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LNG汽車燃料罐絕熱結(jié)構(gòu)設(shè)計

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LNG冷能回收及綜合利用技術(shù)
李兆慈

中國石油大學（北京）LNG教育與技術(shù)研究所
2006年9月24日    北京
備注：1
液化天然氣（liquefied natural gas，簡稱LNG）

將天然氣經(jīng)過脫水、脫酸、去除重烴后降溫液化成低溫液體（常壓下飽和溫度約為-162℃），主要成分為甲烷。
 密度約為426kg/m3
 體積約為標準狀態(tài)下的1/620

備注：2
      使用時，LNG需重新轉(zhuǎn)化為常溫氣體，溫度由-162℃復溫至常溫，大量的可用冷能釋放出來，其值大約是837kJ/kg LNG。
       1噸LNG經(jīng)換熱重新氣化在理論上可利用的冷量約為250kW.h。對于一座年接收能力為300萬噸LNG的接收終端，年可利用冷能達7.5億kW.h。
LNG冷能
備注：3

數(shù)據(jù)來源：規(guī)劃總院
      
  在建LNG接收站
地下儲氣庫
已建管線
規(guī)劃LNG接收站
        中國LNG接收終端規(guī)劃分布圖
備注：4
 如何合理利用這些制冷量是一個影響經(jīng)濟效益
   的重要問題。
 大型LNG接收終端在LNG氣化時若不采取冷能
   回收措施，則需要通過大量的海水進行熱交換，
   低溫海水向海中排放，還會影響到局部海域的
   生態(tài)平衡，造成冷污染。 
 利用LNG冷能的方法可分為直接利用和間接利用
備注：5
LNG冷量利用場合
備注：6
 1、LNG輕烴回收 
 調(diào)整熱值
 冷量利用 
 提高經(jīng)濟效益
備注：7
圖1 利用LNG冷量進行輕烴回收流程簡圖 
備注：8
2、低溫聯(lián)合發(fā)電
    低溫聯(lián)合發(fā)電是目前LNG冷能回收利用的重要方式，技術(shù)較為成熟。
天然氣直接膨脹發(fā)電
朗肯循環(huán)發(fā)電
LNG燃氣輪機冷量綜合利用發(fā)電
備注：9
 天然氣直接膨脹發(fā)電
 循環(huán)過程簡單，所需設(shè)備少。
  LN G的低溫冷能沒有充分利用
 1噸LN G的發(fā)電量約為20 kW·h 左右 
備注：10
低溫朗肯循環(huán)發(fā)電裝置流程圖

1—渦輪機  2—減速器  3—發(fā)電機  4—天然氣加熱器 5—丙烷蒸發(fā)器  6—丙烷泵  7—LNG蒸發(fā)器
朗肯循環(huán)發(fā)電
備注：11
組合循環(huán)發(fā)電
備注：12
 LNG燃氣輪機冷量綜合利用發(fā)電系統(tǒng)
備注：13
3、液化空氣及干冰生產(chǎn)
  空分工廠在制造液氮、液氧和液氬時，通常低溫環(huán)境
     由電力驅(qū)動的機械制冷產(chǎn)生，液化1m3空氣大約需要
     1766kJ的冷能，產(chǎn)生這些冷能需要大量的電力。
  空分裝置中利用LNG冷能是技術(shù)上最合理的方式
  利用LNG汽化時提供的冷能來冷卻空氣，不但使所需
      能耗大幅度降低，而且使空分系統(tǒng)的流程簡化，
      設(shè)備減少。 
備注：14
空氣液化裝置流程圖

1—過濾器；2—壓縮機；3—凈化器；4、10—換熱器；5—主精餾塔；6—氬凈化器；7—氫罐；8—氬塔；9—循環(huán)氮壓縮機；11—天然氣加熱器；12—液氬貯槽；13—液氮貯槽；14—液氧貯槽。

與普通的生產(chǎn)工藝比較，電力消耗可節(jié)省50%以上，冷卻水的節(jié)約量超過70%。 
備注：15
    利用LNG的冷能，很容易獲得冷卻和液化CO2所需要的低溫。與傳統(tǒng)的CO2液化工藝相比，制冷設(shè)備的負荷大為減少，電耗也降為原來的30%~40%。 
備注：16
4、LNG汽車冷能回收
4.1 LNG冷藏運輸車冷能回收  
圖5  LNG冷能回收用于汽車冷藏車示意圖

1-氣體發(fā)動機；2-加熱器；3-控制閥；4-LNG儲液罐；5-冷凍貨物；6-熱交換器

備注：17
4.2 LNG汽車空調(diào) 
  小轎車
  公交車
  重型卡車 
關(guān)鍵技術(shù)：大溫差換熱、供冷調(diào)節(jié)
備注：18
備注：19
5、其他LNG冷能回收方式

區(qū)域冷、熱、電聯(lián)供
 低溫冷庫與食品冷凍
 蓄冷
 低溫破碎與粉碎
備注：20
6、結(jié)論
    LNG中蘊藏著大量的冷能，通過特定的工藝與裝置，可將LNG的冷量有效進行回收，合理地應用于空分、發(fā)電、制造干冰、低溫冷庫、汽車冷藏、汽車空調(diào)等生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域，可以節(jié)約大量的電力資源。
       我國深圳大鵬LNG接收終端站已經(jīng)投產(chǎn)，“冰雪大世界” 項目擬LNG利用該站的冷能。福建LNG接收終端冷能利用也在計劃中。隨著LN G工業(yè)在我國的發(fā)展，LNG中所蘊藏的冷能也越來越引起人們的重視，發(fā)展我國LNG冷能利用將具有廣闊的市場前景。 
備注：21
敬請批評指正！
謝謝
備注：22
備注：23

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