液化天然氣冷量綜合利用改造

馮超 黃闊 楊飛

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2109-5042-1617

摘? 要：某燃氣電廠液化天然氣（LNG）氣化系統在生產過程中產生大量冷量，一直未被有效利用，造成資源浪費。為有效利用該部分冷能，該廠實施了LNG冷能綜合利用節能改造，通過乙二醇吸收LNG冷能與冷凍水進行交換，產生低溫冷凍水供給各用冷區域，替代原有溴化鋰制冷機組和螺桿式制冷機組。原制冷設備不拆除，作為備用供冷系統。項目實施后，制冷系統年能耗下降65%，每年節約電費成本超過70萬元，減少二氧化碳排放量達到730 t。

關鍵詞：燃氣電廠? ?冷量? ?制冷系統? ?節能改造

中圖分類號：F206? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）08（a）-0045-03

Reformation of Comprehensive Utilization of LNG Cooling Capacity

FENG Chao? HUANG Kuo? YANG Fei

（Guangzhou Institute of Energy Testing， Guangzhou， Guangdong Province， 511447 China）

Abstract： The liquefied natural gas （LNG） gasification system in a gas power plant generates a large amount of cooling capacity in the production process， which has not been effectively utilized， resulting in a waste of resources. In order to effectively utilize this part of cold energy， the plant implemented the comprehensive utilization and energy saving transformation of LNG cold energy. The cold energy of LNG is absorbed by ethylene glycol and exchanged with chilled water to produce cryogenic chilled water for each cold area， replacing the original lithium bromide refrigeration unit and screw refrigeration unit. The original refrigeration equipment is not removed， as a backup cooling system. After the implementation of the project， the annual energy consumption of the refrigeration system has decreased by 65%， the annual electricity cost has been saved over 700，000 yuan， and the carbon dioxide emission has been reduced by 730 tons.

Key Words： Gas power plant; Cooling capacity; Refrigeration system; Energy-saving transformation

1? 項目背景

某燃氣電廠地處于夏熱冬暖區域，生產工藝為蒸汽聯合循環發電技術，燃氣發電、余熱蒸汽發電、蒸汽集中供熱、工藝水廢熱利用、余熱鍋爐尾部煙氣利用集中供冷以及LNG冷能利用集中供冷等技術有機結合于生產工藝全過程，實現能源循環梯級利用。

為滿足全廠設備散熱和辦公環境溫度調節，該廠安裝了2臺制冷量為1 100 kW熱水型溴化鋰機組滿足用冷需求，通過回收發電機組余熱制冷。溴化鋰機組根據環境溫度變化分暖季、熱季兩種工況運行。其中，5～11月氣溫超過30 ℃的天數較長，為熱季，共214天，開啟2臺溴化鋰機組;其他月份氣溫相對較低，為暖季，共151天，開啟1臺溴化鋰機組。另有1臺制冷量為1 098 kW的螺桿式冷水機組，做備用。

該廠設有一套LNG氣化系統，其工藝過程為：液化天然氣通過槽罐車運送至站內，利用卸車增壓器將LNG卸至站內儲罐儲存，儲罐內的LNG通過增壓泵加壓，熱水循環式水浴氣化器、調壓、計量、加臭，然后輸送至廠區管網，工藝流程如圖1所示。

2? 節能改造技術原理

天然氣氣化過程產生了大量冷量，由于原工藝采用熱水循環式氣化器吸收，未能有效加以利用，造成資源浪費。為有效利用該部分冷能，該廠實施了LNG冷能綜合利用節能改造，通過乙二醇吸收LNG冷能與冷凍水進行交換，產生低溫冷凍水供給各用冷區域，替代原有溴化鋰制冷機組和螺桿式制冷機組。原制冷設備不拆除，作為備用供冷系統。

項目新增乙二醇氣化器，將液體天然氣氣化升溫成-10 ℃的過熱氣態天然氣，乙二醇溶液循環系統從新增加熱器獲得冷量，通過板式換熱器交換至冷凍水循環系統。乙二醇溫度約-1 ℃/5 ℃，冷凍水供回水溫度12 ℃/4 ℃，一臺機組滿負荷運行時，LNG冷能利用可達5 500 kW。項目建成后的工藝流程如圖2所示。

項目涉及重點耗能設備參數具體見表1。

項目實施前，重點耗能設備主要為溴化鋰制冷機組、螺桿式制冷機組及其配套設備。

項目實施后，重點耗能設備主要為乙二醇循環泵和冷凍水循環泵，停用了原制冷系統的制冷機組、水泵等設備，新增LNG換熱系統、供冷水泵，新建1.8 km外管網和供水、供電等配套設施。

3? 節能量測算

由于該項目僅改變冷量產生方式，未改變主要生產工藝，因此可將制冷系統整體劃入項目邊界，將制冷系統用電量（能耗）作為項目邊界輸入，將制冷系統產生冷量（產品）作為項目邊界輸出。節能量根據項目實施前、后（基期、統計報告期）產品單耗的差值與基準產量的乘積計算得到，涉及基期和統計報告期的綜合能耗、產品產量、單耗等數據[1-3]。

3.1 基準綜合能耗

項目實施前一年，制冷系統所有用能環節消耗的各種能源的總和（按規定方法折算為標準煤），即為基準綜合能耗。

項目實施前，制冷系統能耗由以下3個部分構成。

（1）溴化鋰機組自身電耗，主要用于熱水循環泵、冷凍水循環泵、溶液泵、冷劑泵和真空泵。

（1）溴化鋰機組使用全廠循環冷卻水系統中的部分冷卻水而產生的耗電量。

（1）抽取的發電系統生產補汽的汽耗（計算時折算成電耗）。

據測算，制冷系統年耗電量為1 565 566 kW·h，電力折標系數[4]取3.05 tce/萬kW·h（該地區火力發電平均發電煤耗），計算得到基準能耗為477 tce。

3.2 基準產量

項目實施前一年內，制冷系統的年制冷量為基準產量，按暖季、熱季分別計算如下。

暖季工況時開啟1臺溴化鋰制冷機組，監測得到冷凍水平均流量q1為204m3/h，供回水溫差Δt1為2 ℃，冷凍水密度ρ為1 000 kg/m3，定壓比熱容Cp為4.2×103 J/（kg·℃），計算得到暖季工況冷負荷P1=q1×ρ×Cp×Δt1÷（3.6×106）J/kW=476.0kW。

熱季工況時開啟2臺溴化鋰制冷機組，監測得到冷凍水平均流量q2為402 m3/h，供回水溫差Δt2為2 ℃，計算得到熱季工況冷負荷P2=q2×ρ×Cp×Δt2÷（3.6×106）J/kW=938.0kW。

系統年制冷量=暖季工況制冷量+熱季工況制冷量

=暖季工況冷負荷×暖季運行天數×24h+熱季工況冷負荷熱季運行天數×24h

=476.0kW×151×24 h+938.0kW×214×24h

=6542592kW·h

3.3 基準單耗

用項目實施前基準綜合能耗除以基準產量，經計算得到基準單耗為7.30×10-5tce/kW·h（477tce÷

6542592kW·h）。

3.4 統計報告期單耗

項目改造后，制冷系統能耗主要是冷凍水循環泵、乙二醇循環泵用電[5-6]。在未改變企業用冷需求情況下，可以測算得到系統年耗電量為546 022 kW·h。因此知可，統計報告期單耗為2.55×10-5tce/kW·h（167tce÷6542592kW·h）。

3.5 項目節能量

項目節能量=（基準單耗-統計報告期單耗）×基準產量

=（7.30×10-5-2.55×10-5）tce/kW·h×

6542592kW·h

=311tce

4? 結語

液化天然氣冷量綜合利用改造未改變主要生產工藝，也不影響產品產量和質量。項目實施后，制冷系統年能耗下降65%，每年節約電費成本超過70萬元，可減少二氧化碳排放量達到730 t，具有顯著的經濟和社會效益。

參考文獻

[1] 國家市場監督管理總局，國家標準化管理委員.綜合能耗計算通則：GB/T2589-2020[S].北京：中國標準出版社，2020.

[2] 王巍巍，張炳學，陳靜，等.節能量審核在合同能源管理項目中的應用分析[J].節能，2019（11）：109-111.

[3] 馮俊麗，李曉芬，李新龍.余熱回收利用類項目節能量審核方法探索[J].節能，2018，37（7）：110-112.

[4] 李勇.能耗指標與數據中心的關系研究[J].南方能源建設，2020，7（3）：23-27.

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