液化天然气的冷能回收与利用分析_张俊.pdf
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1、图 1液化天然气蒸发气体再液化工艺流程图返回气体BOG 压缩机再液化器发电及工业、民用燃气汽化器LNG 储罐LNG 泵卸料臂LNG 船液化天然气的冷能回收与利用分析张俊(山西天然气有限公司,山西太原030000)摘要:为解决液化天然气在气化过程中释放大量的冷能被舍弃后直接带来的能量浪费等问题,在对液化天然气冷能利用原理分析的基础上,以具体液化天然气工程项目为例研究了液化天然气冷能在发电领域、空气分离技术、制备干冰的应用系统,并从能量层面提出了液化天然气的梯级利用方案,为获取更大的经济、社会和环境效益奠定基础。关键词:液化天然气空气分离技术冷能梯级利用汽化冷能中图分类号:TE646文献标识码:A
2、文章编号:1004-7050(2022)09-0102-02引言液化天然气是将常规状态的天然气经过脱酸、脱水处理后,并在此基础上采取冷冻工艺实现对天然气的液化而得到的液体物。液化天然气的温度一般为-162,将天然气液化处理后便于对其进行运输。液化天然气达到应用地点后还需将其加热至常温状态才能够使用,在此阶段存在热交换现象,会释放大范围的冷能,将此阶段的冷能充分利用不仅对其得到了有效回收和利用,而且还避免了制冷设备运行时消耗大量的电能。因此,实现对液化天然气冷能的回收与利用对于社会效益、经济效益及环境效益具有重要意义。1液化天然气冷能利用原理分析为了便于对天然气的存储与运输,一般将天然气进行液化
3、处理;并在使用之前对液化的天然气进行气化处理。液化天然气在汽化的过程中会吸收大量热量,从而会散发出大量的冷量。对于液化天然气的汽化可采用蒸发气体再液化工艺和直接压缩工艺两种1。其中,蒸发气体再液化工艺为常见的工艺,本文将采用该工艺对液化天然气进行液化处理,其对应的工艺流程,如图 1 所示。所谓液化天然气冷能的利用主要是自汽化过程中,液化天然气与周围环境存在一定的温度差和压力差,在能量的转换过程中对液化天然气中的能量进行回收利用2。从原理上将,液化天然气的冷能可以用于发电、空气分离、轻烃分离、深冷粉碎、制造干冰、冷冻仓库、蓄冷装置、低温破碎和粉碎。2工程概况本文以具体液化天然气的项目为例开展研究
4、,该液化天然气管道采用埋地方式进行敷设,为保证液化天然气运输的安全性将敷设管道的深度设计为 2 m,其具体参数,如表 1 所示。液压天然气在使用之前需对其进行汽化处理,从理论上讲,液化天然气在汽化过程中会放出很大的冷量;通过测量可知,对液化天然气汽化后会释放出830 kJ/kg 的冷量;在某种程度上,上述释放出的冷量随着空气或者海水被舍弃,从而造成了资源的浪费。因此,对液化天然气汽化过程中的冷能进行充分利用可以达到节省资源、提升经济效益的目的。本文将根据实际生产需求,对液化天然气进行利用,包括有发电、空气分离、制取干冰以及冷库等。3液化天然气的利用方案研究3.1液化天然气冷量在发电中的应用液化
5、天然气冷能在发电领域的应用,主要是实现冷能与燃气轮机联合循环中的废热进行综合利用,从而达到提升燃气轮机联合循环应用的热效率。所谓联合循环指的是,燃气轮机循环和蒸汽动力循环两部分的有机联合应用3。液化天然气汽化过程中释放的冷能与燃气轮机释放的预热可对两个系统共同作用。其中,液压天然气汽化过程中释放的冷能可对燃气轮机入口处的空气进行冷却处理;燃气轮机的蒸汽的余热可用于液化天然气的汽化过程。实践表明,采取上述液化天然气冷能联合循环系统后,发电能力为 8.2 kW h/kg;比采用传统单纯燃气轮机的发电能力 7 kW h/kg 高。而且,采用液化天然气冷能联合循环系统后发电系统的热效率为 53%,高于
6、传统燃气轮机热效率的 45%。收稿日期:2022-04-13作者简介:张俊,男,1986 年出生,毕业于中国石油大学,本科,工程师,从事长输管道运营管理相关工作。总第 205 期2022 年第 9 期山西化工Shanxi Chemical IndustryTotal 205No.9,2022DOI:10.16525/14-1109/tq.2022.09.042表 1液化天然气各管道的关键参数管道编号管道长度/km管道压力/MPa输送量/(m3 a-1)管道直径/mm管道材质1#4091046.32108711L4852#386.333.68108610L4153#524.00.62108219
7、L245专题讨论2022 年第 9 期Cold Energy Recovery and Utilization of LNGZhang Jun(Shanxi Natural Gas Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030000)Abstract:In order to solve the problem of energy waste directly caused by the abandonment of a large amount of cold energy released byLNG during gasification,based on the analysi
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