#,健康、舒适环境的引领者,LNG,冷能利用技术路线,徐敬玉,环境,优化与系统集成事业,部,日期：,2012,年,6,月,9,日,健康、舒适环境的引领者,盾安冷能利用商业模式,冷能利用技术选择,国内外冷能利用现状,LNG,冷能利用原理及方式,目 录,2,液化天然气,（,liquefied natural gas,，简称,LNG,）,主要成分：甲烷（,CH4,）,临界温度：,190.58K,在常温,下，不能通过加压将其液化，而是经过预处理，脱除重烃、硫化物、二氧化碳和水等杂质后，深冷到,-162,，实现液化,.,LNG,冷能利用原理及方式,含量较少不可燃,爆炸范围,不可燃,0%,5%,，爆炸下限,15%,，爆炸上限,100%,LNG,冷能利用潜力,LNG,使用时，需重新转化为常温气体，温度由,-162,复温至常温，大量的可用冷能释放出来，其值大约是,837kJ/kg LNG,。,1,吨,LNG,经换热重新气化在理论上可利用的冷量约为,250kWh,。对于一座年接收能力为,300,万吨,LNG,的接收终端，年可利用冷能达,7.5,亿,kWh,。,4200,万吨 （,2015,年进口预测）,105,亿度,/,年,冷能利用,7,个,300,万,MW,电站,LNG,冷能利用原理及方式,数据来源：规划总院,在建,LNG,接收站,地下储气库,已建管线,规划,LNG,接收站,中国,LNG,分部图,LNG,冷能利用原理及方式,6,LNG,冷能利用,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,及干冰储备,海水淡化,汽车冷藏及空调,空调制冷,蓄冷,建造人工滑雪场,其他,低温粉碎,污水处理,冷冻干燥,低温医疗,冷冻食品,其他,直接利用,间接利用,LNG,冷能利用原理及方式,LNG,冷能利用方式,7,液化,天然气产业链分析,LNG,气化冷能利用方式,LNG,冷能用于,发电,是最,具有,实际可行性,、,利用彻底,性,，同时,也最可能,大规模,利用,优点：,产业,链短,，基本不受其它外界,因素干扰,缺点,:,能量损失较大。,空气,分离,利用,LNG,冷能是,技术上,最合理,的,方式,优点：能量损失较小，可梯级利用,缺点：产业链较长,温度,(,),10,0,-20,-40,-60,-80,-100,-120,-140,-160,LNG,冷能利用原理及方式,LNG,冷能利用方式,间接应用,储存及运输冷冻食品,（干冰温度）,食品冷冻,冷冻粉碎食品,粉碎塑料和橡胶,粉碎废弃的汽车和家电,直接应用,低温饲养和培育,低温除盐,冷库,低温发电,生产液态,CO,2,生产干冰,（,LNG,）,国内外冷能利用现状,国外冷能利用现状,国家,LNG,接收站数量,日本,27,美国,9,西班牙,6,韩国,4,法国,2,中国,24,（含规划中）,印度,2,土耳其,2,台湾,1,比利时,1,希腊,1,意大利,1,国内外冷能利用现状,国外冷能利用现状,-,日本,日本正在运营的低温发电厂,国内外冷能利用现状,国外冷能利用现状,-,日本,日本,LNG,接收站冷能用于空分情况,LNG,接收站,液氮产量（,m,3/,h,）,液氧产量（,m,3/,h,）,液氩产量（,m,3/,h,）,LNG,流量（,t/h,）,电力消耗（,kWh/m,3,）,传统电力消耗（,kWh/m,3,）,袖浦,6000,6000,100,34,0.54,1,知多,6000,4000,100,26,0.57,泉北,7500,7500,150,23,0.60,根案,7000,3050,150,8,0.8,利用,LNG,接收站冷能建立的发电装置、空气分离装置等相对于传统装置，节约能源约,50%,。而且，,CO,2,接近零排放,12,韩国,LNG,冷能利用状况,韩国自,1986,年开始进口,LNG,，主要用于发电及民用燃料。韩国仅次于日本，是世界上第二大的,LNG,进口国。韩国主要利用,LNG,冷能于空气液化分离以及食品冷冻库两个方面。但目前在韩国，,LNG,冷能利用不够广泛，,LNG,的利用率很低，还不到,20%,。,印度,LNG,冷能利用状况,LNG,冷能在印度主要利用方式是低温发电。,LNG,冷能用于燃气电厂，提高了电厂的大型燃气轮机出力。但这个国家对于此技术的利用主要依靠美国安然公司，即印度的,LNG,电厂均由美国安然公司投资。与此相似还有波多黎各。,国内外冷能利用现状,国外冷能利用现状,-,其他国家,13,国内外冷能利用现状,国内冷能利用现状,24,个,LNG,接收站项目,已运营,LNG,项目,在建,LNG,项目,获批,LNG,项目,规划中,LNG,项目,深圳大鹏湾,福建莆田,上海小洋山,浙江宁波,江苏如东,辽宁大连,广东珠海,山东青岛,广东深圳,河北唐山,天津滨海,13,个待批准,14,国内外冷能利用现状,国内冷能利用现状,广东深圳,LNG,接收站对,LNG,冷能的利用情况,广东深圳大鹏湾,LNG,接收站的冷能利用的项目在策划中，主要包括空气分离、建设人造滑雪场、海水淡化,/,制冰等。,空气分离：,该项目当初就决定与美国化学产品公司和法国港氧集团合作，但因市场原因该项目未能落实。目前，中海油基地集团石化公司正在进行此项目的前期准备工作。,建设滑雪场：,深圳市当地政府计划在,LNG,接收站附近建设人造滑雪场。,海水淡化：,利用,LNG,冷能采取冷冻法淡化海水，这种方法制成的淡水质量高而且成本较低，此项目能够解决海边城市淡水资源匮乏的问题。,15,国内外冷能利用现状,国内冷能利用现状,福建莆田,LNG,接收站,LNG,冷能利用状况,福建莆田,LNG,接收站一期每年将接收,260,万吨的,LNG,，,LNG,槽车每年外运约,70,万吨，其余用于,LNG,冷能利用项目。已经进行的莆田,LNG,冷能利用项目集成了空气分离、深冷粉碎、轻烃分离、制取干冰、低温冷库、淡化海水和低温发电等七个项目。其中，约,50,70,万吨,/,年的,LNG,的冷能用于空气分离，这是我国第一个利用,LNG,冷能进行空气分离的项目，日耗,LNG,冷能约,100,万兆焦耳，此项目于,2010,年,8,月进入调试阶段；其余的,LNG,的冷量用于粉碎废旧橡胶、低温冷库、低温发电以及燃气轮机的进气冷却，这些项目将于,2015,年前完成。,16,国内外冷能利用现状,国内冷能利用现状,上海小洋山,LNG,接收站,LNG,冷能利用状况,在上海，,LNG,被规划主要用做民用燃料和工业燃料，因此,LNG,的气化量会随着用户用气需求波动，所以在进行,LNG,冷能利用时要留有调峰余量，其中,30%,作为调峰，其余的,70%,都用于,LNG,冷能利用项目。考虑了上海的诸多因素后专家一致认为上海小洋山,LNG,接收站的,LNG,冷能适用于空气分离、合成氨、联合燃气循环发电、深冷粉碎废旧橡胶、制取液化二氧化碳以及冷冻库。因为沿海城市的淡水资源比较短缺，以后会考虑将,LNG,冷能用于海水淡化。,17,LNG,冷能利用技术选择,LNG,气化特性分析,每种压力下的,T-s,曲线按不同的变化趋势划分为,4,个特征温度区段：,液相,L,区，,气相,V,区，,近似常温潜热区,(R1),，,变温潜热区,(,较陡的斜线,R2),。,而当气化压力为,7MPa,时，,LNG,进入超临界蒸发阶段，潜热段消失，此时只包括液相,L,区和气相,V,区两个区段。,18,压,力,(MPa),物理量,L,区,R,1,区,R,2,区,V,区,全部,温度区,间,(,),-162/-133.16,-133.16/-122.7,-122.71/-69.82,-69.82/20,-162/20,0.6,释放冷,YONG(kJ,/kg),124.64,375.01,162.41,35.99,692.27,释放冷,YONG/,总冷,YONG,18.00%,54.17%,22.62%,5.21%,100%,2.5,释放冷,YONG(kJ,/kg),236.49,160.86,93.54,20.75,511.64,释放冷,YONG/,总冷,YONG,46.22%,31.44%,18.28%,4.06%,100%,3,释放冷,YONG(kJ,/kg),244.43,143.15,83.01,19.71,490.30,释放冷,YONG/,总冷,YONG,49.85%,29.20%,16.93%,4.02%,100%,7,释放冷,YONG(kJ,/kg),324.05,-,-,77.72,401.77,释放冷,YONG/,总冷,YONG,80.66%,-,-,19.34%,100%,LNG,冷能利用技术选择,LNG,气化特性分析,19,LNG,冷能利用技术选择,LNG,气化特性分析,随着蒸发压力的升高，,LNG,释放的冷,Yong,总量在减小。,压力在,0.63MPa,区间段内，液相区,L,、常温两相区,R1,，变温两相区,R2,，冷,YONG,占,95%,压力为,7MPa,时，液相区,L,冷,YONG,占,80%,为制定,LNG,冷,Yong,回收方案提供理论基础,。,20,LNG,冷能利用技术选择,LNG,冷能利用,-,空气分离,1,、空气过滤器，,2,、空压缩机,3,、空气预冷器，,4,、电加热器,5,、空气净化器，,6,、低温换热器,7,、高压分馏塔，,8,、低压分馏塔,9,、氢罐，,10,、氩净化器,11,、氩气提纯塔，,12,、氮节流阀,13,、循环氮压缩机，,14,、主换热器,15,、天然气加热器，,16,、液氩储罐,17,、液氮储罐，,18.,液氧储罐,利用,LNG,冷能的空气分离典型流程,21,此类项目在日本成功运营近,20,年，因为此工艺省去了高压氮气压缩机、氮透平膨胀机以及氟利昂制冷机组，,简化了工艺流程，减少了初始投资,。,利用,LNG,冷能和少量电能使空气低温液化并分离出液氧、液氮、液氩等工业气体产品的空分项目，能够实现在较低的能耗下得到同样多的液态空气产品，运行,耗电降低,50%,以上，耗水降低,70%,，节能效果显著，因而被认为最有效的应用方式。,利用,LNG,冷能进行空气分离，由于,LNG,冷能能够在,瞬间释放,出来，所以可以缩短空分流程的启动时间，这点非常有利于空分系统的稳定性，这个优势是传统空分系统无法达到的,LNG,冷能利用技术选择,LNG,冷能利用,-,空气分离优势,22,LNG,冷能利用技术选择,LNG,冷能利用,-,制造液态,CO,2,或干冰,1,、,2,压缩机,3,、除臭器,4,、干燥器,5,、液化设备,6,、液态,CO,2,加热器,7,、液态,CO,2,储罐,8,、液态,CO,2,泵,9,、储罐，,10,、干冰机,11,、收集器,12,、天然气加热器,13,、,LNG/,丙烷换热器,14,、丙烷储罐,15,、丙烷泵,16,、干冰运输车,17,、液态,CO,2,储运车,23,LNG,冷能利用技术选择,LNG,冷能利用,-,制造液态,CO,2,或干冰,CO2,原料气,2.53MPa,传统方法冷却,CO,2,压缩,液态,CO,2,或干冰,机械制冷液化,0.9MPa,LNG,液化冷却,CO,2,压缩,液态,CO,2,或干冰,LNG,液化,经济性比较,LNG,液化耗电量节约,3040%,LNG,液化,CO,2,纯度较高，达,99.99%,LNG,液化投资费用减少,10%,生产液化二氧化碳或干冰的前提是有,充足的气态二氧化碳作为原料；,利用,LNG,的冷能制造液态二氧化碳或干冰通常是以化工厂的副产品二氧化碳为原料，可以实现化工厂等高二氧化碳排放的企业实现,二氧化碳零排放。,24,LNG,冷能利用技术选择,LNG,冷能利用,-,冷冻冷藏库,冷库可分为低温冻结库、低温冷冻库、冷藏库以及果蔬预冷库，以上冷库的温度分别控制在,-60,、,-35,、,0,、,010,。,传统的冷库采用多级或复叠式压缩机制冷装置维持冷库所要求的低温，耗电巨大，,LNG,冷库可,节约,30%,以上的电力。,LNG,冷库省去制冷机，减少了大量的初始投资，还具有有效利用占地面积、噪音震动小、故障少