■韓先友 ■新地能源工程技術(shù)有限公司，河北 廊坊 065000

LNG 指的就是液化天然氣，具體而言，它就是將常規(guī)的天然氣利用一系列凈化處理等技術(shù)，在通過冷凍處理后轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N液體，這種液體的溫度在零下162 攝氏度。同時(shí)，在經(jīng)過處理后，也能夠?qū)⑻烊粴獾捏w積壓縮為之前的1/625。這對(duì)于遠(yuǎn)距離的對(duì)天然氣進(jìn)行運(yùn)輸具有非常重要的意義。一般情況下，在將LNG 運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)配站后，必須要通過氣化技術(shù)將其轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)才能夠進(jìn)行使用，而在進(jìn)行氣化處理時(shí)，大概會(huì)有840KJ/kg 的冷能釋放出來。因此，進(jìn)行分析研究并加強(qiáng)回收利用LNG 冷能具有十分重要的意義。

1 LNG冷能利用現(xiàn)狀

冷能利用方式有直接利用和間接利用這2 種。直接利用包括海水淡化、低溫發(fā)電、冷凍倉庫、制造干冰、空氣液化分離、輕烴分離等的方式。而間接利用則主要是指用空氣分離后的液氮、液氧和液氬來低溫粉碎以及冷凍食品等的方式。由東營濱海新區(qū)LNG 氣化站的現(xiàn)狀看來，主要有下列幾種:

(1)冷能回收用于低溫發(fā)電

由LNG 利用方式的不同可以有不同的循環(huán)系統(tǒng)，而用LNG 冷能來改良現(xiàn)有各種的發(fā)電動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)，可以提高效率從而增加發(fā)電量，如有利用LNG 冷卻燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣的發(fā)電系統(tǒng);有采用相對(duì)獨(dú)立的低溫動(dòng)力循環(huán)方法來發(fā)電的，如直接膨脹法、二次冷媒法、聯(lián)合循環(huán)法等方法;有帶二氧化碳液化回收操作的燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)。

(2)冷能回收用于空氣液化分離

同傳統(tǒng)的空氣分離流程方法相比，高品質(zhì)的LNG 低溫冷能能夠有效降低單位耗電量，從而節(jié)省大量能量。迄今為止有多種利用LNG 進(jìn)行空氣分離的方式，而目前主要采用的3 種方式則是LNG 冷卻循環(huán)氮?dú)?、LNG 冷卻循環(huán)空氣以及通過空氣分離裝置聯(lián)合運(yùn)行的LNG 發(fā)電系統(tǒng)。第一種LNG 冷卻循環(huán)氮?dú)庀到y(tǒng)的能耗可節(jié)省至少50%以上，可節(jié)約近70%的冷卻水;第二種LNG 冷卻循環(huán)空氣系統(tǒng)單位液態(tài)產(chǎn)品的電力消耗降低了50%左右，并且流程組織更簡(jiǎn)易;第三種通過空氣分離裝置聯(lián)合運(yùn)行的LNG 發(fā)電系統(tǒng)則可以使電力耗能降低60%～73.5%。

(3)冷能回收用于食品冷凍

以往傳統(tǒng)冷庫都是采用多級(jí)壓縮制冷裝置，這使得電力損耗很大。而將回收LNG 冷能用于冷庫不僅可以不用制冷機(jī)，節(jié)約了大筆的初投資成本和運(yùn)行費(fèi)用，還可節(jié)約30%以上的電力，經(jīng)濟(jì)效益明著。而利用LNG 冷能的冷庫流程在冷媒運(yùn)行中是否有相變運(yùn)行分為2 種，即冷媒無相變運(yùn)行的流程和冷媒發(fā)生相變的流程。前者特點(diǎn)是流程簡(jiǎn)易、設(shè)備簡(jiǎn)單并且控制方便，但缺點(diǎn)是在冷庫負(fù)荷不變的前提下，該流程中的冷媒流量較大;后者特點(diǎn)是冷媒流量小，但流程和設(shè)備較復(fù)雜以及控制較難，相變運(yùn)行使得設(shè)備氣態(tài)管路直徑較大，相應(yīng)的換熱器尺寸也需較大。

2 冷能回收的其他應(yīng)用及前景

(1)LNG 冷能可用于低溫粉碎技術(shù)。該技術(shù)一般較多地用于城市廢棄或銷毀的垃圾、工業(yè)廢棄物、醫(yī)藥和食品類物質(zhì)、合成樹脂及含水分和油分的物料等。

(2)LNG 冷能可用于液體二氧化碳和干冰生產(chǎn)。LNG 冷能很容易獲得所需的低溫，可將液化裝置的工作壓力降低至約0.9MPa，相比于傳統(tǒng)的液化工藝負(fù)荷大為降低，電力能耗下降為原來的30%～40%。

(3)LNG 冷能可用于輕烴回收。LNG 濕氣一般含有10%以上質(zhì)量分?jǐn)?shù)的輕烴，而未來我國LNG 的進(jìn)口量中濕氣將占有相當(dāng)大的比重。從而用較低的成本將濕氣中的輕烴資源分離出有利于對(duì)資源的綜合優(yōu)化利用，來緩解我國短缺石油資源的局勢(shì)。

(4)LNG 冷能可用于制冰與空調(diào)?？蒲腥藛T主要研究了把水作為中間冷媒的LNG 冷能的中央空調(diào)系統(tǒng)，并數(shù)值分析了以乙二醇為中間冷媒的汽車空調(diào)系統(tǒng)。

(5)LNG 冷能可用于海水淡化方面。日本和美國有相關(guān)研究發(fā)表了間接冷凍法海水淡化流程。而日本、泰國、美國、意大利等都對(duì)直接法海水淡化裝置有研究報(bào)道，如意大利Antonelli 給出的根于正丁烷的利用LNG 進(jìn)行直接冷凍法淡化海水的工藝，即ORC+SRF 流程。

(6)LNG 冷能可用于相變蓄能。學(xué)者們已經(jīng)開展了克服常規(guī)的冷能轉(zhuǎn)移系統(tǒng)能量消耗的冷能轉(zhuǎn)移相變蓄冷裝置的研究。

3 LNG冷能利用中存在的問題

由LNG 每日東營濱海新區(qū)LNG 氣化站現(xiàn)狀來看，其中主要存在以下問題:

(1)利用進(jìn)展緩慢，利用方式單一。雖然目前LNG 冷能的利用范圍十分廣泛，但是，許多項(xiàng)目還處于規(guī)劃和建設(shè)之中，實(shí)施工程不能與運(yùn)營儲(chǔ)配站相適應(yīng)，做到同步進(jìn)行。而且LNG 冷能在利用方式上非常單一，因?yàn)榧夹g(shù)的限制，LNG 冷能在開發(fā)和利用中不夠充分和全面，利用效率非常低下。

(2)供氣工藝技術(shù)落后。在使用天然氣供氣前，通常需要用低溫泵把壓力系數(shù)較低的LNG 壓力升高，再通過加熱和氣化技術(shù)的處理后使天然氣進(jìn)入到管網(wǎng)中。經(jīng)過大量的實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，在LNG 達(dá)到大于8MPa 壓力的時(shí)候，可以將約2/3 的冷能轉(zhuǎn)化成壓力。但因目前的工藝技術(shù)不夠先進(jìn)，在轉(zhuǎn)化的過程中，并不能使資源得到充分的利用，從而產(chǎn)生較大的能源損耗和浪費(fèi)，使得LNG 冷能的利用率下降。

(3)LNG 儲(chǔ)配站和衛(wèi)星站氣化需求上與冷能用戶需求在時(shí)間和空間上的不同步。

時(shí)間上的不同是指因?yàn)橄掠蔚娜細(xì)庑枨罅扛鷷円棺兓约凹竟?jié)息息相關(guān)，隨著晝夜和季節(jié)的變化而產(chǎn)生波動(dòng)，這從而導(dǎo)致了儲(chǔ)配站在氣化負(fù)荷的需求上出現(xiàn)較大的變化和浮動(dòng)。然而，這種下游燃?xì)獾男枨罅亢屠淠苡脩魧?duì)于冷能負(fù)荷的需求變化規(guī)律不相符，難以同步進(jìn)行。而LNG 的儲(chǔ)配站在設(shè)計(jì)和規(guī)劃的時(shí)候并沒有考慮到冷能用戶的因素，這就造成了時(shí)間上的不同步。而空間上的不同步指的是儲(chǔ)配站在設(shè)計(jì)和規(guī)劃中并沒有考慮到相關(guān)的實(shí)際利用項(xiàng)目，所設(shè)立的儲(chǔ)配站或是衛(wèi)星站面積十分有限，使得大規(guī)模的冷能利用設(shè)想難以實(shí)現(xiàn)。

4 LNG冷能利用的發(fā)展舉措及展望

(1)積極進(jìn)行相關(guān)的規(guī)劃

在進(jìn)行LNG 冷能利用技術(shù)的研究和開發(fā)過程中，要對(duì)各方面的因素進(jìn)行合理的考慮和規(guī)劃，綜合各方面的因素并對(duì)用戶、LNG 儲(chǔ)配站、LNG 衛(wèi)星站進(jìn)行科學(xué)的調(diào)查，排除困難和阻撓，最大限度地提升LNG冷能的利用效率，避免能源浪費(fèi)。例如，唐山的曹妃甸循環(huán)工業(yè)區(qū)在此方面就很成功，在LNG 冷能制備基地，既有中石化、中石油以及首鋼等大型的國有企業(yè)參與，又有唐山市、曹妃甸經(jīng)濟(jì)區(qū)地方政府規(guī)劃、招商引資的各種國有、民營、外資企業(yè)添磚加瓦。各方組織相互合作，同時(shí)又相互制約，極大地加速基地建設(shè)的發(fā)展又提高了基地建設(shè)的效益。

(2)開發(fā)利用新的利用領(lǐng)域

一味從舊不行，必須對(duì)可以利用LNG 冷能技術(shù)的新領(lǐng)域進(jìn)行研究和拓展。目前對(duì)于LNG 冷能的運(yùn)用相對(duì)單一，不能使得大量的LNG 冷能得到全面的利用，只有不斷地開發(fā)出高效率的、創(chuàng)新型的、附加值更高的LNG 冷能技術(shù)才能推動(dòng)冷能產(chǎn)業(yè)的全面的、多元的較快發(fā)展。

(3)積極研究和利用政府的相關(guān)扶持政策

因?yàn)榭紤]到LNG 冷能技術(shù)所存在的巨大潛力，政府對(duì)于相關(guān)研究的扶持力度很大。LNG 冷能的利用可以產(chǎn)生較高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用冷能技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)要充分利用政府的政策，努力爭(zhēng)取到相關(guān)的政府扶持，積極進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究和開發(fā)，促進(jìn)LNG 冷能利用項(xiàng)目的發(fā)展。

5 結(jié)束語

綜上所述，從30 萬方每日東營濱海新區(qū)LNG 氣化站來看，加強(qiáng)對(duì)LNG 冷能的科學(xué)合理利用能夠有效推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展，但是因?yàn)榧夹g(shù)限制，LNG 冷能利用中還存在諸多問題，對(duì)此，我們必須要加強(qiáng)探索研究，在促進(jìn)LNG 冷能利用效率提高的同時(shí)也要不斷開發(fā)LNG 冷能利用的新領(lǐng)域，從而將LNG 冷能的價(jià)值充分發(fā)揮出來。

［1］李桂春，張玉萍，倪利杰，等.淺談我國LNG 冷能利用技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展［J］.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，3:258.

［2］徐文東，段嬌，陳運(yùn)文，等.液化天然氣冷能利用技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展［J］.天然氣化工(C1 化學(xué)與化工)，2013，5:79 -84.