论文部分内容阅读
随着我国经济迅猛发展和能源结构调整,LNG在我国一次能源消耗中的比例逐步提高,而LNG冷能的合理充分利用也越来越受到重视。其中LNG冷能用于液体二氧化碳(LCO2)和干冰的制备技术符合我国推进碳减排工作和发展低碳经济的国策,对于提高能源利用率、缓解能源紧张和改善环境污染等会产生积极作用。然而目前对于LNG冷能用于LCO2及干冰的制备技术研究较少,实际实施情况不尽如人意,因此有必要对该技术进行深入研究和开发,以期为相关工程项目的建设提供理论指导。本文论述了目前LNG冷能利用技术研究发展现状和液体CO2及干冰制备技术发展现状,分别研究了传统电压缩制冷、直接及间接利用LNG冷能的液体CO2及干冰制备工艺,从工艺流程设计、工艺关键技术和系统热力学等角度,对三种工艺进行了分析评价,结果表明:LNG冷能用于LCO2及干冰制备工艺可显著降低系统的能耗,比电压缩制冷的LCO2及干冰制备工艺节能50%以上,其中LNG冷能直接利用的LCO2及干冰制备工艺在系统能耗和工艺可行性等方面效果较好。以上述研究结果为基础,以降低系统功耗为工艺优化目标,针对LNG冷能直接利用的液体CO2及干冰制备工艺提出了两种优化工艺,其工艺特点分别为:优化工艺A利用低温NG冷却压缩机吸气和替代循环冷却水;优化工艺B集成了以CO2为介质的朗肯循环发电,以部分LNG为冷源和以压缩机高温排气为热源实现CO2在朗肯循环发电中的冷凝和气化。两种优化工艺皆可达到较原工艺降低能耗20%左右和完全替代循环冷却水的效果,且优化工艺A具有较好的优化效果。以国内某LNG气化站为研究背景,结合LNG冷能用于液体CO2及干冰制备的优化工艺A进行了工程化设计,并对该方案进行了工艺流程设计、关键设备选型、系统操作弹性分析、投资成本及经济效益估算等可行性分析。结果表明,该工程化方案可利用LNG流量为4.5t/h,每小时处理5.0t/h的二氧化碳原料气,得到3.9t/h的LCO2和2.0t/h的干冰;此外本项目每年的节电效益约395万元;初步总投资成本约1710万元,投资回收期约为1.2年,具备良好的发展前景。