动力系统利用液化天然气冷能的节能减排分析

针对动力系统CO₂减排能耗过高的问题,将液化天然气（LNG）的冷能集成用于空气分离制氧和CO₂近零排放动力循环的CO₂捕集,提出了一种利用LNG冷能的CO₂近零排放动力系统设计方案。研究结果表明：空分装置利用LNG冷能生产高压氧气、液氮和液氩等产品,生产能耗比传统空分装置降低57.6％,CO₂近零排放动力循环的火用效率可从52%提高至55.9％。同时,建立了CO₂近零排放动力系统利用LNG冷能的节能减排效益的数学模型,并对动力系统参数进行了分析。以一个进口量为3.0×10⁶ t·a^-1的接收站为例,CO₂近零排放动力系统利用接收站的LNG冷能每年可节省用电2.78×10⁸ kW·h,减少排放CO₂约3.87×10⁵ t·a^-1,经济效益可达到2.19亿元·a^-1。     

一种发电和天然气再液化相结合的LNG冷能利用系统

针对冷能回收再利用问题,提出了一种结合LNG和燃煤废气发电与天然气再液化的冷能利用系统并对系统进行了改进。对原系统和系统改进部分进行了热力学计算,详细分析了蒸发压力、蒸发温度对系统热力性能的影响,分析了天然气液化率对系统净输出功的影响,确定了发电循环的最佳蒸发压力、蒸发温度及天然气液化率的范围。结果表明：以回收1000 kg·h^-1的LNG冷量（火用）计算,发电系统最大净输出功为69.6 kW·h,系统冷（火用）回收效率为41.43%;液化系统LNG液化率最大值为24%;系统改进后,发电系统净输出功和冷（火用）回收效率提高了17.85%,液化系统LNG液化率提高至28%。为日后LNG气化供气过程中的冷能利用提供一种新的思路。     

LNG动力渔船的冷能利用技术初探

液化天然气(LNG)动力渔船推广前景广阔,为提高其LNG冷能的利用效率,对比分析了在船舶上利用LNG冷能的冷库和发电两种方案的利弊,并在此基础上提出了一种新的LNG冷能利用系统。通过热力学分析,获得了不同有机朗肯循环(ORC)冷凝温度、蒸发温度和载冷剂出口温度条件下系统的冷能利用率及效率。分析结果表明,系统冷能利用率随朗肯循环冷凝温度的降低、蒸发温度的升高而有显著提高;随载冷剂出口温度升高,系统冷能利用率稍有提高,但载冷剂流量显著增大。该系统冷能利用率及效率最大值分别达200.1%和28.6%,可实现LNG冷能利用率的大幅提升,节能效果显著。     

LNG冷能发电工艺流程选择的研究

液化天然气(Liquefied NaturalGas,简称LNG)蕴含着大量的冷能。发电是冷能利用的一种方式之一。本文以中海油某公司LNG冷能发电项目作为优化对象,采用石油化工模拟软件Aspen HYSYS从净发电量和装置投资经济性两个方面对不同发电工艺流程进行了对比,并对低温Rankine循环工艺流程进行了参数优化。结果表明：Rankine循环发电流程冷能利用率及经济性综合指标优于其它流程;通过对低温Rankine循环流程进行工艺参数优化得出,膨胀后压力变化对净发电量的影响程度高于膨胀前压力变化对净发电量的影响;系统净发电量随着膨胀后压力的增加,呈现先增加后降低的趋势。     

一种发电和天然气再液化相结合的LNG冷能利用系统

针对冷能回收再利用问题,提出了一种结合LNG和燃煤废气发电与天然气再液化的冷能利用系统并对系统进行了改进。对原系统和系统改进部分进行了热力学计算,详细分析了蒸发压力、蒸发温度对系统热力性能的影响,分析了天然气液化率对系统净输出功的影响,确定了发电循环的最佳蒸发压力、蒸发温度及天然气液化率的范围。结果表明:以回收1000 kg·h~(-1)的LNG冷量计算,发电系统最大净输出功为69.6 k W·h,系统冷回收效率为41.43%;液化系统LNG液化率最大值为24%;系统改进后,发电系统净输出功和冷回收效率提高了17.85%,液化系统LNG液化率提高至28%。为日后LNG气化供气过程中的冷能利用提供一种新的思路。     

LNG动力船冷能梯级利用方案设计与优化

LNG动力船冷能的合理利用,对节能降耗具有重要意义。结合LNG动力船对惰性气体、电能、冷能等能源的需求,将LNG冷能进行发电、空气分离、海水淡化、冷冻冷藏、空调等分布式梯级利用。设计了3套梯级利用方案,并利用Aspen Plus软件对该3种方案进行了模拟优化。采用火用分析法对模拟结果进行分析,确定了火用效率最高的冷能利用方案。该方案中冷能梯级利用顺序为空气分离、冷能发电、海水淡化、空调、高温冷库,系统的火用效率达到34.59%。LNG动力船冷能梯级利用的研究为能量的高效利用提供了理论指导。     

以冷媒为介质的液化天然气冷能利用系统

介绍了一种以冷媒为介质的液化天然气(LNG)冷能利用系统(简称冷媒系统).该系统先利用冷媒在接收站内同LNG换热回收冷能,再将携带冷能的冷媒输送到接收站外供给冷能用户使用.并且设置冷媒储罐,通过调节与LNG换热的冷媒量来平衡LNG气化量的昼夜波动,而且可以比较平稳地向冷能用户提供冷能.以1个进口量为300万t/a的LNG接收站为例进行分析,采用冷媒系统可将LNG的冷能利用率从32.0%提高至61.9%,但LNG冷能利用的<火用>损比直接利用LNG冷能的方式大.     

液化天然气冷能用于Stirling热机初探

从冷量和冷量（火用）的角度对液化天然气（LNG）冷能进行阐述,把LNG冷能回收方式分为冷量回收与动力回收。在利用LNG与环境大温差方面,提出采用斯特林热机利用LNG冷量（火用）,并介绍了其基本工作原理。计算了新方案的热力性能,并与目前LNG冷能动力回收常用方案比较。结果表明：斯特林热机系统回收LNG冷能具有明显优势,开展LNG冷能回收与斯特林热机综合技术研究具有重要价值。     

基于液化天然气接收站的冷能发电简析

介绍了液化天然气（LNG）冷能发电技术国内外发展状况,对国内外LNG冷能发电工艺进行了分类与总结,结合我国LNG接收站的技术特点,探讨了LNG冷能发电项目的经济性,并对发展LNG冷能发电项目给出了意见与建议。     

液化天然气冷能利用

随着液化天然气(LNG)使用规模的不断扩大,LNG的冷能利用市场前景巨大。文章介绍了天然气冷能利用原理及LNG冷能在空气分离、轻烃分离、发电、冷冻冷藏、冷能的梯级利用等方面的利用的相关技术,并讨论了如何进行LNG冷能的梯级利用。     

Simulation and optimization of multi-component organic Rankine cycle integrated with post-combustion capture process

A multi-component working fluid organic Rankine cycle (ORC) with advanced configuration is proposed and optimized in this paper. The proposed ORC utilizes the wasted heat of a CO₂ capture process as a heat source, and waste heat utilization is optimized through heat integration. The ORC employs advanced configurations: multi component working fluid, a cold energy recuperating in multi stream cryogenic heat exchanger (MSCHE), and a vapor recondensation process (VRP), thus, its power generation efficiency is much higher than that of conventional ORCs that utilize wasted heat. Process optimization is achieved through exergy evaluation. The results indicate that the proposed cycle is able to produce 304 kJ per kg liquefied natural gas (LNG), and its corresponding second-law efficiency is approximately 46.2%. With the power generation of the ORC, the power de-rate caused by the CO₂ capture process installation is completely compensated and produces more electricity compared with the original power plant.     

液化天然气冷能回收混合动力循环参数分析

提出了以氨水为工质的朗肯循环、燃气动力循环和液化天然气循环组成的混合动力循环系统,用于液化天然气冷能回收。建立了混合动力循环中换热和动力设备的能量平衡方程和可用能平衡方程,并以朗肯循环冷凝温度、朗肯循环透平进出口压力、液化天然气循环透平进出口压力为关键参数,分析了上述关键参数对混合动力循环热效率和可用能效率的影响。分析结果表明,混合动力循环热效率和可用能效率随朗肯循环冷凝温度升高、朗肯循环透平进口压力和液化天然气循环透平进口压力增大而提高,随朗肯循环透平出口压力和液化天然气循环透平出口压力增大而降低。     

利用LNG冷能的有机朗肯循环系统的工质研究和变工况性能分析

以LNG冷能和废热源驱动的有机朗肯循环可以提高系统的能源利用率。通过流程模拟软件HYSYS对使用不同工质的朗肯循环系统进行了模拟分析,结果表明,丙烷是用于低温朗肯循环最合适的工质。循环工质的蒸发温度高低对系统的净输出功及效率影响较为明显,废热烟气的流量或温度的提升有助于改善系统的性能。选定一个合适的冷凝温度,既能保证系统单位质量LNG所能输出的净功在一个合理的范围内,又可以改善系统效率。     

低温位废热回收与液化天然气冷能利用的集成研究

Two novel thermal cycles based on Brayton cycle and Rankine cycle are proposed, respectively, which integrate the recovery of low-level waste heat and Liquefied Nature Gas （LNG） cold energy utilization for power generation. Cascade utilization of energy is realized in the two thermal cycles, where low-level waste heat,low-temperature exergy and pressure exergy of LNG are utilized efficiently through the system synthesis. The simulations are carried out using the commercial Aspen Plus 10.2, and the results are analyzed. Compared with the conventional Brayton cycle and Rankine cycle, the two novel cycles bring 60.94% and 60% in exergy efficiency, respectively and 53.08% and 52.31% in thermal efficiency, respectively.     

以燃煤废气为热源的LNG冷能三级利用系统

随着化石燃料的日益枯竭,回收工业过程中产生的低温余热已成为一种利用能源的重要方式,针对能量回收再利用的问题,将低温燃煤废气（70℃）及LNG（-162℃）冷能进行联合利用,以朗肯循环为基础,设计了一种可以在发电的同时,对CO₂进行液化的LNG冷能三级式利用系统。详细分析了膨胀机入口压力和温度对LNG冷能三级式利用系统热力性能的影响,确定了循环参数,利用HYSYS进行模拟计算,并与之相对应的LNG冷能二级式利用系统进行比较。结果表明：设计的三级式系统发电单元的热效率及（火用）效率较二级式系统分别提升了57.74%及36.67%;三级式系统总净输出功较二级式系统提升了61.16%,按90%发电效率,0.5元/（kW·h）电价计算,三级式系统每年可带来约52万元的经济效益,CO₂液化量为1580kg/h,每年可减排约CO₂ 1.365×10⁴t,具有可观的经济效益和较好的减排效果。     

25000 t LNG燃料动力化学品船能量利用系统的设计及优化分析

以25000 t LNG燃料动力化学品船为研究对象,在分析及评估原船废气余热利用系统以及高温冷却水系统用能水平基础上,针对船舶发电、海水淡化、冷库及空调等需求,综合考虑原船余热资源及未加以利用的LNG冷能,以加装废气动力涡轮、LNG冷能ORC发电、冷冻法海水淡化及设置高低温冷库与空调系统等方式组合提出了五种能量系统梯级利用方案。通过HYSYS软件模拟计算和对比分析,从（火用）效率及经济性两个方面对各方案进行了评估。结果表明,诸方案中以低温冷库+高温冷库+空调系统经济性最好,所形成的新设计系统经优化后（火用）效率可提高至62.87%,每年经济收益可达1227.85万元。