【正文】 壓力比。該方法效率不高，發(fā)電的功率較少，冷能回收僅為24﹪，但循環(huán)過程簡單，所需的設備少。一般情況下與其他LNG冷能利用方法聯(lián)合使用。 （2）低蒸汽動力循環(huán)的冷凝溫度。將低溫的液化天然氣作為冷凝劑，通過冷凝器，把冷量轉(zhuǎn)移到另一介質(zhì)上，利用介質(zhì)與環(huán)境溫差，推動介質(zhì)進行蒸汽動力循環(huán)，對外做功，帶動發(fā)電機發(fā)電。這種方法冷能的利用效率與所選的低溫介質(zhì)有關(guān)，工作介質(zhì)的選取相當重要。工作介質(zhì)有甲烷、乙烷、乙烯、丙烷等單組份，或者采用他們的混合物。單工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的冷能回收率并不高，只有18﹪；碳氫化合物混合工質(zhì)循環(huán)的冷能給你回收率大大提高，可達到36%。 而目前使用最多的是將以上兩種方法聯(lián)合起來，可以進一步提高冷能回收率。即使天然氣的輸送壓力提高也可以回收相當多的冷能。 （3）低氣體動力循環(huán)的吸氣溫度。燃氣輪機循環(huán)是氣體動力循環(huán)的一種形式。據(jù)燃氣輪機知識，降低燃氣輪機的吸氣溫度，將會顯著提高循環(huán)做功和循環(huán)效率。實際應用中，通常利用LNG預冷空氣來提高機組的效率，增加發(fā)電量。由于LNG氣化的溫度很低，因此需采用易揮發(fā)介質(zhì)作為中間載冷劑，將冷能傳遞給空氣。但溫度必須嚴格控制在0℃以上，以防止水蒸氣在冷卻裝置上凍結(jié)，造成冰堵。 LNG冷能發(fā)電是一種新型的無污染發(fā)電方式，是一種節(jié)能的好方法，但它只考慮到LNG的冷能回收利用，并沒有對LNG冷能品位的利用。這種方式對冷能的回收效率是相當?shù)偷摹，F(xiàn)實生產(chǎn)1t的LNG要消耗850kWh能量，即使LNG擁有的冷能以100%的效率轉(zhuǎn)化為電能，1t LNG的冷能也只相當于240kWh。所以，利用LNG冷能發(fā)電是最可能大規(guī)模實現(xiàn)的方式，但卻不是利用LNG冷能最科學的方式。 通常的空氣分離辦法就是將空氣液化，通過工質(zhì)為氟利昂冷凍機、膨脹透平制冷進行空氣的液化分離，提取氮氣、氧氣、氬氣等。而LNG冷能分離空氣，是通過工質(zhì)氮氣換冷，利用氮氣冷卻來實現(xiàn)的。 利用LNG的低溫特性不但可減少建設費用，而且生產(chǎn)液氮、液氧的單位耗能也大大降低了。由于LNG冷能分離空氣能夠減少制冷時電力的消耗，此法分離空氣得到了充分的應用。回收的LNG冷能和兩級壓縮式制冷機冷卻空氣，制取液氧、液氮，制冷劑容易實現(xiàn)小型化，電能消耗相對較低，水消耗也減少30%，液氮、液氧的生產(chǎn)成本顯著下降，經(jīng)濟效益相當可觀。此外，低成本制造的液氮可以拓展LNG應用的溫度領(lǐng)域，達到更低196℃，可以用于真空冷阱、生產(chǎn)半導體器材、食品速凍等。利用制取的液氧還可以進一步得到高純度的臭氧，在污水處理方面用處很大。 工業(yè)生產(chǎn)中很多地方都產(chǎn)生大量的CO2，尤其是發(fā)電廠、化工廠和油氣田生產(chǎn)等，大量的二氧化碳排放引起全球性的氣候變暖，溫室效應加劇。因此如何處理CO2已經(jīng)成為一個棘手的難題。方法之一就是將其液化，固化?！?MPa再利用制冷設備冷卻后液化。利用LNG冷能則很容易獲得冷卻和液化CO2所需要的低溫， MPa左右，以化工廠的副產(chǎn)品CO2為原料，利用LNG冷能制造CO2和干冰，不但耗電量減少，%。 LNG接收站和大型的冷庫基本都建在港口碼頭附近，因此，冷庫利用LNG回收的冷能就很方便。利用LNG冷能作為冷源的冷庫，只需將載冷劑冷卻到一定的溫度后經(jīng)管道進入冷庫、糧庫、冷藏庫，通過內(nèi)部的冷卻盤管釋放冷能，實現(xiàn)對物品、糧食的冷凍和冷藏。雖然冷庫使LNG的冷能幾乎無浪費地使用，且不用制冷機，降低了建造費和運行費，但一般的冷庫只需維持在50℃～65℃即可，而將162℃的LNG冷能全部用于冷庫制冷是不必要的。為了高效的利用LNG的冷能，可以將LNG分成不同的溫度帶，采用不同的載冷劑進行換冷，依次進入低溫凍結(jié)庫，低溫凍結(jié)裝置，冷凍庫，冷藏室，預冷裝置，這樣冷能的利用率就大幅度提高了，運行成本較機械制冷下降很多。目前，我國規(guī)劃建設的LNG接收站均位于經(jīng)濟發(fā)達的東南沿海地區(qū)的港口附近，而同樣為了便于運輸與周轉(zhuǎn)，大型的糧食儲備庫也均建在交通運輸便利的港口附近。例如，福建LNG接收站緊鄰中央儲備糧莆田直屬庫，這位糧食儲備庫按照“溫度對口，梯級利用”原則利用LNG冷能進行低溫儲糧提供了可能。糧食儲備庫利用LNG冷能進行低溫儲糧主要有兩種方式：即直接利用LNG冷能和利用LNG冷能空分裝置副產(chǎn)的污氮氣體（區(qū)別于純氮，含氧量在5%以下）。LNG實現(xiàn)低溫儲糧，不僅可以降低低溫儲糧的能耗成本，也為LNG冷能的利用提供了新的方法。 輪胎、塑料以及其他的化學合成物在常溫不易粉碎也不容易降解，回收起來相當困難，但它們基本都具有低溫冷脆性，當溫度低到一定程度時，其強度大大降低，只需很小的沖擊力就能將其粉碎。利用LNG先冷卻液體氮，再利用液氮冷凍廢棄物，最后將廢棄物粉碎以達到回收的目的。 6. 輕烴分離和切割天然氣生產(chǎn)中通常要回收乙烷及乙烷以上的輕烴，除了使天然氣達到商品外輸要求外，還可以追求最大的利潤。而LNG冷能用于C2+分離切割和裂解制乙烯裝置中的裂解產(chǎn)物的深冷切割，這是LNG冷能利用的極佳途徑。LNG冷能用于輕烴分離的產(chǎn)品主要是乙烷，丙烷和少量的丁烷，可以進一步的切割，得到丙烷，LPG（丙烷和丁烷），天然汽油（C5+）分別出售，提高天然氣處理廠的經(jīng)濟效益；用于乙烯裂解氣的分離，可以降低乙烯的生產(chǎn)成本，市場前景樂觀。 在炎熱的夏季，貨物在冷庫經(jīng)充分的預冷后裝上冷藏車，開始不需要消耗過多的冷能，此時LNG液化后產(chǎn)生的冷能儲存在蓄冷板中。隨著運輸時間的增加、開門次數(shù)的增多引起的負荷增大，LNG汽化后產(chǎn)生的冷能就直接進入車廂，與蓄冷系統(tǒng)同時供冷，以維持車廂中的溫度。按冷藏車每小時消耗12～15kg的LNG，其制冷能力為2．8～3．6 kW，足以提供預冷貨物中短途冷藏運輸所需冷能。因為利用液態(tài)氧可得到高純度的臭氧，被處理污水對臭氧的吸收率很高，這種方法與傳統(tǒng)的過程相比可減少約三分之一的電力消耗，且對污水的處理效果極好。 上述提到，僅僅考慮LNG冷能的回收是不夠的，還應考慮LNG冷能品味的利用，這樣能量的利用率才有較大的提高。而對LNG冷能進行梯級利用是一個很好的途徑。 分離空氣的溫度范圍是150℃～190℃，而LNG的氣化溫度是162℃，處于空分溫度的范圍之間，二者相匹配，把空分作為LNG冷能梯級利用的第一級，能夠充分利用LNG的低溫特性；LNG在第一級換熱出來的溫度大概在100℃左右，而CO2的液化溫度是70℃，℃，因此，制取液化CO2和干冰可以作為LNG冷能梯級利用的第二級；此后，LNG溫度與環(huán)境溫度仍有很大的差距，而冷庫的溫度范圍為60℃～10℃，此溫度范圍正適合作為LNG冷能梯級利用的第三級。三級之后，LNG氣化的溫度差不多就是供氣的溫度，經(jīng)供氣前處理后供給天然氣用戶。LNG經(jīng)低溫儲罐或管道出來后，經(jīng)過三級冷能利用設備，溫度不斷的提高，同時各級換熱溫度匹配良好，較為充分的利用了LNG的冷能。 LNG冷能利用前景相當廣闊，積極合理利用蘊藏的冷能具有重要的意義。提梯級利用冷能是提高冷能利用率的有效途徑。特別的是，LNG冷能的利用應向集成化，一體化，高效化發(fā)展，達到能源的綜合集約利用。 九、LNG冷能在LNG船上回收與利用的方法利用LNG冷能依靠動力循環(huán)進行發(fā)電是目前LNG冷能回收利用的重要途徑，且技術(shù)相對較為成熟。通常以電能的形式回收LNG冷能的方式有三種：一是利用溫度的中間介質(zhì)朗肯循環(huán)方式；二是利用壓力的直接膨脹法；三是綜合二者的聯(lián)合法。目前較為常見的聯(lián)合法LNG冷能回收發(fā)電流程圖如圖14所示。圖中左半部分是靠LNG與海水的溫差驅(qū)動的二次冷媒動力循環(huán)；右半部分是利用LNG壓力直接膨脹的動力系統(tǒng)。系統(tǒng)中二次冷媒的選取較為重要，其物性要達到一定的要求：必須在LNG范圍內(nèi)不凝固，且具有良好的流動和換熱性能，臨界溫度要高于環(huán)境溫度，比熱大，使用安全。通常選丙烷、乙烯等烴類化合物或者R502等氟里昂類工質(zhì)以及輕烴與氟里昂的混合物。為了提高LNG冷能的回收效率，二次冷媒動力循環(huán)系統(tǒng)中通常采用回熱或再熱循環(huán)，這種回收方式的冷能回收率通常保持在50%左右。但這種回收利用方法至今未有實船應用。圖14 LNG冷能回收在LNG船上發(fā)電中的應用、冷藏中的應用如圖15所示，在該系統(tǒng)中，由于不可避免的滲熱，LNG液艙的低溫蒸汽進入換熱器中進行熱交換，釋放出冷量，再經(jīng)進一步處理后進入鍋爐燃燒。用LNG冷量代替制冷系統(tǒng)中部分機械功的輸入，節(jié)約了大量的能源。在空載航行時，可使用其他冷源來進行熱交換。這種冷能回收方法在LNG船上可應用于船員食品的冷藏、冷凍以及夏季空調(diào)系統(tǒng)的部分冷源。圖15 LNG冷能回收在冷凍、冷藏中的應用（LNG船液艙蒸汽絕熱系統(tǒng)）對于LNG的貯存和運輸，控制蒸發(fā)氣體的損失是很重要的。而隔熱和對蒸發(fā)氣體的有效利用從中要起到很重要的作用。充分利用蒸發(fā)氣體的冷能，來進一步減少熱量從周圍環(huán)境通過絕熱層滲入液艙，這稱為“蒸汽絕熱”。如圖16所示。圖16 蒸汽隔熱1氮氣出口；2外層隔熱；3氮氣通道；4氮氣進口；5內(nèi)層隔熱；6“蒸汽隔熱系統(tǒng)”理論被應用到LNG船的球形液艙中。和蒸發(fā)的LNG進行熱交換的冷氮氣被導入到液艙周圍的環(huán)形通道中，在環(huán)形通道中，氮氣沿液艙表面向上流動，將從液艙吸收的熱量帶出貨艙系統(tǒng)。在蒸汽隔熱系統(tǒng)中，冷氮氣作為從大氣傳入的熱量的換熱器。用氮氣和蒸發(fā)的氣體進行熱交換，這就防止了在液艙周圍的空間中發(fā)生危險情況。氮氣被導入小通道或隔熱系統(tǒng)中的小空間中。滲入液艙的熱量有一部分被冷的氮氣吸收，氮氣沿著液艙向上流動并被加熱，氮氣在向上流動的過程中吸收了從周圍來的熱量。與傳統(tǒng)的方法相比，這種吸收熱量的作用用作隔熱系統(tǒng)，是一種全新的方法。為了用作熱閘或散熱器，冷氮氣流應該盡可能的覆蓋整個隔熱表面。這可以通過在隔熱材料中為冷氮氣的通道設置小縫隙來實現(xiàn)，氮氣從液艙底部向上流動，在液艙頂部，氮氣通過出口系統(tǒng)離開。在液艙表面流動期間，冷氮氣的溫度在吸收熱量之后逐漸上升，具體如圖16所示。間隙中冷蒸汽的流動速度小，然而隨著溫度和密度的變化，氣體的變化程度很大，因此其他的性質(zhì)如熱導率和粘度隨著變化。很小的粘度在很大的溫度變化下將會導致自然對流和強迫對流的復合流動。圖17 蒸汽隔熱系統(tǒng)流動圖在蒸發(fā)的氣體和較暖的氮氣進行熱交換之后，蒸發(fā)的氣體將經(jīng)壓氣機而不經(jīng)過可以免除的加熱器被導流到鍋爐的燃燒室中。為了避免在隔熱空間中有危險的氣體化合物生成，應該防止貨物氣體直接導入到隔熱空間。為了達到充分熱交換的目的，冷氮氣的溫度水平需要和蒸發(fā)氣體的溫度相匹配。這種系統(tǒng)可應用到LNG船的3個液艙直到氮氣的出口溫度上升到大氣溫度值；如圖17所示。隔熱層中向上流動的氮氣吸收了來自大氣的熱量，它的溫度變得越來越高。這種吸收熱量的效果就像液艙表面的隔熱毯一樣。40 / 40