LNG接收站冷能综合利用

程福昌

摘要：随着我国LNG接收站工程的不断增多和规模的扩大，冷能利用变得越来越重要。冷能综合利用途径很多，如冷能空分、发电、冰雪世界、轻烃分离等，科学综合利用冷能，可以促进节能减排战略计划，推动LNG工程的可持续发展。

关键词：LNG接收站;冷能;综合利用

根据国家发展改革委关于印发天然气发展“十二五”规划的通知，将冷能利用纳入LNG项目的评估内容，实现有效减排，提高能源效率[1]。LNG气化过程通常用海水加热，会产生大量的冷能，然后将用过的海水排入大海，冷能也会随之减少。如果将冰雪世界和冷库项目加入到LNG接收站工程中，就可以充分利用LNG气化过程中产生的冷能。冰雪世界和冷库对冷源温度有不同的要求，因此这两个工程可以实现冷能的综合利用。

一、项目概况

某LNG接收站分为一期和二期工程，一期工程的最高LNG外输量为每小时700吨，当中包括兴建一个供停泊于266000立方米的运输船单泊位卸货码头，以及三个160000立方米的混凝土全容罐。如果将冰雪世界和冷库两个项目加入到一期LNG接收站工程中，LNG气化产生的冷能会得到充分的利用。

二、LNG接收站冰雪世界项目中冷能综合利用分析

冰雪世界是气候变化逆向规律，在反季节条件下，采用人工方法模拟冰雪世界，并通过制冷方式维持比自然环境温度更低的冰雪世界[2]。冰雪世界在运行过程中需要消耗大量的冷能，应该建立在冷能产生量大的地方，LNG接收站是理想区域。

（一）温度要求

冰雪世界所需要的冷能是通过载体制冷剂将LNG气化产生的冷能转移到冰雪世界，利用冰雪世界不同功能区的冷能梯级为滑雪场、滑冰场等场所提供冷能，综合利用LNG接收站冷能。冰雪世界各功能区温度需求包括：极度体验区工艺温度-40°C，冷源温度-25°C至-30°C;滑冰场与冰球馆工艺温度-10°C，冷源温度-15°C;制冰池与储冰室工艺温度-10°C，冷源温度-20°C;滑雪场造雪工艺温度-5°C，冷源温度-22°C至-25°C，运行工艺温度-3°C，冷源温度-22°C至-25°C;冰雕与冰堡等工艺温度-8°C，冷源溫度-15°C。

（二）冷能需求

根据冰雪世界工程的整体规划，冷负荷指数为100W/m2至300W/m2。根据当地气候情况，如果选择200W/m2，降温面积约为73000m2，冰雪世界的总降温负荷为14.6Mw。在运行过程中，制冷剂通过各功能区串联起来进行冷却，使冷能得到充分利用。

（三）选择载冷剂

综合考虑制冷剂的特性、价格等因素，选用的制冷剂类型应常见或易配制，显热和潜热均可用于制冷，制冷剂泄漏后处理方便，不易发生重大安全事故[3]。在冰雪世界中，2-甲基戊烷或3-甲基己烷常被用作显热的载体。其中，进换热器1的载冷剂温度为-15°C，出换热器1的载冷剂温度为-140°C。

（四）LNG提供冷能量

冰雪世界需要的总冷却负荷为14.6Mw，则冰雪世界需要的冷却能量为52560MJ。LNG接收站输入冰雪世界换热器1的温度为-160°C，输出温度为-60°C，压力为6.3MPa。计算结果表明，从-160°C到-60°C所释放的冷能为392MJ/t，冰雪世界换热器1的传热效率为0.33，已除去冷能损失量，则LNG质量流量为每小时406.3吨。

（五）费用节约情况

如果采用传统的压缩式冷水机组制冷，制冷系数为3，工业电价为0.95元（kw·h），即每兆焦耳为0.26元，冷价为每兆焦耳为0.087元。当LNG接收站质量流量为每小时406.3吨时，有效冷却量为每小时52560MJ，每日电费可节约大约十万元，每年大约可节省电费四千万元。

三、LNG接收站冷库项目中冷能综合利用分析

LNG接收站通常建在港口附近，方便船舶运输和海水气化，港口附近还建有大型水产冷库，以方便远水鱼的冷冻储存[4]。冷库是LNG接收站冷能利用的一个很好的途径，冷库各功能区的工作温度通常为-30°C至10°C，所以可通过冷库提高冷能利用率。

（一）温度要求

冷库不同功能区域的冷源温度不同，预冷间工作温度为10°C;冷却物冷藏库工作温度为-10°C;冻结物冷藏库工作温度为-20°C;低温冻结库工作温度为-30°C。冷库总容量3000立方米，总冷负荷250kW。

（二）LNG提供冷能量

冷库总冷负荷为250kW，冷却能耗为900MJ/h。LNG接收站输入冷库温度为-60°C，输出温度为-10°C，压力为6.3MPa。计算结果表明，从-60°C到-10°C所释放的冷能为355MJ/t，传热效率为0.33，已除去冷能损失量，则LNG质量流量为每小时7.68吨。

（三）费用节约情况

如果采用传统的压缩式冷水机组制冷，制冷系数为3，工业电价为0.95元（kw·h），即每兆焦耳为0.26元。当LNG接收站质量流量为每小时7.68吨时，有效冷却量为每小时900MJ，每日电费可节约大约1800元，每年大约可节省电费68万元。

四、结论

冰雪世界和冷库对冷源温度有不同的要求，通过在LNG接收站加入冰雪世界和冷库项目，可以实现冷能的综合利用。此外，冰雪世界每年大约可节省电费四千万元，冷库每年大约可节省电费68万元，项目规模越大，冷能利用效果越明显，值得推广。

参考文献：

[1]于海丽，娄庆.LNG接收站冷能综合利用研究[J].化工管理，2020，（2）：167.

[2]董亦华，成鸣峰，严艺敏.上海LNG接收站冷能利用可行性路径初步研究[J].上海节能，2018，（1）：35-42.

[3]许林，孙洋.大型LNG接收站冷能的综合利用[J].石化技术，2016，23（2）：25，32.

[4]袁丹，丁际昭，丁力.LNG冷能高效利用发展策略研究[J].广东化工，2017，44（19）：110-111，118.

[5]罗富明. 基于LNG接收站的冷能综合利用的产业园技术方案及经济性研究[J]. 中国化工贸易， 2014， 000（014）：263-264.

（作者单位：南京扬子石油化工设计工程有限责任公司）