LNG:n kylmäenergian käyttötavat
Maakaasulla on puhtaana ja tehokkaana energialähteenä merkittävä rooli ilmansaasteiden hallinnassa Kiinassa. Viime vuosina maakaasun kulutus Kiinassa on kasvanut nopeasti. Nestemäinen maakaasu (LNG), joka on maakaasun nestemäinen muoto, muodostuu, kun maakaasu puhdistetaan ja jäähdytetään -162 asteeseen, jolloin sen tilavuus pienenee 1/600:aan sen alkuperäisestä koosta. LNG:n läsnäolo lisää maakaasun varastoinnin, kuljetuksen ja käytön joustavuutta ja laajentaa maakaasusovellusten valikoimaa. Yhden LNG-tonnin tuotantolaitos kuluttaa sähköä noin 850 kWh. LNG:n höyrystymisen aikana vapautuu huomattava määrä kylmäenergiaa, noin 830-860 kJ/kg, mikä tuottaa teoriassa noin 230 kWh käyttökelpoista jäähdytysenergiaa LNG-tonnia kohden lämmönvaihtohöyrystyksen kautta. Normaalioloissa tämä kylmä energia kuitenkin usein hukkaan LNG-höyrystimissä, mikä johtaa merkittävään energiahukkaan ja ympäristön saastumiseen. Tämän kylmän energian talteenotto ei ainoastaan hyödynnä energiaa tehokkaasti, vaan myös vähentää mekaanisen jäähdytyksen huomattavaa sähkönkulutusta, mikä johtaa huomattaviin taloudellisiin ja sosiaalisiin hyötyihin. Siksi LNG:n kylmäenergian hyödyntäminen on herättänyt laajaa tutkijoiden huomiota sekä kotimaassa että kansainvälisesti.
1. LNG:n kylmäenergian käyttösovellukset
1.1 LNG-kylmäenergian ensisijaiset käyttömenetelmät
LNG:n kylmäenergian hyödyntäminen sisältää yleensä kaksi päätapaa: suora ja epäsuora hyödyntäminen. Suora hyötykäyttö keskittyy ensisijaisesti matalan lämpötilan sähköntuotantoon, ilmanerotukseen, kuivajään valmistukseen, kevyen hiilivetyjen erotukseen, erittäin matalan lämpötilan jäähdytykseen, meriveden suolanpoistoon, autojen ilmastointiin, matalan lämpötilan jalostukseen, viljelyyn jne. Epäsuoraan hyödyntämiseen liittyy kylmän LNG:n käyttö. energiaa nestemäisen typen tai nestemäisen hapen tuottamiseen, joita sitten käytetään erilaisiin prosesseihin, kuten matalan lämpötilan jauhamiseen, matalan lämpötilan bioteknologiaan ja jäteveden käsittelyyn.
1.2 LNG:n kylmäenergian hyödyntämisen näkymät
Maakaasun kulutuksen kysynnän kasvaessa ja maakaasun tuonnin lisääntyessä Kiinassa LNG-tuonti muodostaa huomattavan osan. Vuoteen 2020 mennessä Kiinan maakaasumarkkinoiden kysynnän ja tarjonnan eron odotetaan nousevan 141,5 miljoonaan tonniin. Tämän kuilun kuromiseksi on odotettavissa, että Kiinan LNG-tuonti lisääntyy entisestään, mikä luo valoisan tulevaisuuden LNG:n kylmäenergian hyödyntämistekniikoille. Tällä hetkellä LNG:n kylmäenergian talteenottotekniikka on saanut laajaa huomiota hallituksilta ja yrityksiltä maailmanlaajuisesti, ja suurten LNG:n vastaanottoterminaalien määrä kasvaa maailmanlaajuisesti. Japani on maailman johtava LNG:n kylmäenergian hyödyntämisteknologiassa matalan lämpötilan sähköntuotannon, ilmanerotuksen, nesteytetyn hiilidioksidin, kuivajään valmistuksen ja matalan lämpötilan kylmävarastointitekniikoiden ansiosta, jotka saavuttavat kansainvälisen edistyneen tason ja saavuttavat LNG:n kylmän energian käyttöasteen. noin 20 %-30%. Kiinan nesteytetyn maakaasun kylmäenergian hyödyntämisteknologia aloitettiin suhteellisen myöhään, ja sen kehitys on vielä kypsää, eikä kokonaiskäyttöaste ole korkea. Yritykset, kuten China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) ovat kuitenkin edistyneet merkittävästi LNG:n kylmäenergian hyödyntämiseen liittyvillä teknisillä alueilla, mikä osoittaa kilpailukykyä kansainvälisten kollegoiden keskuudessa. China National Petroleum Corporation (CNPC) ja China Petroleum & Chemical Corporation (Sinopec) tehostavat myös LNG:n kylmäenergian hyödyntämisteknologiaa koskevaa tutkimus- ja kehitystyötään, ja niillä on tiettyjä etuja kuromalla kiinni. Tulevina vuosikymmeninä LNG-kylmäenergian hyödyntämisteknologian kehittämisellä on suuri merkitys Kiinan kokonaisvaltaiselle energiankäytölle.
1.3 Kylmän energian käyttömenetelmien vertailu
Taulukossa 3 on yhteenveto LNG:n kylmäenergian tärkeimmistä käyttötavoista ja analysoidaan niiden edut, haitat ja kylmäenergian tarpeet, mikä auttaa valitsemaan sopivia kylmäenergian hyödyntämismenetelmiä paikallisten olosuhteiden perusteella.
2. Tutkimuksen edistyminen kotimaisessa ja kansainvälisessä nesteytetyn maakaasun kylmän energian hyödyntämisessä
Oli kyseessä sitten LNG:n kylmäenergian suora tai epäsuora hyödyntäminen, se sisältää LNG:n kylmäenergian talteenoton ja hyödyntämisen yhdellä lähestymistavalla, mikä ei termodynaamisesta näkökulmasta pysty täysin hyödyntämään LNG:n kylmäenergiaa, mikä johtaa merkittäviin hävikkiin. Tällä hetkellä monet alan asiantuntijat ehdottavat useiden talteenottomenetelmien integrointia LNG-kylmän energian hyötysuhteen parantamiseksi.
2.1 LNG-kylmäenergia, jota käytetään jäävaraston ilmastoinnissa
Chen Qiuxiong et ai. kehitti teknologian, joka yhdistää nesteytetyn maakaasun kylmäenergian jäävarastoiviin ilmastointijärjestelmiin. Tämä tekniikka varastoi LNG:n höyrystyessä vapautuvan kylmän energian jäävarastoon, jota käytetään sitten jäähdyttämiseen lämmönvaihdon kautta ilmastoinnin kiertoveteen, mikä vähentää tehokkaasti sähkön huipputarvetta ja tasapainottaa tehokuormia, mikä säästää merkittävästi käyttäjien sähkökustannuksia. . Lin Yuan ehdotti kaksivaiheista kylmäaineen lämmönsiirtoprosessia nesteytetyn maakaasun kylmäenergian käyttämiseksi jäävaraston ilmastoinnissa. Ensimmäisen ja toisen vaiheen kylmäaineena käytetään R404a:ta ja 30 % etyleeniglykoliliuosta, joiden hyötysuhteet ovat 30,88 % ja 43.86 % kahdelle lämmönvaihtimelle. Analyysin perusteella on selvää, että häviön pääasiallinen syy on suuri lämpötilaero lämmönvaihdon aikana. Kirjoittajat optimoivat prosessia edelleen lämmönvaihdon lämpötilaerojen pienentämisen näkökulmasta.
2.2 LNG-kylmäenergia, jota käytetään ilmanerotuksessa
Xia Hongyan et ai. ehdotettiin LNG:n kylmäenergian käyttöä ilmanerotuslaitteisiin, pääasiassa käyttämällä nesteytetyn maakaasun kylmäenergiaa korvaamaan paisuntamekanismin jäähdytyskierto. LNG:n matalan lämpötilan kylmäenergiaa käytetään korkeapaineisen typpikaasun nesteyttämiseen, kun taas ympäristön lämpötilan kylmäenergia johdetaan eteeniglykolijäähdytysvesijärjestelmään. Tämä LNG-kylmän energian ilmanerotuslaitteisto säästää 50 % enemmän energiaa kuin perinteiset ilmanerotuslaitteet, ja sillä on ilmeisiä energiaa ja vettä säästäviä vaikutuksia tukevaan kiertävään jäähdytysvesijärjestelmään. Wei Linrui et ai. ehdotti järjestelmää, jossa käytetään nestemäistä typpeä kylmäaineena erotusyksikön jäähdyttämiseen, LNG-ilmanerotusyksikön jatkuvan toiminnan ylläpitämiseksi, mikä ratkaisee kaasun kysynnän vaihtelusta eri aikoina ja vuodenaikoina aiheutuvien toistuvien seisokkien ongelman sekä vertaa ja analysoi taloudellista tilannetta. Nestemäisen typen käytön edut jatkuvaan toiminnan ylläpitoon verrattuna suoriin sammutuksiin ja uudelleenkäynnistyksiin.
2.3 LNG-kylmäenergia, jota käytetään kylmävarastoissa
Yang Chun et ai. ehdotti nesteytetyn maakaasun (LNG) kylmäenergian hyödyntämislaitetta kylmävarastointi- ja jäähdytysvesikelkoihin, joka koostuu kolmesta järjestelmästä: LNG-höyrystysjärjestelmä, kylmäaineen kiertojärjestelmä ja kylmän veden tuotantojärjestelmä. LNG siirtää kylmäenergiansa kylmäaineeseen höyrystysjärjestelmän kautta, jonka jälkeen kylmäaine käyttää kylmää energiaa kylmävarastointiin ja toimittaa sen kylmään veteen jäähdytysvesijärjestelmän kautta. Kylmäaine käsittelee LNG:n kaasutuksen ja käytön asynkronista luonnetta ajan ja tilan suhteen. Xiao Fang et ai. parannettiin LNG-kylmäenergian hyödyntämisprosessia kylmävarastojen jäähdytysteknologiassa, mikä ratkaisi riittämättömän LNG-kylmäenergian saannin ja riittämättömän kylmäaineen jäähdytyskapasiteetin, kun maakaasun käyttäjien kysyntä on vähäistä. He vertasivat LNG-kylmäenergian jäähdytystekniikkaa perinteiseen kylmävarastojen sähköiseen kompressiojäähdytystekniikkaan ja päättelivät, että edellinen on kustannustehokkaampi, sillä on korkeampi prosessitehokkuus, lyhyempi investointien takaisinmaksuaika ja alhaisemmat käyttökustannukset. La Rocca tutki teollisuuslaitosta, joka käyttää nesteytetyn maakaasun kylmäenergiaa maataloustuotteiden pakastamiseen supermarketeissa ja pystyy säätämään ilmaa. Se tarjoaa konseptisuunnittelun, termodynaamisen analyysin ja taloudellisen analyysin sen toteutettavuudesta, soveltuvuudesta ja kannattavuudesta, tarjoten uuden lähestymistavan tehokkaaseen hyödyntämiseen. LNG-kylmäenergiasta.
2.4 Polttoainealuksissa käytetty nesteytetyn maakaasun kylmäenergia
Du Lingguang sovelsi LNG-kylmäenergiaa merirahdin jäähdytykseen yhdistämällä kylmävarastoteknologian pakastelastin jäähdytysteknologiaan, vähentäen laivojen jäähdytysjärjestelmien alkuinvestointeja, ottamalla talteen LNG-kylmäenergiaa ja vähentäen
merirahdin jäähdytyskustannukset. Tian Kun et ai. suunnitellut ja kehittänyt kattavan laivojen nesteytetyn maakaasun kylmäenergian käyttöjärjestelmän, joka perustuu "lämpötilan sovituksen, kaskadikäytön" periaatteeseen, jossa käytetään LNG-kylmää energiaa kylmävarastointiin ja kylmän veden ilmastointiin sekä kondensaatiomenetelmän tai suoran tuotantomenetelmän valinta BOG:lle. generaattoreiden ja polttomoottoreiden avautumistilaan perustuva käsittely. Tämä järjestelmä hyödyntää täysin nesteytetyn maakaasun kaasutuksen tuottamaa kylmäenergiaa ja vähentää laivojen jäähdyttämiseen tarvittavaa polttoainetta, mikä vähentää merkittävästi painejäähdytyslaitteiden toiminnan edellyttämää sähköenergian kulutusta.
2,5 LNG-kylmäenergiaa sähköntuotannossa
Chen Liqiong et ai. tiivisti kuusi kylmän energian sähköntuotantotekniikkaa, joita on sovellettu, mukaan lukien suora laajennus, toissijaiset väliaineet, yhdistetty, sekamedian sähköntuotanto, Brayton-sykli ja kaasuturbiinien käyttö. He huomauttivat, että Brayton-syklin sähköntuotannon hyötysuhde on korkein, saavuttaen 55 %, mutta se vaatii jäähdytyslämpötilavaatimuksia. He Lei et ai. ehdotti prosessia, jossa yhdistetään LNG:n kylmäenergian Rankine-syklin sähköntuotanto ja ilmastointijäähdytys, jossa käytetään korkealaatuista kylmää energiaa sähköntuotantoon ja matalaluokkaista kylmää energiaa ilmastoinnin jäähdytykseen segmentoidun talteenoton kautta, saavutetaan LNG-kylmäenergian peräkkäinen hyötykäyttö ja parannetaan tehokkaasti kylmää. energian käytön tehokkuus.
2.6 Meriveden suolanpoistossa käytetty LNG-kylmäenergia
Huang Meibin et ai. Yhdistettiin LNG-kylmäenergia ja jäädyttävä meriveden suolanpoisto ja ehdotettiin kahta prosessivaihtoehtoa sen selvittämiseksi, tapahtuuko kylmäaineen faasimuutos: ei-faasimuutos ja vaihemuutos. Tulokset osoittivat, että ei-faasimuutosprosessi on yksinkertaisempi ja helpompi hallita, mutta sillä on suurempi kylmäaineen massavirtaus. Vaiheenmuutosprosessissa on pienempi kylmäaineen massavirtausnopeus, mutta siinä on monimutkaisempia prosesseja, laitteita ja ohjausta, ja suuremmat kaasufaasin virtausnopeudet edellyttävät suurempia kaasuputkien halkaisijoita ja vastaavasti suurempia lämmönvaihtimien kokoa. Jiang Kezhong et ai. analysoinut kattavasti kolme tällä hetkellä pääasiallista meriveden suolanpoistoteknologiaa: kalvo, tislaus ja jäädytys. He ehdottivat hybridisuolanpoistoprosessin käyttöä, nimittäin LNG:n kylmäenergiajäädytyksen yhdistämistä matalan lämpötilan tislauskalvoihin tai muihin kalvoprosesseihin, uudeksi suunnaksi LNG:n kylmäenergian hyödyntämiselle meriveden suolanpoistossa. CAO tutki meriveden epäsuoran kosketusjäädytyksen suolanpoistoprosessia LNG-kylmäenergialla, valitsi sopivat välijäähdytysaineet lämmön siirtämiseen ja tarjosi sopivimman meriveden kiteytyslämpötilan. Tulokset osoittivat, että 1 kg LNG-kylmäenergiaa pystyi tuottamaan 2 kg sulanutta jäätä ilman energiankulutusta LNG:n ja meriveden sekoitusprosessin aikana.
2.7 LNG-kylmäenergia, jota käytetään butyylikumissa
Han Junshi analysoi LNG-kylmäenergian käytön toteutettavuutta butyylikumiteollisuudessa ehdottaen kahta järjestelmää: toissijaista jäähdytystä LNG:tä ja propeenia käyttäen ja suorajäähdytystä LNG:llä. Kun järjestelmiä on vertailtu ja analysoitu tavanomaiseen eteenin ja propeenin yhdistettyyn jäähdytykseen, havaittiin, että LNG:n käyttäminen yhdessä propeenijäähdytyksen kanssa voi säästää 1100 kWh sähköä kumitonnia kohden, mikä vähentää investointikustannuksia 10 %-20 %; LNG-suorajäähdytys säästää energiaa ja säästää jopa 2000 kWh sähköä kumitonnia kohden. Chen Maochun et ai. vertaili ja analysoi kahta LNG:n, eteenin ja propeenin yhdistettyä jäähdytystä ja LNG:n ja propeenin yhdistettyä jäähdytystä koskevaa järjestelmää tavanomaiselle butyylikumitehtaalle, jonka vuosituotanto on 50 000 tonnia, ja päätteli, että jälkimmäisellä on etuja, kuten alhainen LNG:n höyrystymispaine, alhainen suunnittelupaine jäähdytyslaitteille ja pieni jalanjälki tehtaalle. Perinteisiin jäähdytysprosesseihin verrattuna se yksinkertaistaa huomattavasti jäähdytysprosessia vähemmällä prosessilaitteistolla ja pienemmillä investoinneilla, mikä vähentää julkisen suunnittelun kulutusta ja muita etuja.
2.8 LNG-kylmäenergiaa, jota käytetään raskaiden kuorma-autojen ilmastoinnissa
Wang Fang et ai. suunnitteli yhdistetyn laitteen LNG-kylmäenergian hyödyntämiseen raskaiden kuorma-autojen ilmastointijärjestelmissä, mukaan lukien LNG-sylinterit, höyrystimet, ilmastointilaitteet, jääkaapit, moottorit ja säätimet. LNG käy läpi vastavirtalämmönvaihdon höyrystimen kylmäaineen kanssa vapauttaen kylmää energiaa, minkä jälkeen siitä tulee ympäristön lämpötilassa olevaa polttoainetta, joka höyrystyy moottoriin raskaan kuorma-auton käyttöä varten. Kun kylmäaine vastaanottaa LNG:n vapauttaman kylmäenergian, sen lämpötila laskee ja kerää kylmää energiaa. Höyrystimestä poistuva matalan lämpötilan kylmäaine paineistetaan pumpulla ja se menee ilmastointilaitteen höyrystimeen, jossa kylmäenergia siirretään ohjaamoon tuulettimen kautta säätämään huonelämpötilaa. Tämän prosessin aikana kylmäaine käy läpi vain lämpötilan muutoksia ilman vaihemuutoksia. Tämä hyödyllisyysmallilaite säästää polttoainetta kompressorin käyttämiseen, ottaa talteen LNG-höyrystymisen aikana vapautuvan kylmän energian, säästää energiaa ja vähentää kulutusta, ja sen prosessi on yksinkertainen, joten sen mainostaminen ja käyttö on helppoa.
3. Outlook
LNG-kylmäenergian käyttöasteen parantaminen on keskeistä kokonaisvaltaisen energian hyödyntämisen kannalta, energiapulan paineiden lievittämisessä, energiansäästö- ja päästövähennysvaatimuksiin vastaamisessa sekä taloudellisten ja sosiaalisten hyötyjen lisäämisessä. Tällä hetkellä LNG:n kylmän energian hyötysuhde on kuitenkin yleensä alhainen yhden käyttötavan, hitaalla projektin etenemisellä ja vakavalla toteutusviiveellä. Siksi ehdotetaan seuraavia ehdotuksia:
(1) Valitse kylmän energian hyödyntämishankkeet LNG-vastaanottoasemien koon, paikallisten taloudellisten olosuhteiden ja markkinoiden kysynnän perusteella.
(2) Kehittää erityisiä prosessiteknologioita LNG-kylmän energian peräkkäiseen hyödyntämiseen LNG:n kylmän energian käyttöasteiden parantamiseksi sekä yksittäisen tehokkaan käytön että kokonaisvaltaisen peräkkäisen käytön näkökulmista.
(3) Kehittää laitteita kylmän energian keräämiseksi ja varastoimiseksi erottamaan kylmän energian talteenotto- ja käyttöprosessit kylmäaineita käyttämällä ja toimittamaan kylmää energiaa useille kylmän energian käyttäjille kylmäaineputkien kautta "lämpötilan sovituksen, kaskadikäytön" periaatteen noudattamiseksi.
(4) Lisätään kylmävarastointivälineiden tutkimusta ja kehitystä. Tällä hetkellä markkinoilla on vähän kylmäaineita, joissa ei tapahdu vaihemuutoksia lämmönvaihdon aikana LNG:n kanssa. Siksi ei-faasimuutoskylmäaineiden tutkimuksen ja kehittämisen nopeuttaminen on äärimmäisen tärkeää.
Edellä mainitun lisäksi uusien kylmäenergian hyödyntämismenetelmien aktiivinen etsiminen on edelleen panostusta vaativa suunta. Yhteenvetona voidaan todeta, että LNG-kylmäenergian hyödyntämisprosessissa tulisi toteuttaa kiertotalouden käsitettä, aktiivisesti tutkimalla LNG-kylmän energian hyödyntämistekniikoita, toteuttamalla LNG-kylmäenergian täysi hyötykäyttö ja muodostamalla terve teollisuusverkkojärjestelmä.
Vastuuvapauslauseke:
1. Osa graafisista ja tekstimuotoisista tiedoista on peräisin Internetistä ja WeChatin virallisista tileistä, tarkoituksena jakaa lisää tietoa.
2. Annetut tiedot ovat vain oppimis- ja viitetarkoituksia, eivätkä ne tarkoita ilmaistujen näkemysten hyväksymistä. Tietojen tarkkuudesta, luotettavuudesta tai täydellisyydestä ei anneta takuita.
3. Jos sinulla on sisältöön, tekijänoikeuksiin tai muihin ongelmiin liittyviä huolenaiheita, ota meihin yhteyttä 30 päivän kuluessa poistamista varten.