高效利用LNG冷能的途径总结Word文件下载.docx

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目前，福建LNG冷能空分工程的CDM开发交易已向国家发改委申报并获得批准。

截至2021年12月31日，中海油冷能利用领域的主要科研成果包括2个创造专利、4个实用新型专利和2个工艺包，如表13所示。

目前，中海油初步形成了技术、管理、市场销售和科研的人才储藏梯队，可以独立承当冷能工程申报立项、设计施工、投产运营和市场销售，拥有冷能利用研发和工业化能力。

天然气产业政策分析根据国家发改委2012年10月31日公布的?

天然气利用政策?

〔2021年第15号令〕，天然气工业下游产业分为优先类、允许类、限制类和制止类，相关规定如表14—17所示。

?

〔2021年第15号令〕已于2012年12月1日正式实施，天然气利用工程管理均适用该政策，所有新建天然气利用工程〔包括优先类〕申报核准时必须落实气源，并签订购气合同。

其中，对优先类用气工程，地方各级政府可在规划、用地、融资、收费等方面出台扶持政策。

鼓励天然气利用工程有关技术和装备自主化，鼓励地方政府出台如财政、收费、热价等具体支持政策，鼓励开展天然气分布式能源工程。

根据我国?

的相关规定，城市燃气和工业燃料是国家鼓励支持的天然气利用方向，天然气化工那么是国家限制和制止的天然气利用方向。

LNG冷能利用相关政策分析根据?

关于印发天然气开展“十二五〞规划的通知?

〔发改能源［2021］3383号〕，为引导天然气高效利用，将LNG接收站冷能利用纳入LNG工程核准评估内容，实现节能减排和提高能效。

2021年3月，国家开展改革委、财政部、国土资源部和国家能源局联合公布了?

页岩气开展规划〔2021—2021年〕?

，规划明确我国要加大LNG冷能利用力度，冷能利用纳入LNG工程核准评估内容，与接收站同步建立，减少对海水生态环境的影响，提高能源综合利用效率，实现节能减排和提高能效。

根据?

石油和化工行业“十二五〞开展指南?

，国家鼓励LNG冷能的利用，特别是大型空分设备对LNG冷能的利用。

LNG冷能利用是社会各界关注的问题，“十二五〞期间是我国冷能产业快速开展的重要时期，相关的产业政策和行业标准将有望逐步完善，进一步推动我国LNG冷能产业的科学安康持续开展。

在世界范围内，LNG冷能多领域利用存在二个制约因素：

〔1〕LNG冷能利用工程受LNG接收站周边的工业环境的影响较大，国外多为单项利用技术；

〔2〕天然气管道用户的用气量具有波动特性，LNG接收站需要承当调峰任务〔即LNG单位时间气化量波动幅度很大〕，LNG接收站气化需求和冷能用户需求在时间和空间上不同步。

鉴于LNG气化和冷能利用之间存在空间和时间上的不同步性，国外大多数LNG接收站的冷能利用率在20%~30%之间。

2高效利用冷能的路径分析

“依托LNG接收站、发挥冷能优势、建立节能创新型LNG冷能利用产业链〞的指导思想，从实际情况出发，践行低碳理念，构建LNG冷能战略性产业，科学规划“从高到低〞的冷能梯级利用的产业格局，实现多领域生产和冷能资源利用的深度联合，培育核心的市场竞争优势，积极推进清洁能源机制，形成节能减排产业亮点，逐步提升LNG冷能产业的经济效益和社会效益。

2.2路径定位LNG冷能利用产业以经济、工艺技术、节能减排等多项指标作为产业开展的主要任务，科学规划一系列下游冷能利用工程，按照温位由低到高、逐级地利用LNG的冷能，努力实践“温度对口、高能高用、低能低用〞的梯级利用模式，力争最大限度的回收利用LNG冷能，统筹兼顾利用LNG冷能资源的社会效益和经济效益。

方案比选

冷能空分〔1〕技术成熟性：

空气别离是LNG冷能利用中的最常用技术之一，工艺技术流程成熟。

日本、韩国、法国、澳大利亚、美国、欧盟和中国台湾已有多座商业化工厂投入运营。

我国福建LNG接收站冷能回收工程已经启动，日产液氮、液氧和液态惰性气体等产品600t。

〔2〕开展空间：

我国沿海地区工业气体市场容量不断增长，符合循环经济、环境友好、节能的原那么，满足社会、经济和环境三重效益，提高能效和减少环境足迹将对工业气体市场是一个巨大的增长时机。

〔3〕冷能利用效率：

由于空分装置中所需到达的温度低于LNG温度〔LNG的温度约-162℃，氧气液化温度为℃、液氮液化温度为℃〕，LNG冷能利用效率高，受到地点条件的限制小，是最正确LNG冷能利用方式，技术上最为合理。

〔4〕建议：

建立规模和产品方案要充分考虑液态工业气体市场共性，兼顾区域市场之间的差异性，生产贴近区域市场需求的工业气体产品，获得市场竞争优势。

冷能发电〔1〕技术成熟性：

世界上已有多套商业化运行的LNG冷能发电装置，在日本柏克德、安然、三菱重工等公司得到了广泛应用，技术成熟，易于实现工业化生产。

LNG冷能低温发电是一种新兴的节能环保的发电方式，产业链最短，不受诸如市场、资源环境、运输等因素的干扰。

约30％~50%，低于其它利用方式，要求大量稳定供给的冷量。

冷能发电投资高，综合考虑发电本钱和上网电价等因素，建议将冷能发电作为重点跟踪关注工程，在进一步降低其商业运行本钱后进展建立。

低温粉碎〔1〕技术成熟性：

液氮冷冻粉碎法以其生产过程无二次污染的优越性而倍受关注，可以利用LNG冷能空分产品低温粉碎轮胎和塑料，节约传统工艺的制冷能耗，节能效果显著，成为兴旺国家开展最快的废旧橡胶综合利用技术之一。

废橡胶综合利用行业“十二五〞开展规划?

，“十二五〞期间我国废橡胶综合利用行业将开展具有我国特色的胶粉废橡胶综合利用格局，废旧橡胶综合利用行业在全国范围内完成规模和区域重组，实现粉碎—再生—加工—应用的有机组合形式。

根据工业和信息化部?

废旧轮胎综合利用指导意见?

〔工产业政策［2021］第4号〕，“十二五〞期间我国逐步扩大橡胶粉直接应用范围，促进橡胶粉下游新产品的直接应用，开展橡胶粉改性沥青技术、橡胶粉与废塑料并用技术研究及加大橡塑共混材料在建筑、橡塑包复式铁道枕木、防水、隔音产品、民用橡胶制品等领域的推广应用力度，到2021年国内胶粉年产量到达100万t。

是较好的LNG冷能间接利用方法。

低温粉碎的市场和政策环境良好，适用于对橡胶、塑料、及铜、铝、锌等金属工业和民用废弃物的资源回收再利用，对充分利用再生资源、摆脱自然资源匮乏、减少环境污染、改善人们的生存环境具有重要意义，是经济效益和环境效益相结合的LNG冷能重点利用方向。

丁基橡胶〔1〕技术成熟性：

中海油能源开展股份5万t／aLNG冷能利用丁基橡胶工程工艺技术拟采用意大利CONSER公司的技术，利用LNG冷能新工艺，降低生产本钱。

亚洲某公司采用CONSER公司技术正在建立一套10万t／a丁基橡胶，意大利CONSER公司与该亚洲公司签订了“无侵权和自由运作〔FTO〕书〞，以防止今后技术转让及专利方面的风险。

目前，我国只有2家企业生产丁基橡胶，3个产品牌号，产能和产量均不能满足国内实际生产的需求，每年都要大量进口国外产品。

预计2021年我国丁基橡胶的总产能将有望超过40万t／a，同期年需求量约43万t，成为世界重要的丁基橡胶生产国家之一，总供需矛盾得到缓解。

〔3〕建议：

2021—2021年我国有多套丁基橡胶装置产能将投放市场，2021—2021年期间多家相关企业拟进入丁基橡胶生产领域，国内市场竞争将进一步加剧，只有具备先进低本钱工艺技术的生产企业才能在未来市场中占据主导地位。

氟化工〔1〕技术成熟性：

我国氟化工生产工艺技术水平根本到达兴旺国家的水平。

根据我国“十二五〞开展规划，氟化工是国家战略新兴产业，开展空间较大。

根据国家开展改革委?

产业构造调整指导目录〔2021年本〕?

，特种含氟单体、高品质氟树脂、高性能氟橡胶、含氟精细化学品和高品质含氟无机盐等含氟产品属于鼓励类建立工程。

石化和化学工业“十二五〞开展规划?

，有机硅属于加快开发步伐的化工新材料。

根据国务院、国家开展和改革委员会和商务部?

外商投资产业指导目录〔2021年修订〕?

，高性能氟树脂、氟膜材料、医用含氟中间体均属于鼓励外商投资产业目录。

“十二五〞产业技术创新规划?

，我国化工行业将重点开发有机氟特种单体及高功能含氟聚合物产业化技术。

工业转型升级投资指南?

，氟材料均属于重点提升市场竞争力的产品。

氟化工技术资金密集，用冷程度相对较低，有可能通过产品组合实现LNG冷能梯级优化利用。

海水淡化〔1〕技术成熟性：

2021年世界150多个国家和地区在应用海水淡化技术。

“十一五〞期间，我国海水淡化能力快速增长，已具备进一步开展的条件。

冷冻法海水淡化工艺简便可靠，已经开展成为一种可靠的工业技术，在世界大中型海水淡化工厂中应用较为普遍。

含有冰晶的悬浮体输送别离较为困难，将冷冻海水淡化法和其他方法相结合〔例如，蒸馏／冷冻、反渗透／冷冻、太阳能／冷冻等〕，可以减少浓盐水排放带来的环境污染问题，而且可以综合利用海水资源，开发副产品。

〔2〕冷能利用效率：

海水淡化是比拟耗能的产业之一，在冷冻法淡化工艺中应用LNG冷能可以节约大量的制冷能耗。

〔3〕开展空间：

我国是淡水资源缺乏的国家，人均水资源拥有量低，时空分布不均。

海水淡化是缓解我国沿海缺水地区和海岛水资源短缺的有效途径。

随着沿海地区经济的快速推进和海洋经济的开展，利用LNG冷能进展海水淡化的前景将更加广阔，对促进我国沿海地区海水淡化利用、优化用水构造、保障水资源持续利用具有重要意义，具有良好的开展前景，是一个极具潜力的新兴产业。

LNG冷能海水淡化工程不仅可以增加水资源总量，而且可以改善水资源构造、提高水资源平安保障率，是解决我国沿海地区淡水短缺的战略选择和重要措施，也是推动我国多元化LNG冷能利用方式的积极尝试。

液体二氧化碳和干冰为保护环境，LNG冷能用于动力循环的二氧化碳捕集和封存，可以大幅降低电力生产过程排放的二氧化碳气体的捕集能耗和本钱，受到广泛重视。

LNG冷能二氧化碳捕集主要思路是二氧化碳气体脱水后再直接利用LNG冷能将其冷却液化，最后封存。

LNG冷能液体二氧化碳和干冰生产装置最大的弊端是液化二氧化碳所需的温度〔-60~-50℃〕与LNG冷能品位〔-162℃〕相差太大，冷能回收率低，只适合与其它回收利用工程联合使用。

此外，LNG冷能液体二氧化碳和干冰生产装置需要选择建立排放大量气态二氧化碳的工厂附近，确保原料气态二氧化碳供给充足。

如果LNG接收站周边建立有钢厂和火电厂等二氧化碳集中排放源，可以考虑建立干冰或液体二氧化碳生产工程。

冷冻冷藏〔1〕技术成熟性：

日本LNG冷能在冷库技术的研究及应用较为深入，其神奈川县根岸基地的金枪鱼超低温冷库，自1976年开场营业至今效果良好。

2021年6月，广东省顺德市LNG卫星站LNG冷能冷库技术的工业示范装置投产。

利用LNG冷能的利用效率较高，与其他LNG冷能工程综合建立，可以最大限度回收利用LNG全温度区间的冷能。

传统的大型冷库通常采用数百甚至数千千瓦的压缩制冷装备，消耗大量电能。

在一般的食品冷藏中，冷库动力消耗约占全厂总耗电量的80%以上。

冷冻冷藏工程能耗低、占地少、投资较小、日常维护方便。

如果LNG接收站周边区域有低温食品加工储藏和消费需求，建立相应的冷库设施是较为便捷的LNG冷能利用方式，是节能环保型产业，是具有潜力的LNG冷能利用方向。

应考虑与其他冷能利用工程集成利用。

由于冷冻冷藏上下游产业覆盖能源工业、食品加工和食品物流产业，对相关市场开发、生产平安、环保卫生和专业人才等方面提出全新的挑战和要求。

轻烃别离〔1〕技术成熟性：

在LNG接收站实现高水平的轻烃别离工艺，需要天然气管道在比拟稳定的高压力下运行和轻烃别离装置稳定的进料量。

保持轻烃别离装置进料量和产量稳定，将导致管道系统压力随管道输出量的增加而降低。

在我国天然气供给整体紧张和海外LNG资源市场竞争剧烈的大背景下，轻烃别离工程可以提高LNG整体产业链的利用效率和经济效益。

别离工艺要基于技术的可行性和运行的长周期性，最大限度实现LNG冷能的利用，同时确保现有工艺设施的节能降耗，并且一定数量的轻烃集中加工才有别离价值，上下游产业配套要求较高，投资较大，局限性较大。

分布式能源〔1〕技术成熟性：

目前，欧洲各国和美国、日本等都在开发和研制LNG冷－热－电联供系统，我国LNG冷－热－电联供系统技术的研究尚处于起步阶段，尚不具备系统、全面的LNG冷－热－电联供系统技术的研发指导机制，缺乏此类技术的评价方法。

分布式能源是当今世界天然气能源应用技术主流，是传统集中式供能的补充和替代。

分布式能源系统是保证我国能源可持续开展战略实施的有效途径之一，开展潜力巨大。

在技术上存在LNG冷能替代电驱机械制冷的方式进展环境制冷的可能性，有建立区域供冷中心的可能性，作为未来建立综合性分布式能源的根底。

根据上述分析，LNG冷能利用的工艺技术整体风险度较小，局部工艺技术方案已经或拟进入商业化运行阶段，如表18所示。

冷能空分冷能空分装置是以外销为主的全液体空分，核心市场竞争力取决于能否为地域性用户提供平安稳定、优质价廉的产品，取决于能否降低空分设备的能耗和提高设备的利用率，以保证利润的最大化，确保工程的可持续盈利性。

与常规空分装置相比，LNG冷能空分工艺具有流程简单、稳定性、可靠性、先进性等优点，减少系统投资和运营本钱。

中海油LNG冷能空分技术包括：

TSA变温吸附净化空气、全精馏无氢制氩工艺和LNG冷能利用，具有六大特点：

〔1〕采用引进的空气压缩机、冷氮压缩机等关键设备，确保生产过程长期高效低耗，生产运行稳定、性能可靠、操作维修方便；

〔2〕空气冷却系统采用管壳式换热器替代空冷塔，乙二醇通过LNG冷却，乙二醇闭式循环冷却空气，乙二醇泵提供循环动力形成闭式循环，彻底消除原料空气大量夹带水进入吸附器的可能，提高冷能利用效率，节约水耗；

〔3〕利用冷压缩机和LNG冷能液化氮气的先进技术，为生产大量液体产品提供冷量，有效利用LNG冷能，节省能耗；

〔4〕系统中氮气内循环系统在比LNG温度更低的工况下提供冷量，满足高压下产品的沸点等工艺要求，同时将LNG与液氧系统别离开，防止工质泄漏可能引起的危险，提高了系统的平安性；

〔5〕采用先进的DCS计算机控制技术，实现了中控、机旁、就地一体化的控制体系，有效监控整套空分设备的生产过程；

〔6〕由于LNG冷能可以在瞬间释放，LNG冷能空分可以缩短空分流程的启动时间，非常有利于空分系统的稳定性，是传统空分系统无法到达的。

LNG冷能空分的本钱优势如表19所示。

表19中常规空分装置的低温环境完全由电力驱动的机械制冷产生，电力本钱占到生产本钱的50%~60%。

冷能全液体空分装置液化空气制取液态空气别离产品，能够实现空分运行机组小型化，运行耗电降低50%以上，比常规外压缩流程和内压缩流程空分的液体产品本钱都低。

利润空间大，产品具有很强的市场竞争力。

随着能源价格的不断上涨，空分能耗所占生产本钱比例还将上升，冷能空分工程开展前景良好。

冷冻胶粉

.1胶粉与再生胶相比胶粉生产流程简化，与制造再生胶相比，节约大量设备、厂房、动力和人力，不用软化剂、活化剂等化工原材料，也不存在废水、废气、粉尘的污染，生产环境有明显改善，而且胶粉硫化后性能优于再生胶，为橡胶制品行业降低产品本钱、提高效益创造了有利条件。

.2胶粉低温粉碎与常温粉碎相比胶粉的制造技术分为常温粉碎和低温粉碎二大类。

常温粉碎法是在常温下通过机械动力将一定大小的胶块〔符合粉碎设备的喂料要求〕粉碎成一定粒径范围的胶粉的过程，工艺技术简单，生产操作便捷。

我国的废胶粉碎生产以常温辊压剪切法为主，所得粉粒为15~60目。

由于这种胶粉颗粒较粗，只能作为胶料填充剂，不能起到明显的补强作用，且用量比例及使用范围有较大的限制。

低温粉碎所得胶粉粉粒为50~200目。

废旧橡胶被冷冻到-70.0~℃时就可完全脆化，传统的低温粉碎工艺采用-196℃的液氮来冷冻橡胶，造成了能量的降质使用；

并且每生产100kg胶粉需耗用110~115kg液氮，生产本钱较高。

由于空气制冷的制冷费用高，因而选择在相对高的温度〔-56℃左右〕附近进展粉碎。

此时，橡胶虽然已经脆化，但还存在一定的形变量，因而仍须用剪切式粉碎机粉碎，因此尽管液氮法工艺成熟，但由于投资大、液氮耗量高、能耗高，胶粉生产本钱高而难以在我国推广。

.3LNG冷能低温破碎与常规低温破碎相比常规液氮冷冻粉碎法生产胶粉的技术关键就是尽量减少液氮消耗量或降低液氮制取本钱。

与空气膨胀法和氨／乙烷复叠式制冷法相比，利用LNG冷能空分工程的液氮进展低温粉碎，液氮生产本钱大幅降低，锤式粉碎机能耗低于剪切式粉碎机，不需要膨胀机等制冷设备，相应减少了电力消耗，胶粉生产本钱减低，减少噪音污染，降低对环境的污染，开展前景较好。

我国2021年12月已将废旧轮胎再利用产业列入免征产品增值税产业。

根据工业和信息化?

国家再生资源综合利用先进适用技术目录〔第一批〕?

〔征求意见稿〕，废旧轮胎橡胶包括丁基橡胶高温连续再生工艺技术、废胎面胶粉在翻胎胎面胶中的应用技术、废轮胎胶粉改性沥青生产应用技术属于先进适用技术。

，提高废胶粉沥青利用率是我国节能减排和资源综合利用要点。

在良好的国家政策环境下，冷能利用精细胶粉工程的自负盈亏能力将得到进一步的提高。

冷冻法海水淡化海水淡化是指别离海水中盐和水的技术过程。

通过脱除海水中的大局部盐类，使处理后的海水到达生活和生产用水的标准。

海水淡化工艺路线分为两类：

一是从海水中取水，包括采用蒸馏法、反渗透法、水合物法、溶剂萃取法和冷冻法；

二是除去海水中的盐分，包括电渗析法、离子交换法和压渗法。

海水淡化主要工艺方法如表20所示。

目前，世界上应用较广且具有一定竞争力的海水淡化技术主要是蒸馏法〔热法〕和膜法。

蒸馏法消耗热能和电能，膜法消耗电能，二者在能耗方面接近。

〔1〕蒸馏法：

通过将海水加热使其温度超过沸点而蒸发，并将水蒸汽冷凝而得到淡水的制水工艺。

目前，已形成商业应用的蒸馏法主要有多级闪蒸〔MSF〕和低温多效蒸馏〔LT-MED〕两种。

〔2〕膜法：

包括压力驱动和电驱动两种技术，压力驱动膜技术通常指反渗透〔RO〕，电驱动膜脱盐技术主要是电渗析〔ED〕。

在海水淡化中，以压力驱动的膜法通常称为SWRO法〔SeaWaterRO〕。

实际应用的海水淡化技术主要是SWRO和LT-MED，产品水质经后续处理后均能到达生产和生活用水的要求。

SWRO工艺的主要缺点是对海水预处理的要求高、膜使用寿命较短〔3~5年〕、产水水质不如LT-MED、存在膜通量衰减和脱盐率下降等缺点；

LT-MED的主要缺点是需要蒸汽或热水作动力热源驱动、建造材质要求高、结垢较难清理等。

我国局部已建成投产的电厂海水淡化工程单位造水本钱如表21所示。

从整体费用的角度考虑，采用结晶冷冻法的海水淡化装置可节约能源40%，在经济上和技术上都具有一定的优势。

目前，我国海水淡化的本钱已经降到5~6元／t，依然比自来水价格高很多。

以正式向城市水网供水的天津北疆电厂为例，淡化每吨水本钱约5.5元，专用输水管网运行本钱约3.6元／t，到城市自来水厂的本钱约9.1元／t。

引滦入津的原水价格为1.75元／t，总本钱约4.0元／t〔考虑处理工序和管网折旧等费用〕，天津市居民用水价格为4.6元／t。

2008年1月1日正式生效实施的新?

企业所得税法?

中，对于从事海水淡化工程的企业实行税收优惠，自工程取得第一笔生产经营收入所属纳税年度起，给予“三免三减半〞的优惠，即前3年免税，后3年税收减半。

根据国家发改委会同11部委制订的?

加快海水淡化产业开展的意见?

，国家将加大沿海地区工业用淡化海水的力度，鼓励和支持海水淡化水进入市政管网，建立新型水价形成机制，制定海水淡化税收优惠政策，加大海水淡化投融资力度，保障海水淡化工程用海用地，加大海水淡化技术自主创新力度，加快海水利用装备产品自主制造的步伐。

在良好的国家政策环境下，以生产海水淡化水为主要目的，作为沿海地区水资源的重要补充和战略储藏。

整体板块包括相关技术研发、设备制造、工程设计与建立、生产运营、原材料生产与销售、咨询效劳、宣传培训和交流等工序和环节在内的、具有完整产业链的生产体系，是战略性新兴产业，是新的经济增长点。

综上所述，随着关键设备国产化进度的加快和科技水平的提高，我国海水淡化本钱将继续下降，冷能海水淡化工程的自负盈亏能力将得到进一步的提高。

3高效利用冷能的实施建议

3.1落实可利用LNG冷能数量为确保相关建立工程的顺利推进，需要与LNG接收站落实可利用的冷能数量，签订相关用冷协议，在接收站内预留冷能接口和管廊出口，使得冷能利用工程成为接收站设计下游用户，成为气化操作正常工艺的一局部，做好LNG供给负荷的需求预测以及相应的LNG可用冷量的计算工作，LNG接收站平面布置考虑接收站和LNG冷能利用工程的运行和远期扩建。

3.2积极探索LNG冷能产业的运行模式LNG冷能综合利用产业是新兴多学科穿插领域，相关建立工程设计工业气体、海洋工业、资源循环、化学工业、食品以及物流等诸多领域，产品销售需要面向诸多细分市场，工艺技术均涉及常规工艺的创新改造，日常生产运行事关LNG接收站上下游用户的平安。

鉴于LNG