1、,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,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 L
2、NG。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,中国LNG分部图,LNG冷能利用原理及方式,6,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
3、小，可梯级利用缺点：产业链较长,LNG冷能利用原理及方式,LNG冷能利用方式,国内外冷能利用现状,国外冷能利用现状,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,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，CO2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
4、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,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
5、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
6、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5070 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
7、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,LNG冷能利用技术选择,LNG气化特
8、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
9、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
10、,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CO2或干冰,1、2压缩机3、除臭器4、干燥器5、液化设备6、液态CO2加热器7、液态CO2储罐8、液态CO2 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CO2储运车,23,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能利用-制造液态CO2或干冰,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
11、。,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、易维修、冷库内温度回升快等优点,25,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能利用-冷库利用经济性分析,某LNG接收站年供气量4000万m3，每吨LNG气化释放出830MJ的冷量，冷库LNG冷能利用效率为33%。,26,LNG冷能利用
12、技术选择,LNG冷能利用-低温发电,27,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能利用-直接膨胀法发电,循环过程简单，所需设备少。LN G的低温冷能没有充分利用此种方式回收LNG 的冷能效率低，仅有24%，每吨LN G的发电量约为20 kWh 左右,28,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能利用-中间介质郎肯循环方式发电,郎肯循环系统有单工质、混合工质之分单工质朗肯循环系统使用纯的甲烷、乙烷、丙烷或乙烯做工作媒体，这种系统的LNG 冷能回收量在18%左右混合工质朗肯循环系统使用碳氢化合物的混合物作为工作媒体，质朗肯循环系统的效率较高，能达到36%左右混合工质本身的不稳定性会引起系统性能的不稳定,29,
13、LNG冷能利用技术选择,LNG冷能利用-联合法发电,此种方式的冷能回收率高达50%左右，每吨LNG 的发电量约为45 kWh。且综合造价低。此种方式系统非常稳定，全世界已投入运行的机组在20多年的使用期间未发生过停电事故,郎肯循环发电,直接膨胀发电,30,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能利用-布雷顿循环（汽轮机透平）发电,天然气燃气轮机发电，易于启动和关闭，最适宜于调峰发电系统的总的Yong效率保持在50%左右,31,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能利用-低温发电总结,LNG 冷能低温发电是一种新兴的节能环保的发电方式，LNG产业链最短，不受诸如市场、资源环境、运输等因素的干扰，因此，成为
14、LNG 冷能利用中最容易大规模实现的方式，日本的经验证明了这种方式的 适应性和独有的特性利用LNG 低温发电不是利用LNG 冷能最合理的方式，因为，LNG低温发电仅考虑了利用冷能，但未考虑其利用效率。,32,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能利用-海水淡化,水的融化点仅为334.4kJ/kg，相对于其他方法能耗低；由于本方法是在低温条件下操作，设备的腐蚀和结垢问题相对于其他方法缓和；不需要对海水进行预处理，降低了成本；本方法只除去了重离子，一些人体需要的有益微量元素仍保留在水中。,33,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能利用-回收液化天然气中的轻烃,1,4-LNG泵，2-LNG储罐，3,5,1
15、0-换热器，6-压缩机7-C2+液体储罐，8-闪蒸塔，9-脱甲烷塔，11-再沸器,轻烃分离利用了LNG 温位为-150-110 的冷量，因此，它不仅成本低而且YONG损失小，LNG 冷能用于轻烃分离是LNG 冷能利用的极好方式。利用LNG 冷能可以提取LNG 中的乙烷的80%以上轻烃分离技术能够调整热值，有利于统一国内各种气源的热值，建立统一的天然气质量标准,34,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能间接利用-低温粉碎,随着我国汽车工业的迅猛发展，废旧轮胎的产量仅次于美国，居世界第二位。每年产生的废旧轮胎已超过1.12亿条，约320万吨，而且每年以两位数的速度快速增长；我国45的天然橡胶依靠进口
16、，目前，废旧轮胎的回收利用项目已列入中国21世纪议程方案中，并被列为循环经济的重点发展领域；废旧轮胎的回收利用方法主要有热能利用、再生胶生产和胶粉制备三种。废旧轮胎的粉碎方法大致可分为常温粉碎法、低温粉碎法和湿法(或溶液粉碎法)三种。低温粉碎能把物质破碎成极小的可分离的微粒，且不存在微粒爆炸和气味污染，通过选择不同的低温可以有选择性地破碎具有复杂成分的混合物。因此低温粉碎在资源回收、物质分离、精细破碎等方面有极好的前景,35,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能间接利用-低温粉碎,36,资料来源： Review on Economical Efficiency of LNG Cold Energ
17、y Use in South Korea. 23rd World Gas Conference, Amsterdam.2006,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能单独利用经济性分析,37,LNG冷能单独应用于某一项技术，其冷能利用效率和Yong效率较低，未能充分发挥LNG冷能作用；LNG冷能单独应用于某一项技术，其经济性均不是最优，因此，可以考虑LNG冷能梯级利用，一方面可以提高LNG冷能利用效率，另一方面可以降低投资回收期。,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能单独利用经济性分析,38,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能梯级利用,工厂尾气,CO2，H2副产品,压缩丁烷气,冷冻丁烷液体,冷冻丁烷
18、液体,炼油厂,-160,轻烃分离,CO2液化,丁烷液化,空调冷水,-100,-60,-20,10,NG,气轮机进气冷却,石化厂,原料气,纯净水,蒸汽,LCO2,冷冻纯净水,锅炉纯净水,39,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能利用面临的问题,经济效益问题任何单一的LNG 冷能利用方案都无法充分利用LNG 的冷量，LNG 冷量利用的过程Yong损失大，Yong效率低。LNG冷能利用的原则应该是按能质分级利用。 “最优传热温差、梯级利用、Yong损最小、投资最小化”将是新建LNG 冷能利用项目的基本原则。 技术瓶颈问题LNG 的气化过程与LNG 冷能利用过程在空间和时间上的不同步的问题，这是LNG
19、冷能迄今没有实现大规模集成利用的主要技术瓶颈,40,工艺协调问题在LNG 众多利用方式里，低温发电因其产业链很短可以不受其他因素干扰外，其他的利用方式的产业链较长，会受到市场需求、地理位置、资源环境等诸多因素的影响技术评价问题相对于LNG 冷能利用历史长、技术成熟的日本、韩国等地区，中国的LNG 冷能利用历史短、技术不成熟，因此还没有建立健全的LNG冷能利用技术评价体系作为LNG 冷能利用技术的开发做相应指导。选址问题通常LNG是通过液体管道系统输送，必须使用高质量的材料，管道成本较高，且输送压力损失大，吸热也会造成冷能损失。这决定了冷能利用工厂须尽可能靠近LNG终端接收站；而LNG冷能利用工
20、厂为使其产品流通并为了购买原材料方便，又希望工厂位于交通便利的地方。因此选择厂址很困难。,LNG冷能利用技术选择,LNG冷能利用面临的问题,41,盾安LNG冷能利用商业模式,商业模式,设计,施工,销售,管理,设计院、规划院等资质设计单位,Linde、OSAKA、杭氧及资质施工方,电厂、冷库、轮胎加工企业、工业用气单位等,资质管理单位托管或短时代管,运营模式,42,谢 谢！,43,附录一,LNG卫星站,LNG卫星站是一种小型LNG接收气化站，可使天然气由卫星站向终端用户延伸，实现“LNG接收站-LNG槽车-LNG卫星站-输配管网-终端用户”的供应链条，我国已建成的LNG卫星站有200多座，大多数分布在华东和华南沿海发达地区，总供气能力达到500 104m3/d。,
