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LNG冷能

原创 chino 2022-06-30
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目前世界上的LNG冷能利用项目大都是单一用户,极少有多用户集成的项目。迄今只有20% LNG冷能安排利用;冷能利用量仅占LNG冷能总量的8%。在现有的利用技术中,除空分利用的温位在-145~-75℃外,其它用户用冷温位大都与LNG气化的冷能温度分布不匹配,即“低冷高用”,过程火用损大,宝贵的低温冷火用(有效能)被浪费,经济效益降低。

究其原因,一方面,从1970年代开始,截止本世纪初,约1.2亿吨/年的世界LNG贸易中,3/4由日本、韩国及我国台湾购买。它们市场经济发达、成熟、地少人密,很难在LNG接收站项目同时集成规划和安排冷能利用下游用户群。另一方面,能源价格低致使冷能综合利用项目投资效益不高,难以发展。

随着国际石油价格暴涨,能源和电力成本大幅度增加,LNG冷能利用越来越显得珍贵和必要。对人均能源资源只有世界一半的中国,尤其必要。中国开始大规模进口LNG的这个时候,恰逢经济持续快速发展、适度重型化,和发展模式重大调整的历史时期。在科学发展观的指导下,产业结构调整、新型工业化、循环经济、节能减排、城镇化等重大举措,构成了一个能够与LNG接收站项目同步构建下游三个产业链的、空前绝后的历史机遇。这就使中国有可能把每个大型LNG接收站都规划为包括冷能利用产业链、天然气冷热电联供的工业/城镇能源循环经济链,以及轻烃分离用做化工原料产业链的循环经济园区。开发具有自主知识产权的LNG冷能综合优化利用技术,使LNG 冷能得到科学的和尽可能充分的集成优化利用。

4  LNG冷能利用技术简介

4.1  LNG冷能回收在空分中的应用

利用LNG气化时的冷能对空气进行分离,生产液态空气产品,系统工艺温度低,对LNG冷能的整体利用率高,节能效果显著。在国际上此类研究已有逾30年的历史,并已有多个项目建成运营。在我国,LNG项目刚刚开始大规模发展,其冷能利用的工作也正在起步阶段。目前,国内首创的比传统空分装置节电50%以上、节水超过70%的“回收液化天然气冷能的空气分离装置”和“回收液化天然气冷能的空气分离系统”工艺技术项目,相继获得国家发明专利,标志着我国LNG冷能空分装置技术应用取得了重大进展。

利用LNG冷能对空气进行分离很可能是中国CO2减排、解决有机化工原料过于依赖石油的最佳选择。这种能源化工的战略选择使空分产品市场面临极大的扩展空间。采用低温循环氮气压缩机以及其他能量综合优化技术可使空分装置利用LNG冷能节省一半左右制冷电耗,从而降低大规模空分的成本;同时,也指出了一条大规模LNG项目冷能利用的最高效、经济的途径。

4.1.1  空气分离装置利用LNG冷能的特点

LNG气化过程中,各种应用场所下所能回收到的总冷量一定,但不同的回收温度下所得到的有用功却不同,即对LNG中所含的冷量的利用效率不同。由制冷原理可知,要求的工艺温度越低,常规制冷方式所消耗的能量越多,在到达一定的低温区时,蒸发度每降低1K,能耗要增加10%,此时利用LNG冷能的节能效果也就越明显,冷量利用率也高,此时应在尽可能低的温度下利用冷能。冷能利用场所的温度较高时,传热过程中未能加以利用的大量冷能白白损失。

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