以中低温余热为热源的LNG冷能利用流程改进.pdfVIP

维普资讯 天 然 气 工 业 2008年5月 以中低温余热为热源的LNG冷能利用流程改进* 夏侯 国伟 白菲菲。 张早校。 (1．长沙理工大学能源与动力工程学院 2．西安交通大学能源与动力工程学院) 夏侯国伟等．以中低温余热为热源 的LNG冷能利用流程改进 ．天然气工业，2008，28(5)：112—114． 摘 要 在火用分析 的基础上 ，提 出了一个 同时回收中低温余热和 LNG冷量 的新流程 。该流程是氮气 Brayton 循环、天然气直接膨胀和氨水混合物 Rankine循环 的联合 。流程 中以中低温余热为热源 ，并将 LNG冷量分为低温 、 级的潜热冷量和高温级的显热冷量两级，氮气Brayton循环 回收LNG低温级的潜热冷量 ，氨水混合物 Rankine循 环 回收 LNG高温级的显热冷量 ，实现 了能量的梯级利用 ，有效提高了LNG冷能利用的火用效率 。采用 AspenPlus 软件对新流程和传统的Brayton循环在相 同的热源温度下分别进行 了模拟计算 。结果表 明，新流程在循环最高温 度为350℃时，炯 效率达到 了58．24 。 主题词 液化天然气 冷能 废热 回收 利用 火用 分析 在 LNG接收站 ，一般需将 LNG通过气化器气 度是逐渐升高的。相对于单一介质而言，氨水混合 化后使用。在气化过程中放出的大量冷量通常随海 物蒸发过程线更加接近热源的放热过程线 ；同样 ，氨 水或空气被舍弃 ，造成能源的极大浪费；同时我国一 水混合物的冷凝过程线也和冷源 的吸热过程线 比较 次能源消费中有很大部分 中低温余热因为温度不高 接近 ]。所 以，氨水混合物 的冷凝过程可以和低温 (450℃以下)，中低温余热转化功 的效率有 限，技术 天然气吸热过程达到较好 的温度匹配，采用氨水混 经济可行性较差 ，所 以被放掉了。 合物 Rankine循环可以充分 回收利用 LNG高温级 因此 ，如何将 中低温余热资源和 LNG冷能结 这部分显热冷量。 合 ，提高能源利用效率已成为节能领域研究的重要 LNG 的冷量炯 可分为系统压力下 由热不平衡 课题_1。]。参考文献 [3]中提 出采用氨水混合物 的 引起的温度炯 ，以及环境温度下 由力不平衡 引起的 Rankine循环回收中低温余热和低温天然气的冷能， 压力火用 ]。笔者在传统 Brayton循环 的基础上 ，提 达到了一定 的回收效率 。笔者在炯分析 的基础上 ， 出了同时回收 LNG温度炯 和压力炯 的能量梯级利 论述了以中低温余热为热源，以氨水混合物 Rankine 用新流程 。 循环回收 LNG高温级 的显热冷量 ，氮气 Brayton循 该流程的基本原理见 图 1。它是氮气 Brayton 环 回收 LNG低温级 的潜热冷量 ，实现 了能量 的梯级 循环 、天然气直接膨胀和氨水混合物Rankine循环 利用 ，有效提高了LNG冷能利用 的炯效率 。 一 、 利用 LNG冷能与工业余热的 能量梯级利用新流程 以中低温余热为热源 的LNG冷能利用发 电方 式主要有 ：直接膨胀法 、中间载热体的Rankine循环 法和氮气 Brayton循环法_4]。这几种方式都不能 将LNG高温级的显热冷量充分有效利用，从而使这 部分冷能随海水或废热被舍弃 ，造成了很大的浪费。 E一3 氨水混合物是非共沸混合物，其气化过程 中温 图 1 基于氦气 Brayton循环 的能量梯级利用流程图 *本文受到陕西省科技攻关项 目的资助 (编号 ：2002K08一G9)。 作者简介：夏侯国伟，1963年生，副教授。联系人：张早校。地址：(710049)陕西省西安市西安交通大学能源与动力工程 学院。电话 ：(029E-mail：zhangzx@mail．竭tu．edu．cn · 112 ·