液化天然气(LNG)冷能回收及应用研究

lng冷能利用的发展趋势及新的利用方式
Lng冷能利用的发展趋势是逐渐向着更加高效、环保和经济的方向发展。

其中，新的利用方式包括以下几个方面：
1. LNG冷能的利用率提高。

在液化天然气（LNG）产生的过程中，会产生大量的冷能，这些冷能可以通过回收利用来提高LNG的综合利用率，减少能源消耗和经济成本。

目前，LNG工厂中已经采用了许多措施来回收利用冷能，例如采用冷却水回收系统、采用废热利用系统等。

2. LNG冷能的多元化利用。

除了用于LNG生产过程中的冷却作用外，LNG冷能还可以被用于其他领域，如空调制冷、冷冻食品、药品等储存、制造等。

特别是在热带地区，LNG冷能的利用可以为人们提供更为舒适的生活环境。

3. LNG冷能与其他能源的结合利用。

LNG冷能可以与其他能源结合利用，如太阳能、风能等，形成混合能源系统，提高能源的综合效益和环保性能。

同时，LNG 冷能的结合利用也可以提高能源的安全性和稳定性。

总体来说，LNG冷能的发展趋势是以高效、环保、经济为目标，不断探索和创新新的利用方式，不断提高LNG冷能的综合利用效益和降低能源消耗和经济成本。

液化天然气（LNG）冷量利用技术天然气作为三大能源之一，近年来越来越多地得到国内外的青睐。

而天然气液化之后，其体积骤缩约1/625，对储存和运输都有巨大的优势。

而用户在使用天然气时，LNG 又需要气化后使用。

液化天然气（LNG）的常压贮存温度为111K（-162℃），其气化并复温到常温300K（27℃左右）的过程将释放大量的冷能，约为883 kJ/kg。

这部分冷能的回收利用对提高LNG 使用效率、节省能源消耗具有重大意义。

项目介绍目前，液化天然气的冷能利用可应用于多种场合和领域，如在温差发电、空气分离、冷冻冷藏和制取干冰等领域。

除了低温利用之外，按照冷能梯级利用的原则，LNG 从气化点到常温，其冷量按照梯级回收利用分别可以应用于低温速冻库（-60℃）、低温冷冻库（-35℃）、高温冷冻库（-18℃）以及果蔬预冷库和中央空调系统（0℃～10℃）温区。

西安交通大学制冷低温研究所LNG 冷能利用研究团队在该领域的研究处于国内领先位置，具有良好的研究基础和成果。

目前，团队主要在以下方面拥有重要的理论支撑和关键的应用技术。

1）用于液化天然气汽车（LNGV）冷藏冷冻车（冷链）或车厢空调技术。

使用天然气作为燃料的汽车分为CNG（压缩天然气）汽车和LNG（液化天然气）汽车，后者因其单位体积容量大，能够为汽车提供更长距离的动力、安全可靠而逐渐被汽车市场所接受。

2）LNG 冷能用于空气分离装置流程。

可以为空气分离过程提供低温冷源，为系统输入大量高品质低温冷能，从而降低空分流程的能耗，达到节能增效的目的。

已取得的研究成果：本课题所研究的LNG 冷能回收利用技术，已申请发明专利多项，在冷冻冷藏车进行了模拟实验，冷量完全可以达到要求，同时对冷藏车蓄冷技术、箱内温度场等方面进行了一系列的研究，实现了LNG 冷能的高效回收利用。

项目进一步发展计划：本课题组将在LNG 冷能回收方面进一步开展试验研究、理论基础研究以及更为重要的应用研究。

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。

LNG冷能回收在空分中的应用
为确保国家经济安全，我国已开始大批量进口液化天然气（LNG），而在进口清洁、高热值天然气的同时，其中潜在的冷能也随之引进。

LNG从-162℃到常温，中间有将近180℃的温差，其气化过程中释放的冷能通常随海水和空气被舍弃，不仅浪费资源，还可能引起局部海域低温污染。

而空分设备的低温环境主要是由电力驱动机械制冷产生，电力成本约占生产成本的60%～70%。

如果能借用LNG冷能，气体生产成本将大幅下降。

利用回收的LNG冷能和两极压缩式制冷机冷却空气制取液氧、液氮，制冷机很容易实现小型化，电能消耗也可减少50%（原来生产1m3的液氧电耗为1.2kWh，采用LNG冷量回收的方法可使电耗减少0.5kWh），水耗减少30%，这样就会大大降低液氧、液氮的生产成本，具有客观的经济效益，低成本制造的液氮可以使LNG应用的温度领域扩展到更低的温度带(-196℃)，如果用于真空冷阱、生产半导体器件、食品速冻、低温破碎回收物料以及金属热处理等。

利用制取的液氧还可以得到高纯度的臭氧，在污水处理方面用途很大。

LNG作为空气分离装置的制冷剂，在生产液氩的空分装置中，利用其冷能冷却和液化由下塔抽出经过复热的循环氮，可以省去氟利昂制冷剂以及氮透平膨胀机组，是产品能耗平均降低0.5Wh/Nm3，装置的投资费用也可减少10%，生产成本降低20%-30%.
据了解，空分系统属于氧气富集区，天然气作为碳氢化合物，是极为敏感的有害物质，因此，通常利用循环氮系统回收LNG冷能，尽可能杜绝LNG和氧气两者之间的接触，以保证系统安全。

空分系统与LNG接收站气化量的匹配是保证该套系统稳定运行的前提，LNG接收站内设置空分系统的安全问题，则是该套系统可行的关键。

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。