LNG 冷能利用方式液化自然气(Liquefied Natural Gas，简称 LNG)是在温度约 -162C、以液态形式存在的自然气。通常 LNG 需要重气化为气态自然气才能获得利用。LNG 气化时释放的冷能大约为 840kJ/kg。一座 300 万吨/年的 LNG 接收站，假设 LNG 连续均匀气化，释放的冷能大约为 80MW。因此，LNG 蕴涵的冷能是格外巨大的，回收这局部能量具有可观的经济、社会和环境效益。一、LNG 冷能利用方式所谓冷能，实际上指的是在自然条件下，可以利用肯定温差所得到的能量。依据工程热力学原理，利用这种温差就可以获得有用的能量，这种能量称之为冷能。LNG 冷能利用方式主要有冷能发电、冷能空分、制取液态 CO2 或干冰、冷藏仓库或制冰、轻烃分别、空调、海水淡化、低温粉碎等。1 / 6(一)冷能发电利用 LNG 冷能发电是较为颖的能源利用方式，技术相比照较成熟，能够大规模利用 LNG 冷能。利用LNG 冷能发电的系统主要有:直接膨胀法、二次冷媒法、联合法等。1、直接膨胀法。将储罐内的LNG 抽出并加压，然后以海 水为热源使之受热气化，再送至膨胀机中做功，从而产生电能。从膨胀机出来的自然气再依据要求调整其温度和压力，最终送至自然气用户。直接膨胀法原理简洁、投资少，但是 LNG 冷 能利用率很低，只有24%左右。因此，该方法主要与其他冷 能利用方案综合使用。2、二次冷媒法。二次冷媒法利用中间冷媒的朗肯循环回收 LNG 冷能进行发电。将低温 LNG 的冷量转移到冷媒上，冷媒在温差的作用下进展蒸汽动力循环，从而做功产生电能。应用二次冷媒法进展冷能发电的关键是冷媒的选择。常用的冷媒 主要有甲烷、乙烷、丙烷等单组分，也可以承受它们的混合物。这种方法对 LNG 冷能的利用效率要优于直接膨胀法。3、联合法。联合法将直接膨胀法与二次冷媒法相结合，可以大大提高冷能利用率，一般可保持在 50%左右。日本投入实际使用的 LNG 冷能发电项目大多承受这种方式。冷能发电是一种兴无污染的发电方式，这种方法对LNG 冷能的回收效率格外低，仅相当于制备LNG 耗用的 5%，但是具有流程短、占地面积少、投资小、易于实施、无污染等优点，所以在其他冷能利用方式难以实现的状况下，可优先考虑冷能发电。(二)空气分别目前，工业上所用的氧气和氮气绝大局部是通过分别冷却液化后的空气获得的，因此 LNG 可以为空气液化供给冷量，然后通过相应的工艺将液化空气分别生产液氧、液氮和液氩。传统空气分别工艺中液化空气所需要的冷能是利用制冷机和组合膨胀机产生的，而 LNG 冷能空分装置可以直接利用 LNG 的冷能，不需要额外的制冷设备。因此，利用LNG 的冷能进展空气分别相比传统工艺，不仅可以减少投资、简化工艺流程，还可以节约大量电能降低液氮、液氧和液氩的生产本钱。此类工程在日本成功运营近 20 年，比传统工艺耗电降低 50%以上，耗水降低 70%，节能效果显著，被认为是最有效的 LNG 冷能利用方式。国内首个 LNG 冷能空分工程与福建莆田 LNG 接收站配套，于 2023 年10 月投产，投资 3.1 亿。该冷能空分工程每天可以生产液氧 300 吨、液氮 300吨、液氩 10 吨。很多其他的 LNG 接收站也已建成或在建与之配套的冷能空分工程。(三)冷冻、冷藏库LNG 接收站一般都建在港口四周，建设与之配套的冷冻、冷藏库，可以便利海产品及其他鲜活食品的保鲜储存。将 LNG 冷能作为冷库的冷源，不仅可以简化制冷工艺，还可以大幅削减冷库的建设和运行费用，节约 1/3 以上的电力。杏坛 LNG 卫星站冷能用于冷库制冷的工程已建成投产，冷库主要的经营范围是水产品的加工及储存，库容总量为 3000 吨，含有-30C 冷冻库和-15C 贮存库，是中国小型液化自然气卫星站成功应用冷能的第一个实例。(四)制取液态 CO2 或干冰液态 CO2 是 CO2 气体经过提纯，然后加压压缩使之液化得到的。传统的制取液态 CO2 的工艺是将 CO2 压缩至 2.5 3.0MPa，然后利用制冷设备将其冷却，最终使之液化。利用 LNG 冷能液化 CO2，则很简洁从 LNG 中获得冷却和液化 CO2 所要的低温，而且 CO2 只需压缩到 0.9MPa 左右。与传统的液化工艺相比，量消耗也降低为原来的 30% 40%。用 LNG 冷能液化CO2 纯度较高，可达 99.99%，并且投资费用可 削减 10%。利用LNG 的冷能制取液态 CO2 或干冰通常是以化工厂的副产品 CO2 为原料，这样就可以实现化工厂等高 CO2 排放的企业实现变废为宝。(五) 低温粉碎利用 LNG 冷能进展低温粉碎是间接利用 LNG 冷能的一种方式，先将LNG 冷能用于空气分别，然后应用空气分别生产的液氮进展低温粉碎，间接利用了 LNG 的冷能。一些常温下难以粉碎的物质如塑料、合成橡胶、金属等具有低温脆性，在低温下能把这些物质裂开成微小的可分别的微粒，且不存在微粒爆炸和气味污染。低温粉碎一般可用于工业废弃物、食品和医药类物质、合成橡胶、城市垃圾等。二、LNG 冷能利用进展前景(一)LNG冷能梯级利用任何单一的 LNG 冷能利用方案都无法充分利用 LNG 的冷 量，LNG 冷能利用效率很低。此外，不同温度的冷能价值相 差很大，不同冷能利用方式所需温度也不同。所以，LNG 冷能利用不仅要留意冷能利用率，还要看冷能利用的品位和质 量，应当把握“温度对口、梯级利用”的综合利用原则。只有这样，才能最大限度的利用 LNG 冷能，实现经济效益的最大化。因此，LNG 冷能用户应当是由多个冷能利用工程形成的产业群，冷能的梯级利用将会形成一个的产业链。LNG 冷能的梯级利用，往往涉及跨度很大的多个领域和 行业，各冷能利用工程之间相互影响和制约，所以应当将冷能利用工程纳入 LNG 接收站的总体规划，并与 LNG 接收站协同设计。华南理工大学华贲教授等提出可考虑将多种 LNG 冷能 利用工程建成联合企业的冷能工业园区，并将其与 LNG接收站一体化建设。他们还初步制订了唐山 LNG 冷能利用规划，形成以 LNG冷能为依托，以空分、伴生气轻烃分别和冷媒循 环系统为纽带，集成炼油厂、乙烯厂、钢铁厂以及其他重化工业、油田伴生气资源优化利用和CO2 沉积等产业统筹进展的格局。(二) 蓄冷技术LNG 的气化过程与 LNG 冷能利用过程在空间和时间上的不同步问题是LNG 冷能迄今没有实现大规模集成利用的主要缘由。为此，一些专家争论利用一些相变物质作为蓄冷剂存储 LNG 冷能，实现 LNG 冷能在时间和空间跨度上的供给。原理如下:当 LNG 冷能充裕时，蓄冷剂吸取冷量而凝固;当 LNG冷能供给缺乏时，蓄冷剂溶解，从而释放出冷量。蓄冷剂的开发是蓄冷技术的关键。作为蓄冷剂的相变物质 要求具有较高的相变潜热、适宜的相变温度、较大的热导率和 密度、无相分别现象以及廉价易得等特性。