摘　要：隨著LNG用量的持續增長,氣化產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濟和社會效益。通過分析LNG冷能利用的概況及LNG氣化站的特點,確定了比較適合氣化站冷能利用的3種方式:低溫集中式空調系統冷源、冷庫冷源與小型冷熱電三聯產系統相結合。

    1　概述

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

    LNG氣化站是一種小型的LNG接收和氣化設施,用于接收從LNG終端接收站或液化裝置通過專用汽車槽車或鐵路槽車運來的LNG,經氣化加臭后,通過管網供應給用戶,沒有液化能力[4]。我國的山東、江蘇、河南、浙江和廣東等省的一些城鎮相繼建設了氣化站,向居民或企業供應天然氣。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,至今已建成逾80座LNG氣化站。

    通常生產1 tLNG的動力及公用設施耗電量約850 kW·h,而在LNG接收站,一般又需將LNG通過氣化器氣化后使用,氣化時放出很大的冷量,其值約830 kJ/kg[5]。若LNG擁有的冷能以100%的效率轉化為電力,那么1 tLNG的冷能相當于230 kW·h電?；厥者@部分可用冷能,不僅有效利用了能源,而且減少了機械制冷大量的電能消耗,具有可觀的經濟效益和社會效益。

    LNG氣化過程中,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電、空氣液化分離、冷凍倉庫、制造液化二氧化碳、海水淡化、空調和低溫養殖栽培等;間接利用方法有用空分得到的液氮、液氧來進行低溫破碎、污水處理、低溫醫療等。其中,LNG冷能用于發電是目前LNG冷能利用的主要方式,且技術較為成熟。在我國,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莆田接收站計劃利用LNG氣化冷能,并進行了相關項目的招標工作。目前,有關小型氣化站冷能利用的報道幾乎是空白。

    2　LNG氣化站的特點

    ①　建設投資規模小。一個可供6×104戶居民用氣的氣化站需投資500×104元左右,可大大減少發展城鎮燃氣對資金的需求。

    ②　建設期短。一般0. 5 a左右就可建成投產。

    ③　可實現多氣源供氣,從而提高供氣的可靠性。

    ④　具有調峰功能。建LNG氣化站,可省去城鎮供氣系統中的調峰設施,節省管網建設造價。

    ⑤　設計、制造、安裝以及陸上運輸技術已成熟,絕熱技術的發展大大提高了LNG運輸、儲存和使用的安全性和經濟性,促進了LNG氣化站的迅速發展。

    LNG氣化站規模的大小一般根據用戶的規模而定,用戶用氣量大,則氣化站規模就大,相應產生的冷量也就多;反之,冷量就少。已建成的氣化站的氣化量也是隨時間而變化的,具有年、月、日、小時不均勻性。因此在選擇冷能利用方案和建立冷能利用系統時,要充分考慮這些特點,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系統冷源低溫集中式空調系統是指系統運行時送風溫度≤11℃的空調系統罐車防波板低溫送風系統與常規空調系統相比,在技術上有了很大進步,其造價降低,運行費用降低,電力需求小,空氣品質優良,人體舒適感提高。

    利用LNG的潛熱或顯熱直接與空氣進行換熱時,換熱溫差達到160℃左右,容易造成空氣中水蒸氣、CO2等氣體的凍結,阻塞換熱器流道,無法正常工作,從安全角度以及空調環境所要求的溫度和濕度來看都是不可行的。因此必須考慮通過中間冷介質來降低換熱溫差,即將LNG的冷量先轉移至低凝固點的中間冷介質上,再通過冷介質的循環把冷量傳遞給需要冷卻的空氣,盡量減小傳熱溫差。由于LNG氣化站冷量產生的不均勻性,在利用氣化冷量作為集中式空調的冷源時,必須用到蓄冷技術,把冷量儲存起來。