利用LNG气化站冷能的冷库系统研究
责任编辑：液化天然气 浏览：4232次 时间： 2008-04-09 12:14:06
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摘要: 1 概述 近年来，我国一些城市相继建设了LNG气化站作为城市燃气气源，向用户提供天然气。LNG通常以-162℃左右的低温液体状态储存在储罐中。在供给用户前，LNG需要重新升温气化。在这个过程中，大量的低温冷能被释放，其值约830 kJ／kg。回收这部分冷能，具有可观的..
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1 概述
近年来，我国一些城市相继建设了LNG气化站作为城市燃气气源，向用户提供天然气。LNG通常以-162℃左右的低温液体状态储存在储罐中。在供给用户前，LNG需要重新升温气化。在这个过程中，大量的低温冷能被释放，其值约830 kJ／kg。回收这部分冷能，具有可观的经济效益和社会效益。
LNG冷能利用的研究和实际应用已取得了一定的进展，从现有的冷能利用方式看，无论是用于空分装置、冷能发电、制取二氧化碳还是冷库，都不能简单地下结论说哪种方式最好，这是因为它们是在不同能级利用LNG冷能。由于LNG气化站的气化压力较低，一般为O．6 MPa左右，根据压力对LNG火用的影响得知，其压力火用铰小，低温火用较大，冈此在确定冷能利用方案时应充分利用其低温火用。结合LNG气化站本身的特点，考虑站场规模同冷能利用规模的关系，冷库是一种比较适合LNG气化站的冷能利用方式。
冷库是在特定的温度和相对湿度条件下，对食品、工、世原料等进行加工或储存的建筑物。随着我国农业深加工、农、Ik产业化步伐的加快，水产品、果品及蔬菜等的保鲜、加工、储存需求呈大幅增加势头，作为现代物流系统重要组成部分的冷库日益受到关注。
常规的冷库一般包括冻结间(-30～一20℃)、低温库(一20～一10℃)和高温库(一2～12℃)，属于用电大户。果品、蔬菜保鲜一般采用最低温度为一2℃的高温库，水产以及肉食类保鲜则采用温度在一18℃以下的低温库。冷库耗电指标相差悬殊，节能潜力很大。如果能够把LNG气化冷量用作冷库冷源，将大大提高系统效率，达到节能的效果。
2 利用LNG冷能的冷库系统的确定
利用LNG冷能必须考虑通过中间冷介质来降低传热温差，即将LNG的冷量先转移至低凝固点的巾问冷介质上，再通过冷介质的循环把冷量传递给需要冷却的用户，尽量减小一次传热温差，把传热温差控制在100℃以内。由于LNG气化站冷量产生的不均匀性，在利用气化冷量作为冷库的冷源时，必须用到蓄冷技术，把冷量储存起来。
LNG蓄冷装置是利用相变物质的潜热储存LNG冷能。原理如下：白天LNG冷能充裕时，相变物质吸收冷量而凝固；夜间LNG冷能供应不足时，相变物质融解，释放出冷量供给冷能利用设备。考虑到LNG气化站的实际运行情况以及冷能利用情况，在设计蓄冷系统时，不是简单地用中间相变物质，而是采用类似于冰蓄冷的系统。利用LNG冷能的冷库系统见图l，LNG通过换热器气化成气态天然气，乙二醇水溶液和LNG在换热器中完成冷量交换，经过蓄冷槽时把冷量储存起来，待用户需用冷量时，蓄冷槽释放冷量供用户使用。
蓄冷槽的采用不但可以解决LNG气化站冷量产生不均的问题，而且加快了初冷速度，使得库房温度稳定，冷却设备不需要化霜，减少了基建造价和氨液泄漏，保证了冷藏产品的品质。该过程冷量必须经过蓄冷系统，故工作模式有3种：单蓄冷、单融冰、蓄冷融冰同时进行。单蓄冷：冷库不工作，只LNG气化放出冷量，然后蓄冷槽只蓄冷，工作设备只有换热器和蓄冷槽。单融冰：LNG不气化，蓄冷槽只把本身储存的冷量释放出来供冷库制冷用。蓄冷融冰同时进行：换热器、蓄冷槽和末端冷却设备同时工作。
3利用LNG冷能的冷库系统的分析
针对某实际LNG气化站进行利用LNG气倒能的冷库系统进行分析。气化站供气规模为5921×104m3/a,气化压力为0.6MPa，天燃气甲烷摩尔分数为78.48%,环境温度为300K。
冷库设计为低温冻结库，库温为一25℃。用中间冷介质来降低传热温差，并采用蓄冷槽以解LNG气化站气化冷量不均匀的问题。确定冷介质为乙二醇体积分数为60％的乙二醇水溶液，LNG通过与乙二醇水溶液传热气化成气态天然气，释放冷量通过乙二醇水溶液的循环传递给蓄冷槽储存，最后通过氨液的循环为冷库提供冷量。换热器统一选用板翅式换热器。考虑实际生产过程的需要，对进库产品进行预冷，预冷间温度为10℃。
①能量分析
该气化站日均气化量为16.22×104m3/d，计算该规模气化站产生的冷量为lO.73×104MJ／d。该冷库系统的冷量回收率经计算为32.66％，因此可收冷量为3.50×104 MJ／d。按24 h平均折算405.54 kW，即该LNG气化站可提供有效冷负荷400 kW左右。
一座库长为30 m、宽为20m、高为5 m的低温冷库群总耗冷量为252.28kW。可见该LNG气化站产生的冷量可用于建造一定规模的冷库。
通过计算可知，LNG冷能回收量完全可以满足该冷库的耗冷量，不需再采用其他制冷设备。还可考虑把其余的冷量充分利用起来，如用于气化站、冷库办公室的空调系统中，以免浪费。
②经济分析
在能量分析的基础上，对该系统进行经济分析。冷量价格按O.056元／MJ计算，根据该气化站可回收冷量，年冷量收益可达71.54×104元/a。冷能回收系统造价包括换热器、蓄冷槽及其他附属设备的造价，约32.41×104元，年折旧费用为1.02×lO4元／a，计算投资回收期为O.487年。
投资回收期之所以这么短，是因为计算时并未考虑人工费用、系统能源消耗等运行费用。即使把上述因素都考虑进去，系统的投资回收期也会保证在1年左右。可见利用LNG冷能作为冷库冷源是一种十分理想的利用方式。
4 结论
LNG气化站冷能利用具有较高的经济效益和社会效益，冷库系统是进行LNG气化站冷能利用的一种有效方式。对利用LNG冷能的冷库系统进行的能量分析和经济分析表明，在一定规模下，LNG冷量完全可以满足冷库的用冷需要，并且投资回收期较短。 |
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