摘 要：当前，能源和环境问题已日益成为制约我国经济可持续发展的一个瓶颈，为了优化能源结构，我国开始大力发展液化天然气（LNG）产业，以达到充分高效地利用LNG的冷能，有利于节约能源，创造巨大的经济效益的目的。但与此同时，随之而来产生了LNG冷能的浪费问题。LNG冷能主要用于冷能发电、空气分离、生产干冰、冷藏、海水淡化、制冰和低温粉碎，但除了冷能发电外其他应用对于冷能利用相对较低。大型LNG接收站气化过程释放了大量的冷能，但由于LNG气化操作和下游冷能用户需求不同步，使得LNG冷能迄今尚未实现大规模综合利用。因此如何有效利用冷能，是我国能源发展的一大问题。本文就液化天然气冷能利用方式和前景展开探究。

关键词：冷能；液化天然气；前景

1引言

近年来我国经济迅速发展，能源的需求量呈逐年递增的发展趋势，能源的结构也在发生着改变。天然气作为一种清洁、高效能源越来越受到青睐，国家十分重视其开发和使用。天然气的主要成分为甲烷，其在常温常压下为气体状态，由于储存和运输的需求，通常在将其开采出之后要经过压缩和液化处理，将其转化为-162℃的低温高压液体，也就是液化天然气。在LNG接收站和气化站，一般又需将LNG通过气化器气化后使用，气化时放出很大的冷能。而通常这部分冷能随天然气气化器中的海水和空气流失了，造成能源的浪费。由此可见，可供利用的LNG冷能是相当可观的。因此怎样高效地利用冷能成为了我们急需解决的能源难题。

2关于液化天然气冷能开发的探讨

2.1冷能利用技术的发展现状

总体说来，我国的发展势头是比较好的。能够在未来的几年内实现天然气进口国家的愿望，并能够与国际市场融合良好。液化天然气产业在最近几年的发展中，在其冷能回收以及使用方面夯实了坚实基础。LNG冷能利用的方式主要有直接利用和间接利用两种，前者的主要形式有低温发电、空气分离、轻烃回收、液态乙烯储存、冷冻仓库、液态CO2和肝病植被、海水淡化、汽车冷藏及空调、蓄冷、建造人工滑雪场等，而后者的主要形式有低温粉碎、污水处理、冷冻干燥、低温医疗、冷冻食品等。虽然我国进口LNG比世界晚了30年，LNG冷能发电技术的研究晚于日本美国等发达国家，但随着我国集中大规模引进LNG，我国的LNG冷能发电利用技术也在大幅发展。从资源开发和保护工作角度来说，能够促进西部经济的发展，并且节约传统能源的利用，并且协调资源与资源之间的关系，资源与环境之间，环境与经济发展之间的矛盾，使得可持续发展真正能够提上日程。

2.2液化天然气冷能利用发电技术的基本原理

天然气具备清洁、燃烧的效果，并且热值很高，属于具有不少优势特点的能源。对天然气进行运输的时候，必须要进行液化，在使用的时候要再实行常温化，在过程中就会有大量的冷能释放出来。在此过程中1kg的LNG释放出的冷能约为830KJ，而架设将此能量全部转化为电能，则相当吨每吨LNG所释放的冷能折合约230kWh的电能。而以我国每年进口4500万吨LNG为例，其蕴含的冷能约105亿kWh，相当于7个30万kW装机容量电厂每年生产的电能总和。比如日本大阪燃气公司在1979年至1982年，利用丙烷作为中间介质的朗肯循环和联合循环法，输出功率分别为1450KW和6000KW。因此将这种能源进行收集与使用，能提升液化天然气的使用效率。

2.3冷能发电技术的发展

使用液化天然气冷能发电，具体是对其冷能进行直接性使用。冷能发电用电能方式对液化天然气冷能实行收集，使用动力循环发电是对其回收的最终目的，其技术已经比较成熟。利用燃气蒸汽联合循環电站的方式以液化天然气为燃料，并对液化天然气的冷能进行回收，依靠动力循环进行发电，主要有膨胀法、二次煤体法、联合法、混合煤体法、布雷顿循环法和燃气轮机利用法等方法。其中以布雷顿循环法的利用效率最高，布雷顿循环法是利用LNG冷能来降低压缩机入口的气体温度，能显著的降低压缩机到达相同增压比时的耗功，高压氮气经加热器加热进入气体透平膨胀做功，对外输出电能，能使装置热效率显著提高。这些方法使冷能得到高效地运用，提高了资源利用率，减少了资源的浪费。

3液化天然气冷能应用方法

3.2直接膨胀法用于发电

直接膨胀法原理为：经低温泵和蒸发器后LNG成为高压常温气体，而后高压气化时物理转化为压力，驱动发电机发电，之后经过加热器将天然气输入管网中。这样循环的特点是在循环时候比较简单，且需要的设备很少。不过因为液化天然气的低温冷能未被充分使用，因此对外作功就很少，每吨天然气冷能产点量在20kw/h之上。使用高压天然气进行直接膨胀发电，进而对其使用泵进行加压之后，使用蒸发器再度加热，以此形成高压天然气。经过处理之后形成低压气体，并且向外输送发电。

3.3联合循环法发电

联合循环法综合了直接膨胀法与朗肯循环法。其具体是将低温液化天然气进行压缩之后，其压力被相应提升。之后再使用冷凝器，对二次媒体的蒸汽功能进行循环，加强对外的做功。之后天然气经过气体透平膨胀进行做功。

3.4燃气轮机使用方式

使用不同冷却介质，比如水、二氧化碳以及甲醇等，通过直接或间接的方法将LNG气化时释放的冷能用来降低燃气轮机入口空气温度或用来冷却蒸气轮机的排气，能够显著提高燃气轮机的热效率。燃气轮机在使用时，地区天气都会对冷能使用造成影响。所以经过对相关数据的浅析，提出经过冷却燃气机入口空气温度以及降低联合循环蒸汽机排压力的方式，对整个燃气轮机循环出力中形成的困难进行解决。

3.5低温粉碎废弃物

轮胎、塑料以及其它成分组成的合成物在常温下不易粉碎，但都具有低温脆性，当温度降低到一定程度时，其冲击强度降低，只需要很小的动力就可以将其粉碎。因此，在废弃物粉碎领域，利用LNG冷能是一种很好的方法。利用LNG先冷却液体氮，再利用液氮冷冻废弃物，最后将废弃物粉碎以达到回收的目的。

3.6应用于冷库

LNG基地和大型的冷库基本都设在港口附近，所以回收LNG冷能供给冷库是很方便的冷能利用方式。利用LNG冷能作为冷源的冷库，将载冷剂冷却到一定温度后经管道进入冷冻、冷藏库，通过冷却盘管释放冷能，实现对物品的冷冻、冷藏。这种方式按LNG的不同温度带，采用不同的载冷剂进行换冷后依次送入低温冻结库或低温冻结装置（-60℃）、冷冻库（-35℃）、冷藏库（0℃以下）、预冷装置（0～10℃），这样LNG冷能的利用率将大幅提高，运行成本较机械制冷下降37.5%。这样可以将冷能几乎不会浪费地利用起来，提高了资源利用率，还降低了仓库制冷的成本。

4结束语

综其上述，随着LNG产销量的迅速增长以及全球性能源的紧张，LNG冷能利用的前景十分广阔，可以广泛地应用于发电、制造干冰、低温冷库、汽车空调等各个领域，合理利用这部分冷能显得尤为重要。但是目前LNG冷能利用的方式比较单一，效率也较低，需要在今后的应用和发展中根据当地的经济条件和市场需求进行合理选用，并研发和推广蓄积和储存冷能的先進技术和设备。特别是要将LNG冷能的利用向集成化，一体化，高效化发展，达到能源的综合集约利用。我们应对液化天然气冷能进行科学分析，优化其回收利用方式，科学有效利用液化天然气冷能。

参考文献：

[1]中国能源局.关于液化天然气冷能综合利用的思考[J].2015.

[2]王方，付一珂，范晓伟，等. 液化天然气（LNG）冷能利用研究进展[J].化工进展，2016.

[3]夏永强，高为，张磊.基于液化天然气接收站的冷能发电简析[J].化学工业，2013.