冷能利用

日前，从中海油旗下的海油发展石化分公司传出消息，由该公司LNG(液化天然气)冷能项目组牵头研究的利用LNG冷能进行空气分离的方法学，在德国波恩召开的联合国CDM方法学理事会第44会议上获得审议通过，接下来将由联合国CDM执行理事会（EB）批准执行。华南理工大学天然气利用中心主任华贲教授在接受《中国能源报》记者采访时说，利用LNG冷能进行空气分离减排二氧化碳CDM方法学的获批，使利用LNG气化过程冷能不仅可以获得直接的节能和经济效益，而且通过CDM交易获得另一笔经济收益。这将进一步促进我国正在规划建设的十几个大型LNG接受站和数百个LNG卫星气化站同步规划和建设冷能利用设施，提高LNG冷能回收利用率。或将助推国内LNG冷能业发展据介绍，方法学是将节能减排纳入清洁发展机制(CDM)的一种国际通行的计算方法。上述方法学的获批将LNG冷能利用节能减排纳入二氧化碳减排统计范畴，并且这些碳排放可以在世界范围内进行核算和交易。此前在LNG冷能利用领域并没有获批的方法学。LNG是天然气经净化、液化而成的-162℃低温液体混合物。当1吨LNG在1个标准大气压下汽化时，约可放出230kWh从-162℃到5℃的冷量。一个300万吨/年的LNG接收站扣除消耗于高压外输气体的压力能后可利用的冷功率为65MW，折合电能约为10亿kWh。目前，我国LNG进口量已达1000万吨/年，可利用冷能折合为电能约为33亿kWh/年，如果将这些冷能加以利用，相当于减少二氧化碳排放34万吨，按照国际一级市场每吨8欧元售价计算，每年能额外获得二氧化碳减排资金约272万欧元(约合人民币2320万元)。中投顾问能源行业研究员周修杰对《中国能源报》记者说，中海油利用LNG冷能进行空气分离学获得联合国批准，将对促进我国节能减排、发展循环经济、提高资源利用率作用巨大。未来我国进口LNG量将会逐渐增加，如果能充分利用LNG冷能，不仅能够获得需要的产品，还能对环境保护产生重要作用。LNG冷能本身既是能源又是财富事实上，如果没有这部分碳减排收益，LNG的冷能本身也是一笔宝贵的财富和能源。LNG在液化厂制造的时候消耗大量的电能，在气化的时候这些冷能要释放出来，约为860—830kJ/kg，按照0.7元/kWh的电价用于深冷项目计算，-162℃LNG冷能的价值约420元/吨。华贲说，如果下游市场能够充分安排，大规模LNG项目冷能有可能在相当大程度上被利用。目前按照规划，LNG冷能可利用的方式有：转化为管道输送的压力能（LNG需要用泵提高压力后气化外送，这样部分冷能就会转化为压力能）、油田伴生气和LNG中所含的轻烃分离、发电、空气分离、废橡胶低温粉碎、干冰、冷库、制冰、空调等。这样70%以上的冷能就可获得利用。他举例，经可行性研究表明，一个350万吨/年的LNG项目，如果其冷能能够达到充分利用，其总经济效益可达4亿元/年。按预测，到本世纪中叶，若中国消耗天然气5000亿m3/年，其中进口LNG1000亿m3/年（7700万吨/年计），可用冷能折电257亿kWh/年；相当于一个600万kW电站的年发电量。此外，中国还有许多小型罐箱运输的LNG卫星气化站，和遍布全国的高压天然气管网分输到各个中、低压管网的终端用户时可利用的压力差能量，这些都是宝贵的能源和财富。产业发展尚在初期目前世界上的LNG冷能利用项目大都是单一用户，很少有多用户集成的项目。迄今只有20%的LNG冷能安排利用，冷能利用量仅占LNG冷能总量的8%。LNG冷能利用的项目在我国也很少。国内首个LNG冷能综合利用项目——中海石油空气化工产品（福建）有限公司冷能空气分离项目已经在福建莆田建成投产。该项目以空气为原料，以LNG冷能为主要能源，设计能力为每天生产液氧300吨、液氮300吨、液氩10吨。广东顺德港华燃气有限公司在顺德的杏坛LNG卫星站冷能用于冷库（-30℃冷冻库和-15℃储藏库，库容总量为3000吨）的项目也已建成投运。该公司供气运行部经理刘宗斌表示，还计划将冷库扩建至8000—9000吨，并计划开展冷加工业务。另据介绍，唐山曹妃甸、江苏如东洋口港、宁波北仑的冷能利用项目也提上了建设日程。关键技术已获突破冷能的利用，不仅要以利用过程中能量回收量的多少为依据，还要看能量利用的品位，应当把握温度对口、梯级利用的总能系统原则。按照科学用能的原则，-162℃的LNG冷能应当依照轻烃分离、空气分离、废轮胎低温粉碎、干冰、冷库、制冰、燃气轮机近气冷却等各种冷用户所需温位的高低，实行“温度对口、梯级利用”。只有这样，才能获得最大的能量利用和经济效益。因此，LNG冷量用户是一个产业群，冷能的梯级利用将会形成一个新的产业链。但是目前的LNG接收站基本都是用海水加热，用加热炉做为补充热源，不但没有利用这些冷能，而且对环境造成了污染。另外，在技术上存在两个关健问题，一是LNG气化进入下游管网与同时利用冷能存在空间和时间不同步的问题。时间上，LNG的气化要根据下游用户的使用的峰、谷负荷来调整不同时段气化量，而冷能利用的产业对于冷能需求的时间特性显然与天然气用户的峰、谷负荷时间特性不同。空间上，接收站只需考虑码头、LNG储罐、气化设施等即可，占地面积并不大。而上述冷能利用产业群的占地面积加起来比接收站大得多，并且低温冷量的经济输送距离只能在公里之内，因此LNG能利用的下游产业链与接收站必须靠近。由于受到用地和冷量输送等限制，接收站一旦建成后再想集成利用LNG冷能和构建相关产业将十分困难。目前，以华贲为首的研发团队已经研究出了冷媒循环存储技术，并已形成专利。这样，时间、空间不同步的矛盾便可以解决。另外，“经大量研究，我们认为采用板翅式换热器、低传热温差的工艺流程将能较好地实现温度对口、梯级利用，尽可能提高冷量的回收率。”华贲说。他还指出，按目前已经完成的规划，LNG冷能综合利用率将可达到70%以上；有效能利用率也能争取达到30—40%。假以时日，我国大规模利用LNG冷能的产业链必将会蓬勃发展。