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        LNG冷能回收利用過程的經(jīng)濟性分析

        2017-11-27 19:03:05傅誠鐵
        商情 2017年34期
        關(guān)鍵詞:經(jīng)濟性

        傅誠鐵

        [摘要]隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展,以及石油消耗的不斷增加,石油作為國際范圍內(nèi)最主要的能源形勢已經(jīng)無法滿足國民的正常需求,隨之帶來的便是天然氣和其他類型能源的不斷發(fā)展利用:相對于其他能源形勢,天然氣具有經(jīng)濟環(huán)保且開發(fā)研究利用相對完善等優(yōu)勢,也便成為一種極具利用價值和利用可行性極高的能源。目前,天然氣的利用形式,根據(jù)保存形態(tài),可以分為氣態(tài)和液態(tài),其中液態(tài)天然氣,即LNG,由于可在很大程度上減小存儲體積,約為氣態(tài)的1/625,而成為一種有效的運輸存儲形式。特別是由于液化后天然氣的甲烷含量可達90%,燃燒完全,可減少汽車尾氣中污染物特別是PM2.5的排放,對改善空氣質(zhì)量,保護大氣環(huán)境具有重要的意義。

        [關(guān)鍵詞]LNG冷能;回收利用;經(jīng)濟性

        1LNG冷能的基本常識和利用價值

        LNG是天然氣經(jīng)過凈化、液化而形成的低溫液體(約一162℃),LNG工業(yè)近年來在國內(nèi)外的發(fā)展非常迅速。世界上LNG生產(chǎn)應用以年均20%的速度增長。隨著中國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展,我國對LNG的需求量也持續(xù)增加。由于我國“缺油、少氣、富煤”的基本國情,LNG大部分依賴進口。2012年,我們進口LNG為1468萬噸,預計到2020年以后,我國年進口LNG件達到6000-1億噸。在LNG接受站,需要將液態(tài)的LNG氣化為常溫后通過管網(wǎng)輸送給用戶使用。在氣化的過程中,LNG要釋放大量的冷能。傳統(tǒng)的LNG接受站采用海水開架式汽化器或浸沒燃燒式汽化器來氣化LNG,不僅浪費了寶貴的冷能,還會對附近海域產(chǎn)生嚴重的熱污染!相關(guān)研究表明,對于一個300萬噸/年的LNG接收站,扣除消耗于高壓外輸氣體的壓力能后,可利用的冷功率為65MW,折合電能約10億kwh/年。這樣說來,2020年我們年進口LNG若達到6000萬噸,可利用的冷功率折合的電能為200億kwh/年。因此,探索LNG冷能的利用意義重大,前景廣闊。不論從節(jié)能環(huán)保方面,還是經(jīng)濟效益方面考慮,LNG冷能利用都具有巨大的潛在價值,成為大家一直來乃至今后長期關(guān)注的焦點。

        2LNG冷能利用的方式

        據(jù)有關(guān)資料介紹,LNG的冷能利用的方式可以分為直接利用和間接利用兩種:[直接利用方式]空氣分離、低溫發(fā)電、冷凍倉庫、制造液態(tài)的CO,及干冰、海水淡化、汽車冷藏及空調(diào)、輕烴分離、空調(diào)制冷、蓄冷、建造人工滑雪場等。[間接使用方式]利用LNG的冷能產(chǎn)生的液氮和液氧,如低溫破碎、污水處理、冷凍食品、低溫醫(yī)療等。目前LNG冷能的利用方法主要只是考慮了冷能的回收,而沒有考慮品味的利用,從能量的有效利用的角度來講是不合理的。因此,對LNG冷能進行梯級利用是很好的解決辦法。根據(jù)LNG冷能用戶的溫度要求,深冷利用部分主要用于空氣分離(-190~-150℃);中冷部分主要用于低溫破碎(-130~80℃),干冰制造(-78℃),人造雪球(-60--10℃)等;次中冷利用主要用于包括冷庫(-60-10℃),空調(diào)制冷系統(tǒng)(-5-10℃);淺冷部分主要用于海水淡化、發(fā)電等,從而建立起LNG冷能綜合梯級利用的集成模型,實現(xiàn)冷能供求雙方的合理分配、LNG冷能利用效率的最優(yōu)化。

        3經(jīng)濟效益分析

        佛山某鋁廠有兩個廠房,每個車間每天需要冷量分別為250萬大卡和300萬大卡,車間一年運行天數(shù)為350天。兩個設(shè)計方案:一是按照常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)為車間內(nèi)硫酸提供冷量:二是利用LNG的冷能回收系統(tǒng)為車間內(nèi)硫酸冷卻提供所需的冷量。車間供冷過程中,冷媒水的供回水溫度為12-20℃。LNG存儲的溫度為-162℃。

        3.1初投資計算

        本文對兩種系統(tǒng)進行初投資計算,因本文所研究的系統(tǒng)是整個工廠制冷系統(tǒng)的一部分(辦公樓等仍然采用機組制冷),所以在初投資計算時不考慮變配電的造價。常規(guī)空調(diào)制冷系統(tǒng)的主要設(shè)備有:風冷模塊機組2臺,冷凍泵4臺(2用2備),管道閥門系統(tǒng)等。LNG冷能回收系統(tǒng)的主要設(shè)備:換熱器2臺,LNG液泵2臺(1用1備),水泵2臺(1用1備),承壓水罐和管道閥門系統(tǒng)。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的配置如表1所示,初投資約為37.6萬元,LNG冷能回收系統(tǒng)的配置如表2所示,初投資約為124.66萬元。

        3.2LNG冷能回收的經(jīng)濟效益計算

        常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)每天24小時運行,每個小時的耗電量按式(1)計算:

        Q常規(guī)耗電=Q主機+Q泵(1)

        式中:Q常規(guī)耗電一常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的運行的耗電量,kW·h;Q主機-主機運行的耗電量,kW·h;Q泵-水泵運行的耗電量,kW·h。

        根據(jù)表1的設(shè)備參數(shù),帶人數(shù)據(jù),可得常規(guī)空調(diào)每小時的耗電量:

        O常規(guī)耗電=88.4kW·h

        LNG冷能回收系統(tǒng)每天運行24小時,每個小時的耗電量按式計算:

        QLNG耗電=QLNG泵+Q泵(2)

        式中:QLNG耗電-LNG冷能回收系統(tǒng)的運行的耗電量,kW·hQLNG泵-LNG泵運行的耗電量,kW·hQ泵-水泵運行的耗電量,kW·h。

        根據(jù)表2中設(shè)備參數(shù),帶人數(shù)據(jù),可得常規(guī)空調(diào)每小時的耗電量,QLNG耗電=10.8kW·h

        采用LNG冷能回收系統(tǒng),每天的節(jié)約額按式(3)計算為:

        (3)

        式中:yi-各時段的電價,分時段電價如表3所示,元/(kW·h)。

        △ti-各電價時段的時長,h△Q-常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)和LNG冷能回收系統(tǒng)的耗電量之差,kW·h帶人數(shù)據(jù),可得:v節(jié)約額=1558.55元厭每天節(jié)省的電量按式(4)計算:

        △q耗電=24△Q

        (4)

        式中:△q耗電-常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)與LNG冷能回收系統(tǒng)24小時運行的電量差,kW·h帶人數(shù)據(jù),可得:△q耗電=1862.4kW·h

        一年運行350天,一年節(jié)約的用電量為:△q耗電=350×△q耗電≈65.2×104kW·h

        一年的節(jié)約額為:Y節(jié)約額=350≈y節(jié)約額/10000≈54.55萬元

        3.3LNG冷能回收系統(tǒng)的投資回收期計算

        常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的初投資費用為37.6萬元,LNG冷能回收系統(tǒng)的初投資費用為124.66萬元,則LNG冷能回收的凈投資費用為87.06萬元。投資回收一凈投資費用/節(jié)約額=1.6年。

        4結(jié)論

        中國的LNG冷能利用產(chǎn)業(yè),在充分吸取國外成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上,開拓創(chuàng)新,已經(jīng)擁有了多個自主專利技術(shù)。經(jīng)過多方面的共同努力,一定會在規(guī)劃、管理、市場運作方面不斷獲得新的突破,為我們創(chuàng)建循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)約型社會做出應有的貢獻。endprint

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