本發(fā)明涉及LNG開發(fā)利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LNG集中氣化綜合利用系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，LNG內(nèi)藏的冷能約為840Kj/Kg,即每公斤L(fēng)NG具有840千焦耳的冷能；照此計算，每噸LNG內(nèi)藏有230KWh的冷能。LNG必須通過氣化由-162℃的液態(tài)上升溫度至18℃的氣態(tài)才能作為天然氣使用。在這個氣化過程中必須釋放冷能，也就是說如果能把這個冷能加以利用，這個冷能便是LNG的附產(chǎn)品。在LNG的生產(chǎn)地，把氣態(tài)天然氣做成LNG，每立方米需要消耗約0.3元的電能，一噸LNG內(nèi)儲藏有435元的電能。

在現(xiàn)有技術(shù)中也有對LNG氣化中產(chǎn)生的冷源利用的情況，主要有一、接收站式冷能利用，這種接收站多指LNG接收碼頭，一些LNG接收碼頭為了滿足局部區(qū)域內(nèi)超大型特定用戶如電廠等需要，在碼頭進行氣化，然后通過管道供氣，同時也解決了碼頭大型儲罐BOG(閃蒸氣)的問題，利用氣化中產(chǎn)生的冷能實現(xiàn)冷能利用。比較有代表性的是早已建成的深圳大棚冷凍庫和即將動工的由中海油基地有限公司與美國AP公司合作的冷能利用項目。它們的局限是：

1、碼頭是個獨立的項目，它的建成往往在相對偏遠地區(qū)或者適合船舶?？康膮^(qū)域，不依賴城市及其產(chǎn)業(yè)園區(qū)的布局，一旦建成后，即便是有冷能源，也不可能形成冷鏈業(yè)產(chǎn)業(yè)群。

2、LNG氣化中產(chǎn)生的冷能有效輸送半徑是三公里以內(nèi)，已建成的碼頭四周三公里范圍內(nèi)若不能形成冷鏈業(yè)產(chǎn)業(yè)群，便制約了它的冷能利用，深圳大棚的冷能利用便是如此，早已建成的冷能設(shè)施無法被充分利用。

3、碼頭如果只對某類特定用戶供氣，用氣門類單一，其氣化的連續(xù)性將受用氣單位生產(chǎn)峰值制約；如果由碼頭大范圍的向城鎮(zhèn)及工業(yè)用戶供氣，則因沒有冷鏈業(yè)產(chǎn)業(yè)群的布局無法充分利用冷能；同時長距離的管網(wǎng)投資建設(shè)以及因跨區(qū)域協(xié)調(diào)往往實現(xiàn)起來很困難，因此現(xiàn)在絕大多數(shù)需要氣化的碼頭是采用海水氣化，把冷能深排進了海水里，深圳大棚接收站即是如此。

二、LNG衛(wèi)星接收站冷能利用，這是指一些采用LNG作燃料的大型企業(yè)或終端用戶接收站，由于自身有大量用氣需求需要氣化，所產(chǎn)生的冷能可以進行利用，比較典型的是早已建好的廣州南沙冷庫和即將開建的順德杏壇LNG衛(wèi)星站擬建的-30℃冷凍及-15℃冷藏項目，這類接收站的局限是：

1、LNG衛(wèi)星站立項時就沒有冷鏈業(yè)產(chǎn)業(yè)群配套，站點四周是居民區(qū)或者其它門類的工業(yè)區(qū)，形成小規(guī)模冷凍庫可以，形成冷鏈業(yè)產(chǎn)業(yè)群是沒有可能的，而小凍庫又因缺乏專業(yè)運作經(jīng)營非常困難。

2、受冷能輸送半徑限制，即使重新考慮冷鏈業(yè)產(chǎn)業(yè)群的立項，要滿足項目在方圓三公里以內(nèi)是十分困難的。

3、僅僅某個LNG衛(wèi)星站的用氣量及用氣門類是不能夠滿足一個冷鏈業(yè)產(chǎn)業(yè)群的冷源需求的。

因為上述種種原因，在實際中，對LNG氣化中產(chǎn)生的冷能，利用率很低，而從國家節(jié)能減排、能源升級換代的角度，天然氣的大規(guī)模應(yīng)用是目前最好的選擇，在這種大背景下，如果在某個局部區(qū)域內(nèi)，尤其是長期沒有國家主管網(wǎng)供氣的地區(qū)，能提供一種有效利用LNG氣化過程中產(chǎn)生的冷能的解決方案，既能實現(xiàn)能源升級，節(jié)能減排，也能催生冷鏈產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將具有極高的經(jīng)濟和社會價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種對LNG液化天然氣集中氣化，并為區(qū)域內(nèi)多類型的用氣用戶集中供氣，使氣化工廠產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的冷能，并對冷能科學(xué)利用，配套形成粉碎加工產(chǎn)業(yè)、冷鏈產(chǎn)業(yè)、生鮮加工等產(chǎn)業(yè)，在實現(xiàn)能源升降換代的同時，節(jié)能環(huán)保，具有極高的經(jīng)濟和社會價值的LNG集中氣化綜合利用系統(tǒng)及方法，具體技術(shù)方案如下：

一種LNG集中氣化綜合利用系統(tǒng)，包括LNG存儲中心，該LNG存儲中心中的液化天然氣經(jīng)過氣化工廠氣化后，接入?yún)^(qū)域供氣管網(wǎng)，在該區(qū)域供氣管網(wǎng)的終端連接區(qū)域多門類用氣用戶，所述氣化工廠還與冷能綜合利用系統(tǒng)連接；

所述冷能綜合利用系統(tǒng)包括主換熱系統(tǒng)，通過該主換熱系統(tǒng)與氣化工廠實現(xiàn)冷能交換，在該主換熱系統(tǒng)上溫度從低到高依次連接有粉碎加工系統(tǒng)、生物冷凍系統(tǒng)、凍庫系統(tǒng)、和高溫冷藏系統(tǒng)。

本系統(tǒng)是這樣實現(xiàn)的，因?qū)嵭辛思泄?，且一個區(qū)域內(nèi)用氣用戶類型多樣，可保證氣化的持續(xù)和相對穩(wěn)定性，采用主換熱系統(tǒng)和氣化工廠所產(chǎn)生的冷能進行交換，根據(jù)LNG氣化的溫度變化特點，通過粉碎加工系統(tǒng)、生物冷凍系統(tǒng)、凍庫系統(tǒng)、和高溫冷藏系統(tǒng)分級利用冷能，使冷能的利用率達到最高，實現(xiàn)綠色循環(huán)利用方式，可有效減輕前期項目投入的壓力，以及可最大限度的降低氣價，加之其冷能是附屬品，可實現(xiàn)氣價、冷能價雙降的格局。

為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，可進一步為：

在所述粉碎加工系統(tǒng)的前端還設(shè)置有冷能發(fā)電系統(tǒng)，針對深冷部分的冷能，利用冷能發(fā)動系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換成電能，冷能轉(zhuǎn)換速度快，效率高，并且轉(zhuǎn)換成的電能可供系統(tǒng)使用，甚至可上網(wǎng)銷售，產(chǎn)生經(jīng)濟效益，在所述高溫冷藏系統(tǒng)的后端還設(shè)置有空調(diào)冷凝水系統(tǒng)，所述冷能發(fā)電系統(tǒng)和空調(diào)冷凝水系統(tǒng)均與所述主換熱系統(tǒng)連接，在系統(tǒng)的后端產(chǎn)生的7℃冷凝水通過盤罐風(fēng)機，可供中央空調(diào)直接使用，尤其在南方地區(qū)，氣溫比較高，因此可節(jié)省大量能源。

在所述粉碎加工系統(tǒng)和冷能發(fā)電系統(tǒng)間還設(shè)置有冷能存儲系統(tǒng)。采用相變材料，將富余的冷能進行儲存，可有效解決氣化量受到晝夜氣化不均衡的影響。

在所述高溫冷藏系統(tǒng)和空調(diào)冷凝水系統(tǒng)間還設(shè)置有制冰系統(tǒng)，該制冰系統(tǒng)與所述主換熱系統(tǒng)連接。制冰系統(tǒng)一方面自身便是一個巨大的產(chǎn)業(yè)，豐富產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，尤其是在南方地區(qū)，工業(yè)、餐飲、生活、遠洋捕魚業(yè)等各個方面對冰的需求量巨大；另一方面，在氣化工廠冷能不充足的情形下，也可以利用冰釋放冷能，補充其他系統(tǒng)對冷能的需求。

在所述氣化工廠與區(qū)域供氣管網(wǎng)間還連接有天然氣發(fā)電系統(tǒng)，該天然氣發(fā)電系統(tǒng)為電制冷系統(tǒng)供電，該電制冷系統(tǒng)可分別為所述生物冷凍系統(tǒng)、凍庫系統(tǒng)、和高溫冷藏系統(tǒng)制冷。在氣化工廠氣化量嚴(yán)重不足的情形下，可啟動天然氣發(fā)電系統(tǒng)，加大氣化量，提供冷能，同時采用用電制冷方式，同時為各個系統(tǒng)提供冷能，保證各個冷凍系統(tǒng)的正常運行。

所述區(qū)域多門類用氣用戶為居民用氣端、工業(yè)用氣端和加氣站等。

采用上述系統(tǒng)的一種LNG集中氣化綜合利用系統(tǒng)的方法，具體步驟如下，

步驟一：氣化工廠持續(xù)氣化，產(chǎn)生冷能；

步驟二：所產(chǎn)生的冷能在-170～-120度區(qū)間與冷能發(fā)電系統(tǒng)換熱，在-120～-80度區(qū)間與粉碎加工系統(tǒng)換熱，在-80～-40度區(qū)間與生物冷凍系統(tǒng)換熱，在-40～-10度區(qū)間與冷凍系統(tǒng)換熱，在-10～0度區(qū)間與高溫冷藏系統(tǒng)換熱，在0-7度與空調(diào)冷凝水系統(tǒng)進行換熱，完成液化天然氣的氣化過程，供給供氣管網(wǎng)；

步驟三：判斷冷能的充足性，當(dāng)冷能有富余，則進入步驟四，不足則進入五；

步驟四：開啟冷能存儲系統(tǒng)，在-120～-80度區(qū)間進行熱交換，吸收冷能；

步驟五：開啟冷能存儲系統(tǒng)，釋放冷能，再次判斷冷能充足性，仍然不足，進入下一步；

步驟六：關(guān)閉冷能發(fā)電系統(tǒng)，再次判斷冷能充足性，仍然不足，進入下一步；

步驟七：關(guān)閉粉碎加工系統(tǒng)，再次判斷冷能充足性，仍然不足，進入下一步；

步驟八：啟動天然氣發(fā)電系統(tǒng)，加大氣化量，增加冷能，同時該天然氣發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能驅(qū)動電制冷系統(tǒng)，補充生物冷凍系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)、冷藏系統(tǒng)和高溫冷藏系統(tǒng)不足的冷能。

為更好的實現(xiàn)本方法，可進一步為：

所述步驟二中，在產(chǎn)生的冷能在-10～0度區(qū)間還連接有制冰系統(tǒng)，在所述步驟七和八之間設(shè)置有步驟7.1，具體內(nèi)容為關(guān)閉所述制冰系統(tǒng)，并利用該制冰系統(tǒng)釋放冷能分別為所述生物冷凍系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)、冷藏系統(tǒng)和高溫冷藏系統(tǒng)補充冷能，再次判斷冷能充足性，仍然不足，進入步驟八。

本發(fā)明的有益效果為：采用區(qū)域集中氣化，集中供氣，使其冷能產(chǎn)出持續(xù)穩(wěn)定，不僅有效的解決了地區(qū)能源改造升級問題，同時可形成完整的冷能利用產(chǎn)業(yè)鏈，具有可觀的經(jīng)濟和社會價值，該經(jīng)濟價值也可彌補前期建設(shè)工程的費用，降低投入，真正實現(xiàn)綠色環(huán)保和循環(huán)經(jīng)濟的綜合利用模式；對冷能的階梯式應(yīng)用，可最大限度的防止能量損失；同時，采用冷能存儲系統(tǒng)、天然氣發(fā)電系統(tǒng)以及制冰系統(tǒng)的引入，有效解決了氣化晝夜、季節(jié)不穩(wěn)定，或者其它人為、自然因素導(dǎo)致的氣化不穩(wěn)定因素，保證冷能利用中的各個系統(tǒng)安全、高效運行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中換熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

如圖1所示：一種LNG集中氣化綜合利用系統(tǒng)，包括LNG存儲中心，通過槽車將液化天然氣集中運輸至LNG存儲中心，該LNG存儲中心中的液化天然氣經(jīng)過氣化工廠氣化后，接入?yún)^(qū)域供氣管網(wǎng)，在該區(qū)域供氣管網(wǎng)的終端連接居民用氣端、工業(yè)用氣端和加氣站等，所述氣化工廠還與冷能綜合利用系統(tǒng)連接；

如圖2所示：所述冷能綜合利用系統(tǒng)包括主換熱系統(tǒng)，通過該主換熱系統(tǒng)與氣化工廠實現(xiàn)冷能交換，在該主換熱系統(tǒng)上溫度從低到高依次連接有冷能發(fā)電系統(tǒng)、冷能存儲系統(tǒng)、粉碎加工系統(tǒng)、生物冷凍系統(tǒng)、凍庫系統(tǒng)、高溫冷藏系統(tǒng)、制冰系統(tǒng)和空調(diào)冷凝循環(huán)水系統(tǒng)；

在氣化工廠與區(qū)域供氣管網(wǎng)間還連接有天然氣發(fā)電系統(tǒng)，該天然氣發(fā)電系統(tǒng)為電制冷系統(tǒng)供電，該電制冷系統(tǒng)可分別為所述生物冷凍系統(tǒng)、凍庫系統(tǒng)、和高溫冷藏系統(tǒng)制冷。

采用上述系統(tǒng)的LNG集中氣化綜合利用系統(tǒng)的方法，具體步驟如下，

步驟一：氣化工廠持續(xù)氣化，產(chǎn)生冷能；

步驟二：通過換熱系統(tǒng)，氣化工廠所產(chǎn)生的冷能在-170～-120度區(qū)間與冷能發(fā)電系統(tǒng)換熱，在-120～-80度區(qū)間與粉碎加工系統(tǒng)換熱，在-80～-40度區(qū)間與生物冷凍系統(tǒng)換熱，在-40～-10度區(qū)間與冷凍系統(tǒng)換熱，在-10～0度區(qū)間分別與高溫冷藏系統(tǒng)和制冰系統(tǒng)換熱，在0-7度與空調(diào)冷凝循環(huán)水系統(tǒng)進行換熱，完成液化天然氣的氣化過程，供給供氣管網(wǎng)；

步驟三：系統(tǒng)的控制中心判斷冷能的充足性，當(dāng)冷能有富余，則進入步驟四，不足則進入五；

步驟四：開啟冷能存儲系統(tǒng)，在-120～-80度區(qū)間進行熱交換，吸收冷能，如在用氣高峰期，冷能充足，則可開啟；

步驟五：如在夜晚等用氣低谷時段，開啟冷能存儲系統(tǒng)，釋放冷能，滿足其它系統(tǒng)冷能需求，再次判斷冷能充足性，仍然不足，進入下一步；

步驟六：關(guān)閉冷能發(fā)電系統(tǒng)，再次判斷冷能充足性，仍然不足，進入下一步；

步驟七：關(guān)閉粉碎加工系統(tǒng)，再次判斷冷能充足性，仍然不足，進入下一步；

7.1關(guān)閉所述制冰系統(tǒng)，并利用該制冰系統(tǒng)釋放冷能分別為所述生物冷凍系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)、冷藏系統(tǒng)和高溫冷藏系統(tǒng)補充冷能，再次判斷冷能充足性，仍然不足，進入步驟八；

步驟八：啟動天然氣發(fā)電系統(tǒng)，加大氣化量，增加冷能，同時該天然氣發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能驅(qū)動電制冷系統(tǒng)，補充生物冷凍系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)、冷藏系統(tǒng)和高溫冷藏系統(tǒng)不足的冷能。

本實施例將本發(fā)明涉及的系統(tǒng)和方法擬應(yīng)用在廣東江門的臺山地區(qū)，產(chǎn)生的效益估算如下：臺山一年的用氣量暫按5億M³/年估算，為36.2319萬噸，其LNG冷能為8333萬KWh，內(nèi)含電能價值為1.9249億元；以理論上70％利用率計算，實際可綜合利用的冷能為5833萬KWh；如果采用電制冷方式制造這么大量的冷能，機械耗能與冷能的一般比值系數(shù)-30℃以上是2.64倍，如果要達到-30℃至-162℃以下的超冷級別，采用電制冷方式的比值系數(shù)會成倍增加，而超冷級別冷源卻有很大的經(jīng)濟利用價值,一般增加系數(shù)平均在11.5以上，同樣以臺山為例，僅以2.64倍的系數(shù)計算，要產(chǎn)生上述可利用冷能則需電能消耗1.9249億KWh，按0.7元/度折算，合人民幣1.3474億元?，F(xiàn)以江門現(xiàn)有最大的2.5萬噸級遠洋凍庫對比，該凍庫年冷能量為594萬KWh，臺山建成該項目后可以為相當(dāng)于9.82個江門遠洋凍庫提供冷能?；蛘呖梢越ㄔO(shè)24.5萬噸級以上的凍庫，而且冷能是附產(chǎn)品。其經(jīng)濟和社會價值巨大。