摘　要：隨著LNG用量的持續(xù)增長(zhǎng),氣化產(chǎn)生的冷量也相繼增多,氣瓶汽化器緩沖罐回收利用這部分冷能具有可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。通過(guò)分析LNG冷能利用的概況及LNG氣化站的特點(diǎn),確定了比較適合氣化站冷能利用的3種方式:低溫集中式空調(diào)系統(tǒng)冷源、冷庫(kù)冷源與小型冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)相結(jié)合。

    1　概述

    近10 a來(lái),液化天然氣(LNG)技術(shù)在我國(guó)日益受到重視,相繼建成了多套生產(chǎn)裝置,已建成天然氣液化工廠有上海的LNG事故調(diào)峰站、河南中原天然氣液化工廠和新疆天然氣液化工廠等[1、2]。同時(shí)我國(guó)也在積極引進(jìn)液化天然氣,開拓能源供應(yīng)渠道多元化。我國(guó)引進(jìn)LNG三大項(xiàng)目———廣東、福建、上海LNG項(xiàng)目近來(lái)均獲重要進(jìn)展。其中廣東大鵬灣LNG接收站已于2006年6月底建成投產(chǎn),規(guī)模為370×104t/a。此外,江蘇如東、遼寧大連等城市的LNG項(xiàng)目也都在投資策劃中。截至2020年,我國(guó)LNG的年進(jìn)口量將超過(guò)6 000×104t/a,使天然氣在一次能源消費(fèi)中所占的比例上升到8%以上[3]。與此同時(shí), LNG氣化站也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

    LNG氣化站是一種小型的LNG接收和氣化設(shè)施,用于接收從LNG終端接收站或液化裝置通過(guò)專用汽車槽車或鐵路槽車運(yùn)來(lái)的LNG,經(jīng)氣化加臭后,通過(guò)管網(wǎng)供應(yīng)給用戶,沒(méi)有液化能力[4]。我國(guó)的山東、江蘇、河南、浙江和廣東等省的一些城鎮(zhèn)相繼建設(shè)了氣化站,向居民或企業(yè)供應(yīng)天然氣。從2000年開始,淄博、青島、廣東龍川、浙江余姚、江蘇姜堰等城市的氣化站相繼建成投產(chǎn),至今已建成逾80座LNG氣化站。

    通常生產(chǎn)1 tLNG的動(dòng)力及公用設(shè)施耗電量約850 kW·h,而在LNG接收站,一般又需將LNG通過(guò)氣化器氣化后使用,氣化時(shí)放出很大的冷量,其值約830 kJ/kg[5]。若LNG擁有的冷能以100%的效率轉(zhuǎn)化為電力,那么1 tLNG的冷能相當(dāng)于230 kW·h電。回收這部分可用冷能,不僅有效利用了能源,而且減少了機(jī)械制冷大量的電能消耗,具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

    LNG氣化過(guò)程中,其釋放的冷能可采用直接或間接的方法加以利用[6]。直接利用方法有冷能發(fā)電、空氣液化分離、冷凍倉(cāng)庫(kù)、制造液化二氧化碳、海水淡化、空調(diào)和低溫養(yǎng)殖栽培等;間接利用方法有用空分得到的液氮、液氧來(lái)進(jìn)行低溫破碎、污水處理、低溫醫(yī)療等。其中,LNG冷能用于發(fā)電是目前LNG冷能利用的主要方式,且技術(shù)較為成熟。在我國(guó),深圳大鵬“冰雪大世界”擬利用廣東LNG大型接收站冷能。福建LNG莆田接收站計(jì)劃利用LNG氣化冷能,并進(jìn)行了相關(guān)項(xiàng)目的招標(biāo)工作。目前,有關(guān)小型氣化站冷能利用的報(bào)道幾乎是空白。

    2　LNG氣化站的特點(diǎn)

    ①　建設(shè)投資規(guī)模小。一個(gè)可供6×104戶居民用氣的氣化站需投資500×104元左右,可大大減少發(fā)展城鎮(zhèn)燃?xì)鈱?duì)資金的需求。

    ②　建設(shè)期短。一般0. 5 a左右就可建成投產(chǎn)。

    ③　可實(shí)現(xiàn)多氣源供氣,從而提高供氣的可靠性。

    ④　具有調(diào)峰功能。建LNG氣化站,可省去城鎮(zhèn)供氣系統(tǒng)中的調(diào)峰設(shè)施,節(jié)省管網(wǎng)建設(shè)造價(jià)。

    ⑤　設(shè)計(jì)、制造、安裝以及陸上運(yùn)輸技術(shù)已成熟,絕熱技術(shù)的發(fā)展大大提高了LNG運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用的安全性和經(jīng)濟(jì)性,促進(jìn)了LNG氣化站的迅速發(fā)展。

    LNG氣化站規(guī)模的大小一般根據(jù)用戶的規(guī)模而定,用戶用氣量大,則氣化站規(guī)模就大,相應(yīng)產(chǎn)生的冷量也就多;反之,冷量就少。已建成的氣化站的氣化量也是隨時(shí)間而變化的,具有年、月、日、小時(shí)不均勻性。因此在選擇冷能利用方案和建立冷能利用系統(tǒng)時(shí),要充分考慮這些特點(diǎn),以更加合理地利用冷能。

    3　LNG氣化站的冷能利用

    3.1　用作低溫集中式空調(diào)系統(tǒng)冷源低溫集中式空調(diào)系統(tǒng)是指系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)送風(fēng)溫度≤11℃的空調(diào)系統(tǒng)罐車防波板低溫送風(fēng)系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比,在技術(shù)上有了很大進(jìn)步,其造價(jià)降低,運(yùn)行費(fèi)用降低,電力需求小,空氣品質(zhì)優(yōu)良,人體舒適感提高。

    利用LNG的潛熱或顯熱直接與空氣進(jìn)行換熱時(shí),換熱溫差達(dá)到160℃左右,容易造成空氣中水蒸氣、CO2等氣體的凍結(jié),阻塞換熱器流道,無(wú)法正常工作,從安全角度以及空調(diào)環(huán)境所要求的溫度和濕度來(lái)看都是不可行的。因此必須考慮通過(guò)中間冷介質(zhì)來(lái)降低換熱溫差,即將LNG的冷量先轉(zhuǎn)移至低凝固點(diǎn)的中間冷介質(zhì)上,再通過(guò)冷介質(zhì)的循環(huán)把冷量傳遞給需要冷卻的空氣,盡量減小傳熱溫差。由于LNG氣化站冷量產(chǎn)生的不均勻性,在利用氣化冷量作為集中式空調(diào)的冷源時(shí),必須用到蓄冷技術(shù),把冷量?jī)?chǔ)存起來(lái)。