LNG气化站冷能利用的冷库系统设计

      近几年来，我国对液化气天然气(LNG)作为能源的消费越来越重视，引进的LNG三大项目(广东、福建、上海)项目进一步深化山。以福建为例，其LNG,总体项目包括LNG专用码头、LNG接收站和输气干线、LNG燃气电只城市燃气用户等大型工程嘲。又如，台湾台塑集团位于龙海市龙池开发区的福欣特殊钢项目热轧生产线厂房主体工程开工建设，该项目仅一期工程投入生产后，年产72万吨不锈钢板卷，创产值250亿元，使用天然气量高峰小时约1.3万Nm／h，因此项目的需要将在工业园内独立投建LNG气化站一座。另外，中国石油集团也考虑在南福建海岸(漳州地区内)投资大型的LNG接收站，目前正在项目可能性调研。而气化站还行中LNG气化过程所产生的冷能利用，具有非常重要的技术经济及环保能源利用价值。近几年，相关研究饥构和从事LNG冷能方面的专家，多数确定了利用LNG冷能发电、冷能低温研磨、海水淡化、废旧轮胎深冷粉碎、空气分离(冷能制氢、制液氮、制液氧、制液；氩等等)、冷能制取液化二氧化碳或干冰、冷能冷库利用，也提出进行分级使用，深冷用于低温研磨、空气分离，中冷用于制冰、建滑雪场、溜冰场，浅冷用于冷库利用，将LNG冷能进梯级利用嘲。作为福建省沿海地区有利于渔业及果蔬冷冻保鲜发展，同时基于LNG气化的气化压力较低，一般为O．6MPa的技术原因，可以说冷库是—种比较适合LNG气化站冷能利用方式嘲，因此有必要对LNG气化站冷能在冷库系统设计中的利用进一步阐述。

    二、LNG气化站冷能在冷库利用测算

    在LNG接受站或气化站中，液化天然气温度一般为-160⁰C以下，而经过低温换热气化时，将释放冷能，这是LNG气化站冷能生成最为简明的原理。以1个大气压、常温气态工况下的1吨释放88干焦耳的能量计算，每吨LNG可利用的冷能折合电量约为250千瓦时嘲。

若LNG气化站供气规模为5921×104m³／a，气化压力为0·6MPa的气化站日均气化量莴16×10⁴m³／d，可计算该规模气化站产生的冷量为10.73~104MJ／d[4]。如果该冷能均用于冷库的利用，冷量回收率在28％～36％之间，如文献倒的实例分析，通过技术经济分析，可完全肯定了LNG冷能作为冷库的冷源利用的经济效益。

    三、利用LNG冷能的冷库系统设计

    l·实现模式的选择

    LNG冷能冷库存利用的系统设计，都必须考虑到减少传热温差、设置蓄冷装置(如制冷储蓄罐)，参考一此技术总结，也通常采用乙二醇水溶液作为蓄冷介质，经过无相蓄冷后，将其与载冷剂(冷库采用液氨)进行冷能传递和冷能循环利用，解决冷能的日夜蓄冷量、冷库库温稳定及冷能充分利用的问题。

    LNG的冷能在冷库中几乎可以无浪费利用，不用制冷机械，但一般的冷库只需维持-60⁰C～一50℃，对冷库的要求算是较高了，而将-16⁰C以TLNG的冷能全部用于冷库制冷是不必要的，对于LNG冷能应采用综合利用技术为宜出山’。因此，许多LNG冷能利用基本会考

虑分级利用和综合利用的设计方案。

  2．系统工艺设计

  根据实现模式，考虑分级利用效果，以冷库生产实际为基点，综合冷库的冷结产冰库、保鲜库和可用作办公场气低温集中式空高系统冷源的需要，组合设计提出LNG气化站冷能梯级利用后冷库系统流程图，还有冷能冷库生产生活具体实现设计的系统工艺流程图。       

3．设计方案及系统工艺说明

    (1)总体设计方案

    LNG冷能的利用，采取分级综合利用，特别对大型的气化站而言，更无可非议。不管LNG冷能前置用于何种项目，其蓄冷温度只要保证在30~C左右就能够作为冷库和低温集中式空调系统的冷源，保证冷库冻结车间、冷藏保鲜车间及其配套生活办公场的空调用≯‰所以，在系统设计上，采取冷库冷能系统和低温集中空调系统综合应用设计方案。

    (2)系统工艺原理

    如图2所示，其系统工艺原理主要为：一是换热器均采用板式换热器，先由LNG和循环流动的乙二醇水溶液在换热器里进行热交换，经无相蓄冷将冷能蓄存，需要冷量时，才将蓄冷池冷量释放给用户，解决LNG冷能白昼释冷不均的问题；二是蓄能池的冷量同时用于冷库冷能系统和低温集中空调系统同时应用，通过三通管及阀门来控制空调系统是否使用，因在冬季。或冷凉的季节中，完全可以不使用空调系统；三是蓄冷池的冷量通过换热器和氨液进行热交换，再通过氨砂送到相关的用冷设备和冷排管道，实现冷冻冷藏温度的效果，或结合空气处理设备进行风的调温处理。 

    (3)系统运行模式    I

    设计的系统运行模式，可有蓄冷循环、制冷循环、蓄冷制冷联合循环等三种模式圈。由于本系统是基于冷库冷能和低温集中空调系统综合利用方案进行设讥而且，利用的冷源已是分级利用后的冷量，因此应采用蓄冷制冷联合循环的运行模式为宜，避免冷量不足。

    四、结论

    随着福建省沿海LNG项目的推进，LNG气化站将陆续建设，其冷能利用作为冷库系统也将广泛应用。基于LNG冷能分级和综合利用的方案选择，采用冷能系统和低温集中空调系统联合应用设计，更具有现实应用效果，既可以满足大容量冷库的用冷需要，同保证生产生活空调制冷的需要，实施LNG项目投资的经济

效益和社会效益双收获。

【参考文献】

    [1]焦琳，王恒，段常贵，等．LNG气化站冷能利用方式的探讨[J]．煤气与热力，2007，27(1)：21-23．

    [2]吴集迎，马益民，陈仕清．LNG冷能用于冷库的系统设计及分析[J]．集美大学学报(自然科学版)， 2010，15(1)．

    [3]高文学，赵白军，项友谦，等．LNG接收站的冷能利用技术[A]冲国土木工程学会燃气委员会应用专业委员会2007年年会论文集[C]，2007，173—182．

    [4]张树龙，焦琳，李秀娟，等．利用LNG气化站冷能的冷库系统研究[J]．煤气与热力，2007，27(12)：15一lZ

    [5]李静，李志红，华贲．LNG冷能利用现状及发展前景[J]．天然气工业，2005，25(5)：103-105．【链接阅读】西部开发，油气管道建设抢先机

    在第六届中国能源战略高层论坛上，中石油管道局经理张英良表示，在未来10年间，中石油将规划建设约4万公里长度的油气管道。其中，天然气管道2.5万公里以上，成品油管道1.1万公里以上，年输送能力将提高到9400N吨。

    中投顾问能源行业研究员周修杰指出，我国西部地区拥有大量油气资源，但是由于有限的外输能力，无法满足东部地区的油气消费需求，这其中，管道运输能力低下成为了主要制约瓶颈。在国家确定实施新疆发展战略以及西部大开发十周年之际，将西部地区的资源优势转化为经济优势，就是要将西部的资源通过有效的途径外输。而管道运输将成为继铁路运输之外主要的运输方式。

    如此看来，我国西部乃至全国范围内的管道建设还将升温，掀起一轮建设高潮。

    中投顾问发布的《2010-2015年中国管道运输行业投资分析及前景预测报告》显示，到2009年，中国已建成原油管道1.7万公里，成品油1.4万公里，天然气3.1万公里。油气管道总长超6万公里，比2001年末4万公里已增长了50％，中国已逐渐形成了西气东输、西油东调、北油南运的跨区域油气运输管网供应格局。但是，这仍然不能满足我国当前能源运输的需要。

    周修杰认为，随着西部大开发进入第二个十年，开发进程必然提速。之前中石油、中石化等公司纷纷加大了西部地区油气资源的勘探开采力度，宣称要将油气产量逐年提高。虽然各大石油公司在克拉玛依、独山子、兰州、宁夏等地布局了大型炼化项目，但是当地的消费能力毕竟有限，大量的原油、成品油、天然气还是要通过管道运输出来。同时，从中东、中亚、俄罗斯等地进口的油气资源也要经由西部地区输送到东部、南部城市，这更加重了现有管道的负荷，需要建设二期、三期工程。

    同时，我国自1959年建成新疆克拉玛依至独山子输油管道以来，有的管道已经运行-；40年以上，在用管道中约有60％E经超期服役20年。

    并且囿于当时科技水平，这些管道已经逐渐进入了事故高发期，需要被淘汰更换。

    在2010年4月27日召开的十一届全国人大常委会第十四次会议上，审议了《中华人民共和国石油天然气管道保护法(草案)》，该《草案》通过后，将对我国油气管道建设起到法律规范和制度保障，促进我国的管道建设。