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冷能使用进阶指南：LNG工业链的绿色能源新机缘

冷能使用进阶指南：LNG工业链的绿色能源新机缘

2025/4/25

前言

自然气是当今天下能源消耗中的主要组成部分，与煤炭、石油并称为天下能源的三大支柱。其液态形式LNG（液化自然气）在贮存和运输中需履历低温液化（-162℃）与常温气化的历程。这一历程不但解决了自然气跨区域运送的难题，还释放出重大的冷能资源。怎样高效使用这一“低温财产”，已成为全球能源行业关注的焦点。

一、冷能的价值与基础看法

冷能的实质是温差能，即使用低温介质与常温情形之间的温度差实现能量转换。LNG在-162℃液态下贮存，气化时需吸收大宗热量，释放的冷能可通过热力学循环转化为电能或直接用于低温工业场景。

据统计，每吨LNG在气化历程中释放的冷能约为240kWh，能量相当可观。以240kWh/t的冷能能量盘算，2023年我国8029.39万吨的LNG消耗量蕴藏的冷能突破200亿kWh。预计到2029年，LNG冷能潜在市场价值量空间将靠近250亿元。

二、冷能怎样转化为现实应用

冷能使用的焦点在于凭证温度梯度和场景需求选择手艺计划，将LNG气化历程中释放的低温能量转化为工业、农业或民用的现实价值，主要分为直接使用与间接使用两类。

1、空气疏散：低温手艺的焦点场景

空气疏散是现在LNG冷能应用最成熟的领域。低温空气疏散手艺是使用空气中各组分沸点的差别，通过一系列的工艺历程，将空气液化，通过对冷却液化后的空气举行精馏和疏散获得液氧和液氮，氧和氮的露点极低（-170℃左右），液化需要大宗的低温冷能。低温空气疏散装置由以下几部分组成：空气压缩、膨胀制冷；空气中水分、杂质去除；空气冷却、液化；空气精馏、疏散；低温产品的冷量接纳及压缩。

在膨胀环节，将机械能转化为空气的冷能，在主换热器中冷却液化空气，液化后的空气进入精馏塔精馏。通过膨胀做功，把空气冷却到-170℃以下，需要消耗大宗的机械能增压。因此，使用LNG的优质冷能替换部分机械能，从而降低耗电量。通常的做法是在古板空分装置增添冷量接纳换热器，使用空分塔塔顶抽出的高压纯N2，在接纳换热器接纳LNG的冷量，将冷能带入系统内，因而节约了先对空气举行增压、再膨胀制冷的增压机和膨胀机环节。

以福建莆田LNG冷能空分项目为例，该项目使用LNG冷能和少量电能使空气低温液化，生产液氮、液氧和液氩等气体产品。相较于通例生产方法，该手艺节能50%、节水70%以上，日产量达600吨，成为海内首个乐成实验的LNG冷能使用项目。

2、冷能发电：多路径能源转化

现在天下各地LNG吸收站大都设有冷能发电系统，例如日本、比利时、韩国、德国等均建有冷能发电装置。LNG吸收站通常使用海水气化LNG，经由热交流后的海水流入大海，(830~860)Χ1000 KJ/T冷能随之铺张，这些能量可以通过适当的工艺，被使用来举行发电。

冷能发电手艺通过热力学循环将温差能转化为电能，主要分为四大类：直接膨胀法；蒸汽动力循环（基RANKIN循环）；燃气动力循环（基本BRAYTON循环）；联正当（包括：低温RANKINE循环、低温BRAYTON循环、复合多级循环、团结回热的团结循环）等。

日本在此领域处于领先职位，冷能发电装置（CPP）由大阪燃气开发，于1979年在全球首次商业运行，现在全天下约有10套CPP在运行（主要在日本），其中有5套在大阪燃气的吸收站。

3、轻烃疏散：高附加值工业链的延伸

LNG中除甲烷外，常含少量乙烷、丙烷等轻烃组分。通过低温精馏手艺，这些轻烃可被疏散为乙烯质料或液化石油气（LPG），显著降低石化行业能耗。在美国，从LNG中疏散出 C2+轻烃已成为调理自然气热值，使之切合国家标准的主要手段。

上图是轻烃疏散的典范流程，它充分使用了LNG冷量，装备投资和运营本钱较低。常压LNG通过泵提压后分流成巨细两股，划分通过换热器进一步预热，再运送到脱甲烷塔举行疏散。通过脱甲烷塔疏散，冷凝液体再进入疏散器将气液疏散。气相甲烷在预热器中与LNG换热后通过压缩机压缩，在再冷凝器中用疏散的液相甲烷冷凝为液体，再加压气化外输。塔釜的液相出料主要为C2+轻烃。

4、冷冻与冷库：冷能梯级使用

使用LNG冷能作为冷源的冷库，将载冷剂冷却到一定温度后经管道进入冷冻、冷藏库，通过冷却盘管释放冷能，实现对物品的冷冻、冷藏。另外，还可按LNG差别温级，接纳差别的载冷剂举行换冷后划分送人对温度要求差别的冷间，这样LNG冷能的使用率将大幅提高。

虽然冷库使LNG的冷能险些无铺张地使用，且不必制冷机，降低了系统造价及运行费，但一样平常的冷库只需维持在-50～-65℃即可，而将-162℃的LNC冷能所有用于冷库制冷是不须要的。为有用使用自然气冷能，可将低温冻结库或低温冻结装置、冷冻库、冷藏库及预冷装置等按差别的温度带串联。

5、低温破损：资源接纳与环保双赢

低温破损通常是使用空分的产品液氮提供低温，可在低温下破碎常温难以破碎的物质。与常温破碎相比，低温破损能把物质破碎成极小的微粒。

随着汽车工业的迅速生长，废旧轮胎等工业废物的处置惩罚手艺也需要快速提高，不然将会占用大宗的情形资源，造成情形污染。幸运的是，LNG冷能为此提供了新的解决计划。

以LNG的冷能作为冷源，以橡胶冷冻和破损机低温破损作为用冷工具，通过中心介质举行热交流，从LNG获取冷能，使废旧橡胶温度降低，并供应破损机所需的冷能。

福建LNG项目冷能使用的另一个项目是低温橡胶破损，是海内首条LNG冷能间接使用的树模生产线。该项目接纳先进工艺，生产纯度高、质量优的二次橡胶绿色产品。项目一期总投资1亿元，年处置惩罚废旧轮胎2万吨，生产细腻胶粉1.3万吨，副产钢丝5000吨、纤维2000吨，实现资源接纳与环保双赢。

6、海水淡化：冷能驱动的淡水资源

现在海水淡化的工艺要领有：蒸馏法、冷冻法、反渗透法、电渗吸法、水合物法等，本钱很高。

冷冻法分为自然冷冻法和人工冷冻法，人工冷冻法又可分为间接冷冻法和直接冷冻法。间接冷冻法是通过低温冷冻剂与海水举行间接换热使海水冷冻结冰实现海水淡化；直接冷冻法是通过冷冻剂与海水直接接触而使海水结冰实现海水淡化。LNG冷能可以通过间接使用方法，为中心冷媒提供冷量，从而节约了压缩的机械能，实现海水淡化，生产淡水。

我国上海洋山港、浙江宁波、深圳大鹏、福建莆田等地的LNG吸收站均已建成日产淡水1000吨以上的净化妆置，为工业和民生提供稳固的水源。

7、海水养殖：冷能生态立异

冷能在生态领域的应用正逐步拓展，其中海水养殖成为近年来的立异偏向，为可一连渔业生长提供了新思绪。后续文章将深入探讨冷能怎样赋能“蓝色粮仓”，推动海水养殖工业升级。

2024年1月18日，大鹏LNG启动冷能使用养殖树模项目，通过冷能调理海水温度，实现高密度水产养殖，构建“陆地海洋牧场”，年产量预计可达10万斤。据测算，1立方米海水温度降低5摄氏度，需要消耗5.8千瓦的能量。养殖树模项目使用的冷能相当于每年为社会节约用电197万千瓦时、减排二氧化碳1800吨。

三、冷能使用的未来偏向

从工业气体生产到冷链物流，从发电到生态养殖，冷能手艺已渗透至多个工业环节。日本的履历批注，冷能使用率可达20%以上，而我国通过莆田、大鹏等项目的实践，正逐步缩小与国际领先水平的差别。未来，冷能手艺将向智能化、�？榛�，团结物联网实现冷能供需动态匹配。

随着全球LNG商业的增添，冷能使用将成为企业降本增效、践行社会责任的要害路径。怎样通过手艺立异与政策指导，释放这一“隐藏能源”的潜力，将是未来能源领域的主要课题。

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