LNG冷能发电技术研究进展
陈晖，邓青”，贾士栋
（1.中海石油气电集团有限责任公司1000272.中海浙江宁波液化天然气有限公司，浙江宁波315800）
摘要：液化天然气是21世纪的主要能源之一.液化天然气中携带的大量冷能具有重要的回收利用价值.文中对LNG冷能发电技术的主要形式及改进优化途径进行分析，指出LNG冷能发电技术的发展方向和思路.
关键词：LNG；冷能：发电
中图分类号：TU831.3文献标志码：B文章编号：1009-3230（2013）05-0022-03
LNGColdEnergyPower GenerationTechnologyResearchProgress
CHEN Hui* DENG Qing² JIA Shi-dong²(1. CNOOC gas and Electric Refco Group Ltd Bejing 100027 China;2. China Zhejiang Ningbo Lng Ltd Ningbo 315800 China)
[euneu poganb Knu suy-ku u Cou ueu a jo ouo s se puu paganb pensqyof LNG cold energy power generation technology and improve the optimization analysis pointed out gas to carry large amount of cold energy has important value of recycling. In this paper the main formthe developing direction and the mentality of LNG cold energy power generation techology.
Key words: LNG; Cold energy; Electricity generation
量利用效率等多方面因素综合分析.电能是市场上应用最方便、用途最广的能源形式，因此LNG冷能用于发电系统，产业链短，基本不受外界因素干扰，而其他冷能利用方式受环境、市场、运输等因素影响较大；LNG冷能发电可以回收大部分温度段的冷能，是一种高效的能源利用方式，因此本文探讨LNG冷能发电技术的研究进展，以期为接收站冷能利用工艺选择提供指导.
0引言
根据2005年LNG（Liquefied Natural Gas）Encyclopedia报道，到2005年底，全球已建成52个LNG接收站，全球LNG贸易总量为1.433亿吨.我国进口LNG主要来自东南亚国家和澳大利亚等地，需通过海上运输方式到达接收站.为方便储运，天然气首先降至-163℃，运输到目的地后再汽化为常温的气体燃料.气化过程中释放约840k/kg左右的冷能-.冷能的回收利用，是提高LNG接收站能量利用效率、优化产业链、提高经济效益的重要环节.
1常用的发电方案
1.1LNC冷能改善现有动力循环
最简单的是利用LNC气化过程中形成的低温水作为发电循环的冷却水，如图1所示.该方案工艺简单、容易实现，但对功率、效率的提高程度不高.
目前LNC冷能的用途有：发电、液化空气分离、仓库冷冻、制干冰、低温粉碎等，冷能利用方案的选择需根据LNG接收站的工艺、市场情况、能
在此基础上较成熟的是利用冷能降低燃气轮机的入口温度，出电功率提高较多.根据白慧峰
1.2LNG直接胀法
1.3低温朗肯循环
的研究，选用9F燃机，当空气温度从30℃降低到5°℃时，燃机的出力提高11%，ICCC电站效率提在0℃以上，以免水蒸气液化造成液击. 高1.5%，效果比较明显.但需注意空气温度要
该冷能利用方案不能深度利用冷能，可作为冷能利用工艺的辅助环节.
利用低温系对LNG加压，与海水或余热换热气化后送至膨账机做功，依据天燃气用户的要求调整尾气的温度和压力.该方案冷能利用率较低，一般为24%左右-6.如图2所示.
图2直接酶账式LNC冷能发电系统
利用LNG冷能作为冷源，根据LNG接收站及周围资源情况，利用海水或者余热能作为热源，采用某种有机工质的双循环发电系统，能充分开 发利用高品位冷能.该循环与直接膨胀式冷能发电技术相结合，可以大幅度提高冷能利用率.如图3所示.
图3低温期食颁环与直接即账式联合冷能发电系统
1.4低温布雷顿循环
低温布雷顿循环与朗肯循环的流程类似，但循环工质为N2，则形成了无相变过程的跨临界循环.由于N2温度可以达到-130℃，且无相变的换热过程传热温差小，循环效率可以大幅度提高.如图4所示.
图4低湿布顿播环与直接腾账式冷能发电系统
2LNG冷能发电方案的优化
针对上述各发电循环，研究者通过对冷能发电系统的影响因素分析，提出了诸多优化方案，以提高系统的整体效率.
2.1循环系统参数的优化
根据白芳芳、杨红昌等对冷能的热效率和效率进行分析，发电系统效率与LNG的温度、据LNG的参数进行综合的技术经济分析比较后 压力、组分等都有直接关系，因此方案选择中应根确定.
2.2循环系统的设计
循环系统各部件及其匹配性的优化分析，是提高系统综合能效的重要步骤.
2.3循环工质的选择
针对朗肯循环冷能发电系统，循环工质的选择至关重要.备选的工质需要具备较高的临界温度以避免形成跨临界循环：合理的饱和压力以免机械承压过高或负压运行而影响循环效果；较低的三相点温度以免形成固化堵塞等.同时，工质的传热性能、粘性、环境因素等，都是工质选择的较合适的朗肯循环冷能发电循环工质. 重要因素.研究表明，R290，R1270和R134a是
针对不同的系统流程、LNG冷能品质，最佳的循环工质种类也有所不同，选择时要进行综合的技术经济分析.
除了冷能利用效率外，还应该考虑环保性好、易得、价格便宜的循环工质.
2.4混合工质
在单元工质的基础上，混合工质由于不等温相变等特性，循环工质的放热曲线与LNG气化曲线可以更好的匹配，冷损失减小，具备更佳的换热效果，循环效率提高.研究对经类混合物、制冷剂混合物等都进行了研究，其性能还有待实践检验.
图5多级复合循环发电流程
3结束语
够成熟，系统能效评价标准不统一，系统各部件参数、循环工质的确定，新型循环种类、循环工质的研究还不够深人.受到发电技术和能效的限制，冷能发电的应用还不够广泛.
冷能是LNG生产工艺过程中的副产品，其回收利用能够提高系统的能量利用效率，提高LNG生产的经济效益，对节能、减排、环保都具有重要意义.冷能发电将其转化为高品位的电能，其生产受市场、地理位置、环境因素影响较少，是重要的冷能利用途径.通过对LNC冷能发电系统的综合性对比研究发现，冷能发电系统的研究还不
2.5Kalina循环
以氨水为代表的混合物工质，是典型的非共线，具有较好的换热效果.因此以氨水为循环工 沸混合物，其相变过程更接近冷/热源的放热过程质的Kalina循环，也是改善冷能发电效率的备选方案之一.在Kalina循环的基础上，开发其他种类的循环工质，也是提高发电效率的重要途径.如碳氢化合物的混合物、氯氟经混合物、无机工质等.白芳芳等的研究表明，通过对C3H8-CF4混合物为工质的Kalina循环与丙烷朗肯循环进行比较，LNG冷能的利用率提高了15.4%，最佳单位LNC输出功和可用能利用率提高了70.2%，具有显著的优越性.
参考文献
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2.6发电循环的改进多级循环
对于LNG冷能发电系统，由于循环工作温度范围较大，单一循环难以满足整个温度变化过程的能量转化要求.因此，对上述各发电循环进行 优化组合和分级等，可以根据冷能的品质针对性的采用不同的技术方案，提高能量的整体转化效率，如图5所示LNC发电流程.但是，多级发电循环需进行各级系统之间的匹配、联合运行等问题，实际运行较复杂.
