LNG冷能利用现状及发展前景
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图 ’! 大阪煤气利用 @ fe 冷能的空气分离系统示意图
其他利用方法 !!$5 ’# @ fe 冷 能 回 收 在 @ fe 汽 车 及 汽 车 冷 藏 车 !! "
’ )% 中的应用 $ !车用 @ fe 的 冷 能 利 用 有 两 种 方 式 (
的循环氮 ! 这种方式 & 可省去 空 气 ) 氮气两种透平膨 胀机 及 氟 里 昂 制 冷 机 组& 循环氮气量约为同等容量 的低压带中压制冷循环系统空分装置的 ’ * 循环氮 $& 气的压力为 ’ & 制取液氧的能耗较通常液态 ! % #U F . 产品的装置可降低一半 & 仅) * $ # #U W *$ ’ #%
动力利用 和 制 冷 利 用 ! 动 力 利 用 方 式 就 是 将 @ fe 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 ! 制冷利用方式有 & 利用 @ fe 的冷 能来 液化一些低温气体 & 或提供汽车车厢使用的冷能 ! 蓄 冷 装 置 !@ )# fe 主 要 用 于 发 电 和 城 市 燃 !! " 气& @ fe 的 气 化 负 荷 将 随 时 间 和 季 节 发 生 波 动 !
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现的方式 & 但却不是利用 @ fe 冷能最科学的方式 ! 利用 @ fe 冷能进行空气分离 !!)5 首要的条件是在空 !! 通 常 空 分 装 置 使 空 气 分 离 & 分装 置 中 造 成 低 温& 使空气液化以保证精馏工况的 正常进行 ! 空分 装 置 利 用 @ fe 冷 能 的 流 程 可 以 有 多种方式 ! 图 ’ 为 大 阪 煤 气 公 司 利 用 @ fe 冷 能
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& 降低蒸气动力循环的冷凝温度 ) !! % 它 由 锅 炉* !! 最基本的蒸气动力循环 为朗 肯 循 环 " 气轮机 * 冷 凝 器 和 水 泵 组 成! 通 常 冷 凝 器 采 用 冷 却 水作为冷源 ! 其原理是 $ 将@ fe 通过冷 凝器 把冷能 转化到某一冷 媒 上 " 利用 @ fe 与 环 境 之 间 的 温 差 " 推动冷媒进 行 蒸 气 动 力 循 环 " 从 而 对 外 做 功! 根 据 存在单工质 * 混合 工 质 的 朗 肯 循 环 中间媒质的不同 " 系统 ! 单工质朗肯循环系统一般 使 用 纯 的 甲 烷 或 乙
’ ! * "5 $H ’ fe 的 冷 能 几 乎 无 浪 费 的 得 以 利 !! 虽然冷库 使 @ $ %
# 降低气体动力循环的吸气温度 * !! " !! 燃气轮机循环是气体动力循 环 一 种 形 式 ! 研 究
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降低燃气轮机的吸气 温度 & 将会显著提高循环 表明 & 做功和循环效率 ! 实际中 & 通常利用 @ fe 冷 能 预冷 以提高 机 组 效 率 & 增 加 发 电 量! 由 于 @ 空气 & fe 的 气化 温 度 较 低 & 故用一种易挥发的物质作为中间载 冷剂 & 将冷 能 传 递 给 空 气 ! 但 冷 却 温 度 须 严 格 控 制 在 # G 以上 & 以防止水蒸气冻结在冷却器表面 ! fe 的 冷 能 发 电 是 一 项 新 兴 的 无 污 染 发 电 方 !!@ 式& 虽然这不失为一种节能 的好方 法 & 但它只考虑到 对@ 并未注意到对 @ fe 冷能的回收 利 用 & fe 冷 能 品位的利用 ! 这种方法对冷 能的 回 收 效 率 是 非 常 低 的 ! 由 于 生 产 ’3@ fe 要 消 耗 ( $ #UV ’= 能 量 ! 即使 @ fe 拥有的冷 能 以 ’ # #H 的 效 率 转 化 为 电 力 & ’3@ fe 的冷能也只相当于 ) ? #UV ’= ! 所 以 在 发电装置中利 用 @ fe 冷 能 虽 然 是 最 可 能 大 规 模 实
D 最后提出了与 @ ( (将 @ ‘ fe 冷能利用的研究进展 " fe 的综合利用相集成的冷能利用集成优 化 的 思 路 ( fe 接 收 站 ) 烃在内的 @
以逐级利用 @ 与冷能工业园区一体化建设 ! fe 冷能提高其利用效率 & !! 主题词 ! 液化天然气 ! 冷能利用 ! 分析 ! 评价 ! 集成优化
全球 @ " 并在继续 fe 贸易量超过’B’ #3 !! 目前 " 在@ 一般都将 @ 增长 " fe 接收站 " fe 通过气化器气
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机" 带动发 电 机 发 电 ! 其 冷 热 能 回 收 量 取 决 于 气 轮 机进出口 气 体 的 压 力 比 ! 这 种 方 法 原 理 简 单 " 但是 效 率 不 高 "发 电 功 率 较 小 "冷 能 回 收 效 率 仅 为 并可考 ) ?H $ ! 但该方 法 适 合 用 于 回 收 部 分 冷 能 " 虑与其他 @ fe 冷能利用的方法联合使用 !
质朗 肯 循 环 系 统 工 质 为 碳 氢 化 合 物 的 混 合 物 " 工质 冷凝器采用多流体换热器 " 在换热器 中 @ fe 利 用工 质自 身 的 显 热 和 潜 热 进 行 预 热 或 部 分 气 化" 然后在 蒸发器中全部气化进入输气 管线 ! 采 用 此 系 统 只 用 了一 级 朗 肯 循 环 就 可 得 到 相 当 多 的 动 力" 整个系统 的效率约为 * %H ! !! 目前采用最为广泛的是将以 上 ) 种 方 法 联 合 使 用 ! 这可使冷热能的回收效 率 大 大 提 高 ! 即 使 天 然 气的 输 送 压 力 提 高 也 可 回 收 相 当 多 的 冷 热" 能量的 利用率 比 ) 个 单 独 的 系 统 要 高 " 但冷热能的回收效
第) $ 卷第 $ 期 !!!!!!!!!!!!!!!! 天 ! 然 ! 气 ! 工 ! 业 !!!!!!!!!!
加工利用与安全环保
@ fe 冷能利用现状及发展前景 "
李 静 ! 李志红 ! 华 贲
% 广州华南理工大学化工与能源学院传热强化与过程节能教育部重点实验室 &
天然气工业 ! # $ % @ fe 冷能利用现状及发展前景 5 ) # # $" ) $ $ ’ # *"’ #百度文库$ !! 李静等 5 其 经 济 价 值 已 不 能 被 忽 视&为 此! 综述 fe! @ fe 携带的大量 低 温 能 量 的 利 用 ! !! 摘 ! 要 ! 随着我国大量进口 @ 了目前国内外对 @ 对现有的 @ 冷 能 发 电’ 空 气 分 离’ 液化二氧 fe 冷能利用的现状 ! fe 冷能 利 用 的 主 要 利 用 方 式 % 而没有考虑品位的利用 ! 造成大 化碳等进行了分析和评价 &指出了上述种种利用方法主要是只考虑了冷能的回收 ! 量火 用损耗 " 并且大多是孤立地应用 @ 没有和 @ fe 冷能 ! fe 的 应 用 相 集 成 & 进 而 介 绍 了 包 括 利 用 冷 能 的 新 型 动 力 循 环 和 分 离
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化后使用 " 气化时 会 放 出 很 大 的 冷 能 " 其值约为( * # ’ U fe U W < ! 如何通过特定 的 工 艺 技 术 充 分 利 用 @ 冷能 " 是专家们一直在研究的问题 !
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一" @ fe 冷能利用技术现状与评述
’个国家和地区有* (个 @ fe !! 目 前 全 世 界 在 ’ ( )) 接受站在 运 行 " 其中日本有) * 个 !@ fe 冷 能 利 用的问题已越来越受到关注 " 为此 对 @ fe 冷 能 利用 原理进行了研究
万方数据
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加工利用与安全环保 率也只能达到 * %H !
# # $年$月 !!!!!!!!!! 天 ! 然 ! 气 ! 工 ! 业 !!!!!!!!!!!!!!!!!) 并且将 @ $ #H 以上 & fe 冷能用于空分可 简化空 分流 减少了 设 备 建 设 费 用 ! 同 时 & 程& @ fe 气 化 的 费 用 也可降低 ! 据 @ 用 分 析 原 理& 低温火 用是在 fe 冷 能 火 因此应在尽可能低的温度 越远 离 环 境 温 度 时 越 大& 下利用 @ 在接近环境温 度的 范围内 fe 冷能 ! 否则 & 大量宝贵的低温火 用 就 会 损 失 掉! 利用 @ fe 冷 能 & 从这 个 角 度 来 看 & 由于空分装置中所需达到的温度 比@ 因此 & fe 温度还低 & @ fe 的 冷能火 用 能 得 到 最 佳的利用 ! 但 @ fe 在 空 分 装 置 中 通 过 换 冷 后 的 温 度为 &’ 所以还须进一步考虑继续利用 # # G 左 右& &’ # # G 以上的冷能 ! 制取液化二氧化碳 !!*5 $"*5 # !! 传 统 的 液 化 工 艺 将 二 氧 化 碳 压 缩 至 )5 & 再利用制冷设备冷却和液 化 ! 而利 用 的 @ fe EF . 冷能& 则很容易获得冷却和液化二氧化碳所需要的 低温 & 从而将液化装 置 的 工 作 压 力 降 至 #5 ! EF .左 右 ! 与传统的 液 化 工 艺 相 比 & 制冷设备的负荷大为 减少 & 电耗也降低了 * 二氧化 #H "? #H ! 但需指出 & 如 若 直 接 采 用 &’ 碳的液化 温 度 为 &" # G& % ) G的 则仍不符合相同品位利用的原则 ! @ fe 换冷 & 冷库 !!?5 fe 基 地和大 型的冷 库基 本都设 在港口 附近 & !!@ 所以回收 @ fe 冷 能 供 给 冷 库 是 很 方 便 的 冷 能 利 用 方式 ! 采用 @ 将载 冷剂 fe 的冷能作为冷源的冷 库 & 冷却到一定温度后经管道进 入冷 冻 ) 冷 藏 库& 通过冷 却盘管释放 冷 能 实 现 对 物 品 的 冷 冻 冷 藏 ! 另 外 & 还 用不同的冷媒进行 热交换 后分 可按 @ fe 不同温级 & 这样其冷能的 别送 入 低 温 冻 结 库 或 低 温 冻 结 装 置& 利用 效 率 大 大 提 高& 整个成本较之机械制冷会下降
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的空气分离 装 置 流 程 图 ! 其 特 点 是 ( 由于液化天然 气的可燃性 & 故用氮气作为 与它换 热 的 工 质 & 利用液 化天然气的冷能来冷却和液化 由下 塔 抽 出经 过 复热
且不用制 冷 机 & 节 约 了 大 量 的 投 资 和 运 行 费 用& 用& 还可以节约 ’ * * 以上的电 力 ! 但 一 般 的 冷 库 只 需 维 持 在 &$ 而将 &’ #" &% $ G 即可 & % )G @ fe 的冷能 全部用于冷库制冷是不必要的 !
) # # # # ) % * # " 的资助 ! !!" 本研究受到国家重点基础研究开发规划项目 e 李 静" 女" 广 州 华 南 理 工 大 学 在 读 硕 士 研 究 生! 地 址$ % 广 东 省 广 州 市! 电 话$ % ’ ! ( # 年 生# $ ’ # % ? #& # ) #& !! 作者 简 介 ! $ ( " ’ ’ * % ’ ?!+ , . / 0 / 2 , ) # # *!4 7 = L 5 6 7 d <
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fe 冷能利用有两种 方 式 $ !! 现有的 @ & 直 接利 用$ 冷能发电 * 空 气 分 离* 冷 冻 仓 库* 液 化 二 氧 化 碳# 用空分得到的 液氮 * 液氧来进行低温破 ’ 间接利用 $ 碎* 污水处理等 ! 利用 @ fe 冷能发电 !!’5 技 术 较 为 成 熟! 用 fe 冷 能 发 电 较 多 " !! 利 用 @ @ fe 冷能发电主要是利用 @ fe 的低 温 冷 能 使 工 质 液化 " 然后工质经加热气化再在气轮机中膨胀做功 带动发电机发电 ! 主要有以下 * 种方式 ! & 直接膨胀发电 ’ !! % 在气化 fe 储罐 来 的 @ fe 经 低 温 泵 加 压 后 " !!@ 器受热气化为高压天然气 " 然后 利 用 @ fe 的 物 理 火 用在高压气化时转化成的压力火 用" 直接驱动透平膨胀
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