LNG冷能回收利用过程的经济性分析

LNG冷能回收利用过程的经济性分析

佛山某铝厂计划用LNG的冷能代替风冷模块机组为制铝工艺中的硫酸提供冷量。对铝厂两种方案进行经济分析。研究结果表明，采用LNG冷能回收系统代替常规的风冷模块机组制冷的方案，其净初投资费用约为87.06万元，年节电量约为65.2万度，年节约额约为54.55万元，投资回收期约为1.6年。由此说明，LNG冷能回收利用可带来巨大的经济效益和明显的节能效果。

标签：LNG冷能回收；初投资；节约额；投资回收期

1 概述

LNG（液化天然气，Liquefied Natural Gas）中蕴藏着大量的冷能，1kg LNG在常温下释放的冷量约为830kJ～890kJ[1]。传统工业生产中，如需利用气态的天然气，常用的方法就是利用海水与LNG进行热交换，LNG气化成为气态的天然气，海水将LNG气化过程中的冷量带走。这一过程造成了严重的能量浪费，若将该过程中的LNG的能量加以回收利用，则具有显著的经济利益和社会价值。

LNG冷量回收利用的方法有很多，如制取冷库、发电、蓄冷[2]、液化二氧化碳、干冰、低温破碎和粉碎、冷冻食品、空气分离、水和污染处理等。本文研究的LNG冷量回收主要是用于冷却制铝工艺中的硫酸。

2 工程概况

佛山某铝厂有两个厂房，每个车间每天需要冷量分别为250万大卡和300万大卡，车间一年运行天数为350天。两个设计方案：一是按照常规的空调系统为车间内硫酸提供冷量；二是利用LNG的冷能回收系统为车间内硫酸冷却提供所需的冷量。车间供冷过程中，冷媒水的供回水温度为12～20℃。LNG存储的温度为-162℃。

3 LNG冷能回收流程工艺

LNG冷能回收流程如图1所示。该流程分为两部分：LNG流程和循环水流程。

LNG流程（1-3）：LNG从储罐流出，经过PUMP-LNG泵加压后进入换热器HX1中，换热器冷端入口为温度约-162℃的液态天然气，出口为气态天然气，气态天然气再经管道输送至车间燃烧利用。

循环水流程（4-7）：从水槽TANK-W流出的常温水经过水泵PUMP-W加压后进入换热器HX1，常温水进入换热器HX1将热量传给低温侧的LNG，热端水流温度从20℃降低到12℃。降温后的冷水进入换热器HX2，将其冷量传递给需要冷却的硫酸，再次升温的水回到水槽，完成一个循环。

4 经济效益分析

4.1 初投资计算

本文对两种系统进行初投资计算，因本文所研究的系统是整个工厂制冷系统的一部分（办公楼等仍然采用机组制冷），所以在初投资计算时不考虑变配电的造价。常规空调制冷系统的主要设备有：风冷模块机组2台，冷冻泵4台（2用2备），管道阀门系统等。LNG冷能回收系统的主要设备：换热器2台，LNG液泵2台（1用1备），水泵2台（1用1备），承压水罐和管道阀门系统。常规空调系统的配置如表1所示，初投资约为37.6万元，LNG冷能回收系统的配置如表2所示，初投资约为124.66万元。

4.2 LNG冷能回收的经济效益计算

常规空调系统每天24小时运行，每个小时的耗电量按式（1）计算：

4.3 LNG冷能回收系統的投资回收期计算

常规空调系统的初投资费用为37.6万元，LNG冷能回收系统的初投资费用为124.66万元，则LNG冷能回收的净投资费用为87.06万元。投资回收=净投资费用/节约额=1.6年。

5 结束语

通过在AspenPlus中建立LNG冷能回收系统模型，并对其进行了模拟计算，获得流程中各个节点的状态参数，为实际生产提供理论依据。对常规空调系统和LNG冷能回收系统的配置分别做了初投资预算，常规空调系统的初投资费用为37.6万元，LNG冷能回收系统的初投资费用为124.66万元，因为为工厂提供的冷量的系统是必不可少的，所以LNG冷能回收系统的净初投资约为87.06万元。采用LNG冷能回收系统为车间供冷后，每年的电量可减少65.2万度，费用可减少54.55万元，投资回收期只有1.6年。这些足以表明，LNG冷能回收利用可带来巨大经济效益，LNG冷能回收是一种有效的节能措施。

参考文献

[1]徐文东，华贲，李志红，等.LNG冷量优化集成利用技术[J].天然气工业，2006，26（7）：127-129.

[2]欧阳西安，赵杰，田旗.液化天然气冷能分析及其回收利用[J].中国科技博览，2013（8）：31.