 水、氟利昂、ST $ 、甲醇、乙二醇等) 通过直接或间接 的方法将 L NG 气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[ 9] 。 在 LN G 冷能回收的循环中, 通常使用海水作为热源, 有 学者提出利用电厂汽轮机乏气作为热源, 结合天然气 直接膨胀和二次冷媒动力循环, 可使 L NG 冷能的回 收效率达到 55% 左右[ 10, 11] 。
LNG冷能发电技术研究
LNG冷能发电技术研究作者：刘胤来源：《世界家苑·学术》2017年第04期摘要：液化天然气之中蕴含着巨大的能量，但是在其汽化的过程中，没有对其中蕴含的冷能进行充分的利用，导致能量的浪费。
本文对利用LNG能冷发电进行了比较深入的研究，主要从两方面进行冷能的利用：改善现有的动力循环和相对独立的低温动力循环，对从事LNG冷能利用的研究人员具有一定的借鉴意义。
关键词：LNG；冷能；发电技术1 前言在当今世界一次能源结构中，天然气所占的比重已经高达25%，对于社会经济的发展具有十分重要的作用。
天然气作为能够广泛推广的清洁能源，极大的迎合了现代经济发展政策中“可持续发展”的核心要求，能够为各行各业带来高效率的优质能源服务，必将成为未来世界发展的主要能源形式。
天然气主要是以液态形式进行运输的，即液化天然气LNG，对天然气进行液化处理需要消耗大量的能量。
利用天然气时往往是以气态的形式，需要将液态形式的天然气转变为气态。
在LNG转变为气态的过程中会释放大量的能量，据不完全统计，转化过程中的能量大约为240kWh/t，若能对其中的冷能进行有效的利用，将会转变为大量的电能。
2 通过LNG冷能对动力循环进行改进最为直接的利用LNG冷能的方式就是利用于海水的冷却，而后被冷却降温的海水便能够被利用到动力循环冷凝器里，作为其中的循环水来使用，同时，还可以利用LNG的冷能来降低排气的温度。
该种方法构造简单，在实际中容易实施但是其对冷能的利用效率非常低，对功率、效率的提高程度非常有限。
当前LNG冷能利用比较成熟的就是对燃气轮机的入口空气进行冷却处理，由于气轮机的性能受入口空气温度的影响非常大，降低其空气温度能够提高气轮机的发电效率。
由此可见，若能将LNG冷能充分的应用于燃气轮机的发电过程中，能够获得非常好的经济效益，但是同时还要注意由此而导致的空气湿度增加对气轮机所造成的影响。
关于LNG冷能的利用还有就是，利用LNG将清洁水进行降温，再经由雾化装置在气轮机的入口处喷出，与由压气机排出的空气进行均匀的混合，将混合气体的温度降低8℃，就能提高气轮机的功率达15%。
LNG冷能发电技术研究进展
（ １ ． ＣＮ ＯＯＣ ｇ ａ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｒ ｅ ｆ ｃ ｏ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｌ ｔ ｄ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ２ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
冷 能 发 电技 术 的发 展 方 向 和 思路 。
关键词 ： Ｌ Ｎ Ｇ； 冷能 ； 发电
中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ８ ３ １ ． ３
文献标 志码 ： Ｂ
文章 编号 ： １ ０ ０ ９—３ ２ ３ ０ （ ２ ０ １ ３ 】 ０ ５－ ０ ０ ２ ２— ０ ３
ＬＮＧ Ｃｏ ｌ ｄ Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ
个Ｌ Ｎ Ｇ接收 站 ， 全球 Ｌ Ｎ Ｇ贸 易 总 量 为 １ ． ４ ３ ３亿
吨 ｊ 。我 国进 口 Ｌ Ｎ Ｇ主 要来 自东 南 亚 国家 和澳
干扰 ， 而其 他 冷 能利 用方 式 受环 境 、 市场、 运 输 等
因素影 响较大 ； Ｌ Ｎ Ｇ冷 能发 电可 以 回收 大部 分 温
大利 亚 等地 ， 需 通 过 海 上运 输 方 式 到达 接 收站 。
（ １ ． 中海石 油 气 电集 团有 限责 任公 司 １ ０ ０ ０ ２ ７ ２ ． 中海 浙江 宁波液化 天然 气有 限公 司， 浙江 宁波 ３ １ ５ ８ ０ ０ ） 摘 要： 液化 天 然气是 ２ １ 世 纪的 主要 能 源之 一 。液化 天 然 气 中携 带的 大量 冷 能具 有 重要 的 回收利 用价值 。文 中对 Ｌ Ｎ Ｇ冷能发 电技 术 的主 要 形 式及 改进 优化 途 径进 行 分析 ， 指出Ｌ Ｎ Ｇ
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。
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)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冷能利用技术探讨
发 能力 ，电子器件 如 时 间数 字 转换等 关键 元 器件 已 可 以完 全满 足设计 需 求 ｆ 已有 的超声 波水 表 和燃 气
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
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。
利用液化天然气冷能的冷热电联供系统热力分析与优化
利用液化天然气冷能的冷热电联供系统热力分析与优化目录1. 内容综述 (2)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 相关研究工作概述 (4)1.3 论文结构 (5)2. 液化天然气技术概述 (6)2.1 LNG的基本性质 (7)2.2 LNG的制备、储存与运输 (8)2.3 LNG在电力系统中的应用 (9)3. 冷热电联供系统的概念及分类 (10)3.1 冷热电联供系统基本概念 (12)3.2 冷热电联供系统的分类 (12)4. 利用LNG冷能的冷热电联供系统热力分析 (14)4.1 典型系统框架设计 (15)4.1.1 热力流程图设计 (16)4.1.2 冷热负荷分析 (17)4.2 系统能量转换与储存技术 (19)4.2.1 能量转换技术 (21)4.2.2 能量存储技术 (22)4.3 系统运行与控制策略 (23)4.3.1 能量管理与优化策略 (26)4.3.2 故障诊断与容错设计 (27)5. 冷热电联供系统的优化 (28)5.1 性能优化目标与评价指标 (29)5.2 优化策略与方法 (31)5.3 仿真与实验验证 (32)5.3.1 仿真模型建立与参数设置 (34)5.3.2 实验环境与测试方法 (35)5.3.3 实验结果与分析 (36)6. 结论与展望 (37)6.1 研究结论 (38)6.2 研究展望 (39)1. 内容综述随着环境问题的日益突出，高效利用能源、降低碳排放成为全球共识。
冷热电联供系统作为一种先进的能源利用技术，能够综合利用能源，显著减少能源消耗和环境污染。
本论文致力于研究利用液化天然气冷能的冷热电联供系统，旨在探讨该系统的工作原理、热力分析、性能优化以及应用前景。
论文首先介绍了冷热电联供的基本原理和系统结构，阐述了液化天然气作为能源的优势，并对目前液化天然气冷能的应用现状进行分析。
论文详细分析了液化天然气冷热电联供系统的具体工作过程，包括气化、燃烧、发电、冷能制备以及热力传递等环节。
10-LNG的冷量利用
第十章 LNG的冷量利用
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第十章LNG的冷量利用
2015/12/2
LNG
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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。
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液化天然气冷能利用发电技术研究
发表时间：2018-12-28T10:42:59.350Z 来源：《防护工程》2018年第24期作者：肖现科李军张月霞
[导读] 液化天然气英文缩写为LNG，由于其成分简单、燃烧污染小，被公认为世界上最为干净的能源
肖现科李军张月霞
河南安彩高科股份有限公司河南省安阳市 455000
摘要：液化天然气英文缩写为LNG，由于其成分简单、燃烧污染小，被公认为世界上最为干净的能源。
通常采用先汽化再冷却的制作方式提供给人们使用，在这个过程中LNG温度从-162℃恢复到常温约20℃左右，并释放出蕴含的大量冷能。
据不完全统计，2016年中国LNG进口量达337.6亿m3，比上年大幅增加79.2亿m3，增幅高达30.6%。
随着中国清洁能源战略实施，“煤改气”政策不断深入，不难想象LNG及其相关领域在中国未来的发展趋势，与此同时也给LNG冷能回收利用研究创造了一个坚实可靠的平台，也因此成为了时下相关领域专家学者的重点关注对象。
本文主要针对液化天然气冷能利用发电技术进行简要分析。
关键词：液化天然气；冷能利用；发电技术
1 LNG冷能安全评价体系
由于超低温的LNG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LNG中所蕴含的冷能，首先应对LNG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。
本质安全指标法，是20世纪70年代Kletz教授提出的新的安全理念，是利用物质或过程本身所固有的属性消除或减少危害，其分析过程针对物质本身和过程添加相应指标，量化评分，从而对相关决策进行判断和优化改进。
如表1所示LNG及冷能利用安全评价指标值，由评价结果可以看出LNG的反应热、过程高压性、易燃易爆性为冷能利用装备设计及使用过程中需要重点考虑的问题。
表1 L NG及冷能利用的本质安全指标法体系评价
2 LNG冷能利用的相关方法和分类
由于LNG冷能的重大利用价值，目前被广泛用于发电站发电、冷藏库冷冻、相关气体的分离、汽车内部空调制造等行业，其中已被利用于发电站最具有研究意义和应用前景。
从LNG的相关研究数据表明，其在温度越低的环境下所蕴藏的冷能越大，与环境温度越是接近，其所消耗的冷能越是严重。
值得欣喜的是，在对气体进行分离的环境中，其温度往往比LNG的温度还低，这就给冷能的利用提供了场所，所以应当充分利用这一特性，使冷能的利用率达到最大化。
众所周知，冷冻库冷藏食物需要大量的冷能，因此在冷冻系统中利用冷能，不仅可以制冷为食物保险，还可以大大节约冷冻库的投资成本，更高层次地节约了电能的消耗。
因而LNG冷能在冷冻、冷藏、造干冰，以及LNG汽车空调应用中仍具有较高的经济价值，市场利用前景广阔。
当前LNG冷能利用的方式主要有如下几种。
2.1 冷能在发电方面的应用
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。
2.2 在液氧、液氮分离中的应用
对每立方米空气分离大致需要600千卡的冷却能量，然而通过对LNG的引入和利用，不仅使每立方米液氧生产所需的电量从以前的
1.2kW•h降低到了现在的0.5kW•h，还使LNG的低温特性得到了充分的利用。
2.3 在冷冻仓库方面的应用
氟利昂作为冷冻仓库的冷却介质在仓库内循环流转冷却，原理是利用LNG与氟利昂R-12进行热交换，实现介质冷却。
不同于传统的冷却方式，这种冷却方法从根源上解决了以往冷冻库对大型冷冻设备的依赖，极大地减少了对电力的使用，很大程度上降低了贮存成本，节能效果明显。
2.4 在液态二氧化碳制造上的应用
液态二氧化碳主要是用在焊接、铸造等生产工艺之中，并且需求量巨大。
LNG冷能在二氧化碳制造中的应用，可谓是二氧化碳厂家的福音，因为这种制造方法的引用不仅使得液态二氧化碳具有很高的纯度，而且在建设费用和电力消耗这两方面分别降低了10%和50%。
2.5 LNG间接利用开发
所谓的间接开发利用就是对LNG冷能所产生物质的一种衍生利用，即是对液态氧和液态氮的利用。
比如液态氮可以在不同低温的情况下把在常温下不容易碎裂的一些物质甚至是成分极其复杂的混合物进行破碎，而且通过这种方式进行破碎的物质不仅颗粒微小，还能进行二次分离，并且没有任何微粒爆炸和空气污染的危险。
此外，液态氧也常被用来进行污水处理，这是因为液态氧可以分离出纯度很高的臭氧，而臭氧又在污水的处理中具有很高的吸收效率，这种方法不仅减少了电能的消耗，治污效果异常显著。
3 LNG冷量利用中存在的问题和对策
国内在LNG冷能的项目投入和建设上起步较晚，并且发展的时间比较短，LNG冷能的利用率也不是很高。
国际上，除了日本根岸基地以及大阪燃气的LNG接收站具有较高的冷能利用率之外，其他的LNG接收站利用率都在20%～30%，利用率都处于较低的水平。
影响LNG 冷能利用率较低的因素主要由以下两个方面：
3.1 LNG接收站气化操作受限制
（下转第358页）
LNG的冷能利用项目通常都需要保证项目的稳定性和持续性，然而由于随着不同季节和不同时段以及下游用户的消耗量影响，接收站LNG的气化量会经常的发生变化，白天的时候LNG的气化量保持正常，到了夜晚，用户用气量较少，而LNG的气化量也非常的少，甚至不会继续气化，导致LNG的冷能利用装置无法保持稳定性和连续性。
因此，在LNG冷能利用的项目上通常按照最低的LNG冷能利用量来进行设计，进而导致LNG冷能利用规模受到限制，使利用率得不到提升。
这也是影响LNG冷能利用的重大难题和挑战。
为了解决上述问题，可以采取以下对策：在进行LNG接收站的地址选择时要进行统筹规划，综合考虑冷能利用产业的布局和配置，可以在LNG接收站附近设置发电厂、化工厂、石油厂等能够较大程度利用到冷能的企业，促进LNG冷能利用的工业集群式发展。
部分地区由于没有工业集群发展模式的基本条件，可以通过对不同的LNG冷能进行集成发展，以提升LNG的冷能利用效率，增加LNG冷能梯级利用。
3.2 LNG冷能利用项目的投资管理模式矛盾
当前国内LNG接收站利用LNG冷能的项目非常少，大部分都是由其他公司负责投资和建设的，由于其他公司的主体与LNG接收站投资主体存在较大的差异，所以LNG接收站在冷能利用项目上存在无法协调和不能衔接的问题。
并且由于国内天然气定价机制的影响， LNG接收站的业主主要以巨额投资项目安全稳定运行为重心，防止冷能的利用干扰LNG气化的供应，因此在一定程度上对LNG冷能利用造成影响。
可以从改革国内投资管理机制方面着手，将冷能的利用与接收站进行充分结合成为有机整体，让接收站成立子公司，而冷能利用项目作为子公司的项目，也可以通过将接收站和冷能利用合并到一个母公司下，从而为冷能的有效利用提供条件。
3.3 LNG冷能接收站地址选择受到限制
LNG冷能利用项目没有综合考虑产业布局，同时冷能利用产业建设时缺乏足够的工业用地，导致冷能用户和需求非常的少。
在LNG冷能项目选址的过程中一定要进行充分的考虑，为LNG接收站附近预留出发展冷能利用产业的必要土地资源，促进LNG冷能利用产业的扩张和发展。
4 结束语
综上所述，由于我国LNG冷能利用产业处于较为基础的阶段，发展的时间并不是很长，因此如何提高LNG冷能利用率上还需要很长的一段路要走。
作为我国节能减排的重要课题之一，LNG冷能的高效对促进我国工业发展以及生产生活资源的节约具有十分重要的意义，相信随着国内经济和科学技术的不断进步，LNG冷量利用产业会逐渐的壮大下去。
参考文献
[1]分析液化天然气汽化工艺及冷量利用问题[J].李会胤.化工设计通讯.2017(05)
[2]分析液化天然气冷能及其回收利用[J].吴中原.化工管理.2017(20)
[3]LNG蓄冷及其冷能的应用[J].张君瑛,章学来,李品友.低温与特气.2018(05)
[4]液化天然气接收站中的冷能在冷库设计中的利用[J].徐建普,陈保东,张亮,马启富.低温工程.2018(06)。