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。

6种冷能发电优缺点详见下表：

5种冷能发电方法效率，见下图：

其中，布雷顿循法环发电效率最高，可达到55 %，但有冷却器温度的要求；二次媒体法-单工质最低，只有18 %；直接膨胀法虽然冷能利用效率低，仅为24 %，但原理简单。二次媒体法、联合法、燃气轮机法效率低于布雷顿循环法，但适用性强、限制条件少，值得推广。

日本冷能发电方面以直接膨胀法、朗肯循环法、联合循环法为主（具体见下表2-1），其中以联合循环法电效率较高，而直接膨胀法及朗肯循环法设计规模小，装置容量较为受限。

2 冷能发电市场情况

目前世界上LNG冷能发电技术较成熟的有日本、韩国、美国等发达国家，而印度等发展中国家也已开始注重冷能在发电上的应用。日本利用LNG冷能发电在冷能利用中比例超过70%，占主要地位，而印度LNG冷能也主要用于低温发电。

2.1 日本

日本LNG冷能随着LNG进口量逐渐扩大，进而发展LNG冷能利用技术，

迄今已有20多年历史。日本现行之23 座接收站，已建有26座独立冷能利用设备，包含7座空气分离装置、3座干冰制备装置、1座深度冷冻仓库、15座低温朗肯循环独立发电装置。具体项目情况见表2-1：

2-1 日本的LNG冷量发电项目

2.2 印度

印度达波尔电厂和LNG接收站都由美国安然公司投资，安装美国GE公司740 MW的STAC209FA联合循环机组1套，1999年初投产，电厂设计每年使用230×104t LNG，电厂年工作时间约7 500 h。波多黎各Eco Electrica电厂也由美国安然公司投资建设，这两个电厂主要利用LNG冷能发电。

2.3 中国大陆

中国的LNG冷能发电起步较晚，发电技术有待提高。目前已建和拟建的LNG 接收站及卫星汽化站有：广东大鹏、上海、福建德化、福建莆田等项目。运作的冷能电站基本采用简单朗肯循环或直接膨胀的发电方式，这样的发电方式工艺简单、操作容易、设备少，缺点是效率低、经济效益差、环境破坏性大并且对冷能造成了极大的浪费。但这些项目为LNG冷能回收技术的发展奠定了基础。具体见下表：

总体来说，目前国内外冷能利用效率偏低，发电方法存在很多不足，有待进一步改进。

3 LNG冷能发电设备及厂商

LNG冷能发电主要由低温透平膨胀机、气化器和低温泵等组成，目前

3.1 低温透平膨胀机

透平膨胀机是冷能发电、空气分离装置，以及低温粉碎等设备获取冷量所必需的关键部机，是保证整套装置稳定运行的心脏。其主要原理是利用有一定压力

的气体在透平膨胀机蜗壳内进行绝热膨胀对外做功而消耗气体本身的内能，从而使气体自身强烈地冷却而达到制冷的目的。透平膨胀机输出的能量可以由同轴的增压机、压缩机、泵类以及发电机回收，或者被制动风机、油等消耗。透平膨胀机按照结构不同可以分为轴流式和径流式。但是除了大流量、大功率以及高温条件下的膨胀机采用轴流式之外，绝大多数透平膨胀机采用向心径流式。

目前主要透平机主要进口品牌有GE新比隆、法国低温星（cryostar）、美国ADC、瑞典阿特拉斯等，国产品牌核心部件目前依然需要进口，例如优质联优机械、川空、杭氧、瑞特等等。

3.2 气化器

现在使用的LNG气化器有下列几种形式：开架式气化器(ORV)、浸没燃烧式气化器(SCV)、中间介质式气化器(IFV*丙烷)、中间介质管壳式气化器(IFV-强制循环)。在上述形式的气化器中，大量采用的是开架式气化器和浸没燃烧式气化器，值当海水质量不能满足开架式气化器要求或接收站附近有电厂废热可利用、其他工艺设施需要冷能时，通常也会采用中间介质式气化器。