利用LNG冷能的空气分离流程

常规空气分离方法通过采用高压空气冷却膨胀制冷来提供空分系统所需的冷量,气体压缩需要消耗大量电和水。将LNG的低温冷能用于空分系统后,单位产品的能耗会大幅降低。从热力学角度出发,指出该LNG冷能回收利用方式的合理性。对LNG高品质的低温冷能用于空气分离的工艺进行改进,以期回收LNG冷能的同时降低空分系统的动力功耗。在详细介绍流程的基础上,着重讨论流程在运行压力、单位能耗等方面的特点。采用Aspen Plus软件对流程进行模拟和分析,物性方法选择Peng-Robinson方程。结果表明,该冷能冷却空分流程单位液态产品能耗为0.3 kW.h/kg,远低于传统空分流程约为1.0 kW.h/kg的能耗。     

基于PHA-LEC法的LNG冷能梯级利用方案风险分析

随着液化天然气产业的蓬勃发展,开发LNG冷能梯级利用技术具有巨大的经济效益,有利于降低LNG使用成本,开拓天然气下游市场。但是目前对于LNG冷能梯级利用安全性方面的研究相对较少。在继承前人研究成果的基础上,以三级梯级利用为例,设计出LNG冷能梯级利用的18种方案。并以LNG冷能用于液化分离空气工艺为例,首先采用预先危险性分析法对工艺中涉及设备的潜在风险进行定性分析,然后运用作业条件危险性评价法对潜在风险进行定量计算与评价,确定各设备存在的风险等级,提出合理的防范措施和建议,并根据设备危险性分值,进行权重赋值,通过给定的工艺危险性计算公式,得到工艺危险性分值。采用相同方法,给出LNG冷能梯级利用方案危险性计算公式,为各方案的安全性分析提供指导。PHA-LEC法为LNG冷能梯级利用方案安全性分析提供了一种定性和半定量结合的模式,为方案的优化选择和防范措施的编制提供了科学依据。     

利用LNG冷能粉碎废旧橡胶工艺

中国是世界上最大的橡胶消费国,每年需要粉碎大量的废旧橡胶,目前常用的常温直接切割粉碎和低温深冷粉碎方法在粉碎效果和能耗方面都不理想,而利用LNG冷能粉碎废旧橡胶工艺在满足粉碎效果的同时也大大节省了能耗,具有广阔的市场前景。此工艺利用空气作为中间冷媒,通过回收LNG汽化产生的冷量,对空气进行降温,然后用空气喷洒冷却胶粉。模拟后结果表明：利用LNG冷能粉碎废旧橡胶工艺节能效果显著,制作每吨精细胶粉可降低能耗349．5kW·h。     

LNG预冷的新型氢液化工艺设计与优化

液氢能量密度高、运输效率高，成为了氢规模化储运的重要方式。为降低氢液化工艺能耗，提高效率，以双混合制冷剂的氢液化工艺为基础，提出了一种LNG预冷的新型氢液化工艺。该工艺利用LNG冷能预冷，通过混合制冷剂布雷顿循环进行深冷，深冷段采用了四级压缩、三级膨胀和三级正仲氢转化。采用Aspen HYSYS软件对工艺进行了模拟，并利用粒子群算法进行了优化。结果表明，优化后工艺的比能耗可达5.263 kW·h/kg，?效率可达58.18%，优于大部分已知氢液化工艺系统。该工艺流程相对简单，能耗低、效率高，可为氢液化工艺的设计和改进提供新的思路，同时拓展了沿海LNG接收站LNG冷能回收利用的新途径。     

LNG冷能利用工艺技术研究

近年来,在清洁能源政策的支持与推动下,LNG越来越受到欢迎,其相关的冷能利用技术也逐渐成为研究热点。以某大型LNG接收站为背景,对LNG冷能用于轻烃分离工艺进行模拟分析,得到轻烃回收率为93.43%,单位轻烃能耗为97 k J/kg;通过工艺的敏感性分析,考察对流程性能的影响,得到最优的操作条件及适应性要求,通过分析得到LNG冷的利用效率比较低,约23.82%;在此基础上,按照能量梯级利用的原则,提出了轻烃分离与橡胶低温粉碎相集成的LNG冷能利用工艺,将分离出轻烃的贫LNG冷能用于橡胶粉碎装置,每吨贫LNG可节省制冷用电196.38 k W·h,节能效果显著;分析结果表明,集成的流程中LNG冷的利用效率有了大幅提高,可以实现冷能的高效利用。     

福建LNG接收站BOG再冷凝工艺优化研究

为解决福建液化天然气(Liquified Natural Gas,LNG)接收站蒸发气(Boiling Off Gas,BOG)处理再冷凝系统能耗较高,外输量低时BOG无法全部冷凝等问题,分析再冷凝工艺中的关键操作参数,以降低系统能耗,减小接收站最小外输量,充分利用LNG冷能为出发点,提出利用部分高压泵出口低温LNG对进入再冷凝器前BOG降温的预冷式BOG再冷凝工艺。对BOG再冷凝工艺和预冷式BOG再冷凝工艺进行基于最小外输量的比较,结果:预冷式BOG再冷凝工艺在减小再冷凝系统能耗和降低接收站允许最小外输量方面有显著效果。     

LNG接收站冷能利用方案比选

为了高效利用LNG蕴藏着的大量优质冷能,探索最适合于山东LNG接收站的冷能利用方式,对冷能空分与冷能发电两种方案进行了研究。首先从市场容量、冷能利用量、冷能利用率、操作稳定性影响和清洁低碳5个方面进行对比分析,认为LNG冷能发电方案不存在市场问题,冷能利用量大,利用效率高,操作稳定性强,更加绿色环保。其次,以LNG利用量190 t/h为基准,对混合工质+双循环、混合工质+单循环、单工质+单循环三种LNG冷能发电技术进行了建模计算分析,结果表明混合工质+双循环的冷能发电模式发电量更大,能效更高,因此推荐采用该冷能发电方案。     

一种LNG卫星站冷能制冰工艺的改进优化

通过分析发现,目前一种新的LNG卫星站冷能制冰工艺(文中工艺流程一)仍存在一些不足:其仅能回收利用LNG高品位冷能,而不能有效回收利用低品位冷能。为此,对该工艺作了进一步改进,在其基础上提出了两套更加节能的LNG卫星站冷能制冰工艺(文中工艺流程二、三),并对其工艺参数作了模拟优化。对于气化量为(2~10)×10~4 m~3/d的小型LNG卫星站,在给定的几种工况下,通过Aspen软件模拟计算,并对比分析发现,改进优化后的工艺流程二、三较工艺流程一,压缩机能耗最高分别降低了26.51%、28.75%;在制冰经济效益上,日收益额最少可分别高出107元、119元,最高可达307元、489元,年收益额则最多可分别高出11.2万元、17.8万元;此外,在设备初投资及运行维护费用上,工艺流程三较工艺流程二更经济。由此可见,在LNG冷能制冰上,改进优化后的两套新工艺较改进前的工艺更具经济优势,且随着气化量的增大,其优势越来越明显,其中工艺流程三优势更突出,更适合LNG卫星站冷能制冰项目。     

液化天然气冷能的利用

LNG冷能利用分为直接利用和间接利用两种。直接利用包括LNG冷能发电、空气液化分离、制取液态CO2和干冰、冷冻仓库、轻烃分离与切割、海水淡化等;间接利用包括低温粉碎废弃物、冷冻食品、LNG蓄冷等。如果仅仅考虑LNG冷能的回收是不够的,还应考虑LNG冷能品位的利用,这样能量的利用率才会有较大的提高,对LNG冷能进行梯级利用是一个很好的途径。     

LNG轻烃回收流程模拟及参数优化

根据进口LNG中组分的特点及其冷能特性,按照冷能梯级利用的原则和循环处理原理,设计了一种新型的LNG轻烃回收流程,其特点在于循环式结构有效提高了各产品的回收率及浓度,产品后期处理阶段不需要汽化器就可直接进入天然气高压管网。同时分离获得的轻烃产品保持低压低温液相,方便产品的储存和运输。本文以进口澳大利亚LNG为例,通过模拟计算和参数优化,与经典工艺相比,优化流程甲烷摩尔含量提高约1.2%,乙烷回收率提高约4%,能耗降低32%。     

以中低温余热为热源的LNG冷能利用流程改进

在火用分析的基础上，提出了一个同时回收中低温余热和LNG冷量的新流程。该流程是氮气Brayton循环、天然气直接膨胀和氨水混合物Rankine循环的联合。流程中以中低温余热为热源，并将LNG冷量分为低温级的潜热冷量和高温级的显热冷量两级，氮气Brayton循环回收LNG低温级的潜热冷量，氨水混合物Rankine循环回收LNG高温级的显热冷量，实现了能量的梯级利用，有效提高了LNG冷能利用的火用效率。采用Aspen Plus软件对新流程和传统的Brayton循环在相同的热源温度下分别进行了模拟计算。结果表明，新流程在循环最高温度为350 ℃时，火用效率达到了58.24%。     

冷能在天然气产业中循环利用的思路

余能利用是节能科技发展的一个重要方向。随着LNG在世界能源结构中比重的增加,“低温冷能”这一能源形态也将商品化。如何利用“低温冷能”已成为节能的新课题。分析了当前工业化规模使用“低温冷能”的两个行业--空气液化分离和LNG生产的现状,提出了LNG冷能循环利用的基本思路：LNG气化时用N₂回收冷能生产LN₂（液氮）,通过槽罐反运回气田,LN₂气化释放冷能生产LNG,而N₂可用于气井回注或排空。     

南方地区冷库利用液化天然气冷能的技术研究

〗LNG冷能的利用不仅要看其能量回收的多少，更重要的是在经济合理的前提下实现能量的梯级利用。为此以LNG冷能的梯级利用为目标，设计了LNG冷能用于冷库制冷的工艺流程，提出利用一股冷媒与LNG换冷以减少冷媒系统的投资费用和传输过程的冷能损失，通过压力调节控制冷媒的蒸发温度，使其为不同用途的冷库提供相应温位的冷能。筛选工艺中的冷媒，计算冷库的耗冷量，并以总容量为1.5×10⁴t的冷库为例进行具体计算，模拟出冷库利用LNG冷能的工艺流程。总结了LNG冷能用于冷库技术的发展优势，提出LNG冷能集成利用的发展方向。     

用液化天然气的冷量生产液氧、液氮

液化天然气（LNG）的主要成分是甲烷，其主要用途是作为燃料，是目前最清洁的一种能源。LNG的体积是常温下天然气体积的1/625，因而便于运输和贮存。正是由于这一特点， LNG贸易早在几十年前就成为了世界上仅次于石油的一种能源贸易的主要形式。进口LNG不仅进口了能源，而且也进口了宝贵的冷能，但如果不利用其冷能则是极大的浪费。为此，在介绍日本LNG冷能利用情况的基础上，重点讨论了利用我国中小型LNG气化站的冷能生产液氧、液氮等液体空分产品的可能性及经济性。随着我国LNG进口量和自行生产量的不断加大，LNG冷能的利用必将受到高度重视并付诸实践。     

全容式LNG储罐绝热性能及保冷系统研究

我国大型LNG接收站中的储罐均为全容式LNG储罐,其通常处于低温微正压状态,外界热量的漏入会引起LNG的蒸发,增加能耗,也可能会使储罐产生分层及翻滚现象,对其安全造成较大威胁,因此,需要对它的绝热性能及保冷系统进行研究。为此,根据全容式LNG储罐的结构特点,分别对罐顶、罐壁和罐底进行了漏热量计算,结合实例进行了LNG储罐总漏热量及日蒸发率的计算分析,探讨了LNG储罐的绝热性能,找到了影响储罐漏热量的主要因素：保冷材料的导热系数、保冷层的厚度、储罐表面的吸收率、环境温度等,为LNG储罐保冷系统的设计提供了相关依据;并根据LNG储罐保冷系统的需要,归纳总结了保冷材料的选择原则、施工方法及其注意事项。     

LNG卫星气化站冷能利用技术

我国LNG产业的迅猛发展和天然气管网基础建设的相对落后,使得LNG卫星气化站成为各地主要用气来源之一,其冷能利用受到了越来越多的关注。为此,对LNG冷能的利用方式及工艺进行了研究,论述了LNG卫星站冷能利用项目的特点及其关键的实施技术,开发出了LNG冷能开质低温火用发电工艺,提出了福建德化LNG卫星站冷能利用总体原则流程,结果表明输气规模为16×10⁴ m³/d的LNG卫星气化站其LNG所蕴含的冷能可发电200×10⁴ kWh/a,同时可供1 500 t、10 000 m³果蔬保鲜库、800 m²室内滑冰场、4 500 m²供冷面积冷水空调项目的用冷需要,整个项目年节电效益达600万元人民币。     

基于变压吸附制氮系统的BOG再冷凝工艺

为了解决LNG接收站在低输量工况下闪蒸气(Boil-Off Gas,以下简称BOG)回收不完全的问题,在不增加冷凝工艺复杂性的前提下,基于现有设备的实际工况及工艺流程,以热力学原理、静态仿真计算结果为依据,在传统的蓄冷式BOG冷凝方案的基础上,结合LNG冷能利用方式,提出了一种基于LNG接收站制氮系统的蓄冷回收BOG新工艺,并进行了BOG温度、冷凝器入口压力、LNG组分等参数的敏感性分析,明确了新工艺的适用条件。运用效果表明:(1)新工艺充分利用了LNG接收站的现有设备,每年可为LNG接收站节能创收近160万元;(2)新工艺可实现高负荷下的BOG冷凝,其冷凝外输工艺可作为辅助冷凝工艺,冷凝回罐工艺可作为应急工艺——液氮用于蓄冷、气氮用于吹扫,可满足接收站的多种需求;(3)较之于前人提出的4种BOG处理工艺(多级压缩、级间冷却、预冷和透平回收轴功),新工艺在对外输量的依赖性、流程安全性及操作性等方面均有优势。结论认为:新工艺在设备投资、能耗、工艺安全性及经济效益上都具有明显的优势,值得推广应用。     

中国LNG冷能利用的进展和展望

中国经济持续快速发展,能源供需矛盾日益突出,随着能源尤其是电力成本大幅度增加,LNG冷能利用越来越显珍贵。为此,利用经济学方法对LNG冷〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”F〗的价值进行了计算分析,指出LNG冷能利用在中国具有重大的节能减排价值和经济效益。通过对中国LNG冷能利用的潜在市场、关键技术问题以及国内现有的LNG接收站冷能利用进展进行了分析和总结,指出为充分高效地利用LNG冷能,需要将冷能利用纳入LNG接收站项目规划并与接收站协同设计,建立冷能利用项目与接收站的协同运作机制、整合LNG接收站与周边各种产业及冷能利用产业之间的关系,发展小型LNG气化站的冷能利用产业。     

以太阳能为高温热源的LNG卫星站冷能发电系统

如何高效合理利用LNG所携带的冷能一直是人们关注的话题。为此,对LNG卫星站中LNG冷能利用方式及工艺流程进行了研究。以山东淄博LNG卫星站为例,建立了一种以太阳能加热的水为高温热源,LNG储罐输出的LNG液态工质为低温热源的热力循环发电系统。设计了该系统的工艺参数,计算了该系统日均净发电量和能量利用效率,分析了该系统的经济性和环保效益。结果表明：在日供气量为12×10⁴ m³的山东淄博LNG卫星站中建立该热力循环系统,能量利用效率可超过30%且符合工程实际,年可发电27×10⁴ kW·h,每年带来约30万元的经济效益;同时,还可以节约气化LNG所需的燃料费用6～8万元/a,减少因燃烧煤炭和天然气而带来的400～1 000 kg/a的SO₂排放量和56～146 t/a的CO₂排放量,实现了节能、环保、增效三赢。     

LNG冷能用于橡胶粉碎的流程优化研究

基于冷能梯级利用原则,利用Aspen HYSYS模拟分析了现有LNG冷能用于橡胶粉碎的流程,并进行热力学分析,找出了系统中的火用损失最大的设备。根据火用分析结果,得到改进流程,分析两流程之间的差异。结果表明:低温换热器火用损失占比最大,在两流程中分别占比49%、30%,改进流程火用效率从73.64%提升至77.94%,LNG流量每小时减少30.77%,约节能670kW;冷能利用系统火用效率随LNG进口温度降低而升高,梯级利用才能发挥出LNG所含冷能的最大价值。