LNG接收站冷能綜合利用

程福昌

摘要：隨著我國LNG接收站工程的不斷增多和規(guī)模的擴大，冷能利用變得越來越重要。冷能綜合利用途徑很多，如冷能空分、發(fā)電、冰雪世界、輕烴分離等，科學(xué)綜合利用冷能，可以促進節(jié)能減排戰(zhàn)略計劃，推動LNG工程的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：LNG接收站;冷能;綜合利用

根據(jù)國家發(fā)展改革委關(guān)于印發(fā)天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃的通知，將冷能利用納入LNG項目的評估內(nèi)容，實現(xiàn)有效減排，提高能源效率[1]。LNG氣化過程通常用海水加熱，會產(chǎn)生大量的冷能，然后將用過的海水排入大海，冷能也會隨之減少。如果將冰雪世界和冷庫項目加入到LNG接收站工程中，就可以充分利用LNG氣化過程中產(chǎn)生的冷能。冰雪世界和冷庫對冷源溫度有不同的要求，因此這兩個工程可以實現(xiàn)冷能的綜合利用。

一、項目概況

某LNG接收站分為一期和二期工程，一期工程的最高LNG外輸量為每小時700噸，當中包括興建一個供停泊于266000立方米的運輸船單泊位卸貨碼頭，以及三個160000立方米的混凝土全容罐。如果將冰雪世界和冷庫兩個項目加入到一期LNG接收站工程中，LNG氣化產(chǎn)生的冷能會得到充分的利用。

二、LNG接收站冰雪世界項目中冷能綜合利用分析

冰雪世界是氣候變化逆向規(guī)律，在反季節(jié)條件下，采用人工方法模擬冰雪世界，并通過制冷方式維持比自然環(huán)境溫度更低的冰雪世界[2]。冰雪世界在運行過程中需要消耗大量的冷能，應(yīng)該建立在冷能產(chǎn)生量大的地方，LNG接收站是理想?yún)^(qū)域。

（一）溫度要求

冰雪世界所需要的冷能是通過載體制冷劑將LNG氣化產(chǎn)生的冷能轉(zhuǎn)移到冰雪世界，利用冰雪世界不同功能區(qū)的冷能梯級為滑雪場、滑冰場等場所提供冷能，綜合利用LNG接收站冷能。冰雪世界各功能區(qū)溫度需求包括：極度體驗區(qū)工藝溫度-40°C，冷源溫度-25°C至-30°C;滑冰場與冰球館工藝溫度-10°C，冷源溫度-15°C;制冰池與儲冰室工藝溫度-10°C，冷源溫度-20°C;滑雪場造雪工藝溫度-5°C，冷源溫度-22°C至-25°C，運行工藝溫度-3°C，冷源溫度-22°C至-25°C;冰雕與冰堡等工藝溫度-8°C，冷源溫度-15°C。

（二）冷能需求

根據(jù)冰雪世界工程的整體規(guī)劃，冷負荷指數(shù)為100W/m2至300W/m2。根據(jù)當?shù)貧夂蚯闆r，如果選擇200W/m2，降溫面積約為73000m2，冰雪世界的總降溫負荷為14.6Mw。在運行過程中，制冷劑通過各功能區(qū)串聯(lián)起來進行冷卻，使冷能得到充分利用。

（三）選擇載冷劑

綜合考慮制冷劑的特性、價格等因素，選用的制冷劑類型應(yīng)常見或易配制，顯熱和潛熱均可用于制冷，制冷劑泄漏后處理方便，不易發(fā)生重大安全事故[3]。在冰雪世界中，2-甲基戊烷或3-甲基己烷常被用作顯熱的載體。其中，進換熱器1的載冷劑溫度為-15°C，出換熱器1的載冷劑溫度為-140°C。

（四）LNG提供冷能量

冰雪世界需要的總冷卻負荷為14.6Mw，則冰雪世界需要的冷卻能量為52560MJ。LNG接收站輸入冰雪世界換熱器1的溫度為-160°C，輸出溫度為-60°C，壓力為6.3MPa。計算結(jié)果表明，從-160°C到-60°C所釋放的冷能為392MJ/t，冰雪世界換熱器1的傳熱效率為0.33，已除去冷能損失量，則LNG質(zhì)量流量為每小時406.3噸。

（五）費用節(jié)約情況

如果采用傳統(tǒng)的壓縮式冷水機組制冷，制冷系數(shù)為3，工業(yè)電價為0.95元（kw·h），即每兆焦耳為0.26元，冷價為每兆焦耳為0.087元。當LNG接收站質(zhì)量流量為每小時406.3噸時，有效冷卻量為每小時52560MJ，每日電費可節(jié)約大約十萬元，每年大約可節(jié)省電費四千萬元。

三、LNG接收站冷庫項目中冷能綜合利用分析

LNG接收站通常建在港口附近，方便船舶運輸和海水氣化，港口附近還建有大型水產(chǎn)冷庫，以方便遠水魚的冷凍儲存[4]。冷庫是LNG接收站冷能利用的一個很好的途徑，冷庫各功能區(qū)的工作溫度通常為-30°C至10°C，所以可通過冷庫提高冷能利用率。

（一）溫度要求

冷庫不同功能區(qū)域的冷源溫度不同，預(yù)冷間工作溫度為10°C;冷卻物冷藏庫工作溫度為-10°C;凍結(jié)物冷藏庫工作溫度為-20°C;低溫凍結(jié)庫工作溫度為-30°C。冷庫總?cè)萘?000立方米，總冷負荷250kW。

（二）LNG提供冷能量

冷庫總冷負荷為250kW，冷卻能耗為900MJ/h。LNG接收站輸入冷庫溫度為-60°C，輸出溫度為-10°C，壓力為6.3MPa。計算結(jié)果表明，從-60°C到-10°C所釋放的冷能為355MJ/t，傳熱效率為0.33，已除去冷能損失量，則LNG質(zhì)量流量為每小時7.68噸。

（三）費用節(jié)約情況

如果采用傳統(tǒng)的壓縮式冷水機組制冷，制冷系數(shù)為3，工業(yè)電價為0.95元（kw·h），即每兆焦耳為0.26元。當LNG接收站質(zhì)量流量為每小時7.68噸時，有效冷卻量為每小時900MJ，每日電費可節(jié)約大約1800元，每年大約可節(jié)省電費68萬元。

四、結(jié)論

冰雪世界和冷庫對冷源溫度有不同的要求，通過在LNG接收站加入冰雪世界和冷庫項目，可以實現(xiàn)冷能的綜合利用。此外，冰雪世界每年大約可節(jié)省電費四千萬元，冷庫每年大約可節(jié)省電費68萬元，項目規(guī)模越大，冷能利用效果越明顯，值得推廣。

參考文獻：

[1]于海麗，婁慶.LNG接收站冷能綜合利用研究[J].化工管理，2020，（2）：167.

[2]董亦華，成鳴峰，嚴藝敏.上海LNG接收站冷能利用可行性路徑初步研究[J].上海節(jié)能，2018，（1）：35-42.

[3]許林，孫洋.大型LNG接收站冷能的綜合利用[J].石化技術(shù)，2016，23（2）：25，32.

[4]袁丹，丁際昭，丁力.LNG冷能高效利用發(fā)展策略研究[J].廣東化工，2017，44（19）：110-111，118.

[5]羅富明. 基于LNG接收站的冷能綜合利用的產(chǎn)業(yè)園技術(shù)方案及經(jīng)濟性研究[J]. 中國化工貿(mào)易， 2014， 000（014）：263-264.

（作者單位：南京揚子石油化工設(shè)計工程有限責任公司）