打造中國特色的LNG低溫冷能循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈

發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是實(shí)踐科學(xué)發(fā)展觀，節(jié)能減排的一項(xiàng)重要措施。隨著LNG(液化天然氣)的大量使用和引進(jìn)，一種新能態(tài)一低溫冷能將大規(guī)模進(jìn)入市場。如何用好LNG載有的大量低溫冷能已成為節(jié)能領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)新課題，有關(guān)這一課題的研究也日漸深入和成熟，一條粗大的低溫冷能產(chǎn)業(yè)鏈正逐步顯現(xiàn)出來。進(jìn)一步解放思想，拓展低溫冷能利用的思路，通過多部門、跨行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，具有中國特色的低溫產(chǎn)業(yè)鏈將變成現(xiàn)實(shí)，引領(lǐng)低溫冷能循環(huán)利用的新潮頭。

  一、撬動(dòng)制氧行業(yè)節(jié)能技術(shù)進(jìn)步的杠桿

    制氧設(shè)備(或稱空氣液化分離設(shè)備)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備之一，它對(duì)我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的貢獻(xiàn)是有目共睹的。隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在空分設(shè)備又在快速向化工行業(yè)，特別是煤化工行業(yè)和油、氣開采業(yè)滲透。

    空分設(shè)備一百多年的發(fā)展史中，供冷方式一直采用自產(chǎn)自用的封閉模式。市場化的冷能供應(yīng)，引入外部冷能將成為撬動(dòng)制氧節(jié)能的杠桿。國際先進(jìn)空分設(shè)備制氧能耗已降至O.4kwh／M₃0₂，繼續(xù)改進(jìn)的空問已很小，再降低1％都十分困難。采用外冷工藝技術(shù)，據(jù)工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果核算，制氧能耗可再降低20％，達(dá)O.3kwh／M₃0₂左右；生產(chǎn)低純氧時(shí)(含氧35-40％)可降至0.15kwh／M₃0²，低純氧正是強(qiáng)化燃燒和高爐富氧所需要的合適純度。

    氧氣用途十分廣泛，由于制氧能耗高、成本高企，在許多產(chǎn)業(yè)部門還難以推廣使用，如垃圾、秸桿、劣質(zhì)煤、煤矸石、高爐煤氣低熱值燃料發(fā)電、污水純氧暴氣等。

    空分設(shè)備是低溫產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵設(shè)備，它可以為低溫冷能傳輸提供載冷介質(zhì)～氮?dú)�，又可以利用液氧的冷能降低制氧能耗。與LNG冷能回收相結(jié)合，將使空分產(chǎn)品氧氣、氮?dú)獾玫酵耆�的利用，大輻度降低生產(chǎn)成本。低溫產(chǎn)業(yè)鏈的建立將推動(dòng)空分節(jié)能技術(shù)進(jìn)步，擴(kuò)大氧氣應(yīng)用范圍，為空分行業(yè)開拓廣闊的發(fā)展空間。

    綜上所述，空分行業(yè)應(yīng)找準(zhǔn)在低溫產(chǎn)業(yè)鏈中的定位，抓住契機(jī)，發(fā)揮自身優(yōu)勢，解放思想，大膽創(chuàng)新，在節(jié)能和產(chǎn)品綜合利用兩方面實(shí)現(xiàn)雙突破，促進(jìn)低溫產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

二富氧煉鐵的新思路

    富氧大噴吹是現(xiàn)代大型煉鐵高爐節(jié)能、節(jié)焦、增產(chǎn)的重要措施之一，富氧率已由原來的3—5％提高到現(xiàn)在的8—10％，即鼓風(fēng)含氧量已達(dá)28-30％。據(jù)經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)報(bào)導(dǎo)，武鋼已創(chuàng)出3200m³大型高爐，全月日均產(chǎn)鐵9600T／日，全月日均利用系數(shù)3的水平，富氧大噴吹措施功不可沒。但現(xiàn)在高爐富氧走的是“270⁰C”的曲折路線，即先生產(chǎn)99.5％以上的氧氣，再與空氣混合成30％含氧量的熱風(fēng)送入爐中，富氧能耗(包括氧氣加壓輸送)為O.5一O.7kwh／M₃O₂。外冷低純氧空分設(shè)備可將空氣提純成30％的低純氧直接送入高爐，變270⁰C路徑為90⁰C路徑，工藝過程的簡化是不言而喻的，節(jié)能效果也是顯而易見的。據(jù)核算富氧能耗僅為0.15kwh／M₃0₂，較270⁰C路徑節(jié)能2—3倍。

    可能有人認(rèn)為這是天方夜談、癡人說夢，但這不是夢而是現(xiàn)實(shí)。其實(shí)外冷低純氧空分設(shè)備已在光纖和玻璃行業(yè)使用多年，只是換了一個(gè)名稱叫制氮機(jī)或現(xiàn)場制氮裝置。改變思路，用其氧舍其氮，設(shè)備大型化就可作為低純氧空分使用。由于流程短又采用外供冷能，設(shè)備大大簡化，可以建在高爐旁，很容易與高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)匹配。其附產(chǎn)的壓力氮可替代鋼鐵廠壓縮空氣，作干熄焦氣源，高爐煤粉系統(tǒng)和軋鋼保護(hù)氣用。并不全是用其氧、舍其氮，而是用其氧，又用其氮，將空分產(chǎn)品綜合利用提高到一個(gè)新的水平。

    氮?dú)馐荓NG冷能回收的****介質(zhì)，LNG冷能回收中需大量使用氮?dú)�，轉(zhuǎn)化成液氮(LN2)。鋼鐵行業(yè)和LNG行業(yè)合建空分設(shè)備，可使空氣分離產(chǎn)品得到完全的利用。氧、氮成本將大輻度降低，收到****的經(jīng)濟(jì)效益。我國河北曹妃甸經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)首鋼搬遷工程和中石油規(guī)劃的唐山LNG接收站、上海寶鋼和洋山LNG接收站具備二者聯(lián)姻的條件，應(yīng)充分利用。

    富氧對(duì)高爐節(jié)能的另一作用是可以促進(jìn)高爐煤氣利用。高爐煤氣因?yàn)闊嶂档�、利用難度大。目前我國仍有很多高爐煤氣被火炬燃燒后排放。富氧燃燒技術(shù)可以彌補(bǔ)高爐煤氣熱值低的不足，提高利用效率。以高爐煤氣為燃料的燃?xì)庹羝��?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備已在寶鋼、鞍鋼投運(yùn)。若加上富氧燃燒技術(shù)，將進(jìn)一步提高熱效率和設(shè)備通用化程度，降低研發(fā)改型成本。

    在用戶端回收LNG冷能，生產(chǎn)LN2(液氮)。通過LNG運(yùn)輸工具返程將LN2運(yùn)至氣田再液化天然氣。這不僅可以實(shí)現(xiàn)冷能循環(huán)利用，而且將對(duì)天然氣、煤層氣開采產(chǎn)生眾多積極影響：

    ①天然氣液化設(shè)備和輔助設(shè)施(水、電供應(yīng))大大簡化。

    ②液化設(shè)備小型化，移動(dòng)式(撬裝模塊)的難題將迎刃而解。

    ③中、小型氣藏、微型氣藏均可轉(zhuǎn)化成可采有效資源，實(shí)現(xiàn)井口液化外輸。

    ④井口液化采氣工藝適用于煤層氣和深海、遠(yuǎn)海天然氣開采。

    ⑤在用戶端建造LNG冷能回收工廠替代在氣田建造大型天然氣液化廠，可把天然氣產(chǎn)業(yè)中復(fù)雜的高技術(shù)設(shè)備和運(yùn)行管理工作從荒漠、遠(yuǎn)洋轉(zhuǎn)移至經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大中城市，不僅節(jié)約了大量資金和能源，而且可以極大的改善天然氣行業(yè)職工的工作和生活條件。

    ⑥充分發(fā)揮現(xiàn)有空分行業(yè)的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、管理能力和技術(shù)研發(fā)資源，替代目前我們尚未掌握的天然氣液化技術(shù)，符合我國現(xiàn)階段發(fā)展國情。

  四、冷能的其它應(yīng)用

  不久前我國首臺(tái)低溫超導(dǎo)除鐵器研制成功，標(biāo)志著這一科技前沿技術(shù)開始在我國投入工業(yè)應(yīng)用。低溫環(huán)境是超導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的必要條件，LN₂冷能可以為發(fā)展超導(dǎo)技術(shù)鋪路。

    低溫粉碎技術(shù)在廢舊輪胎、塑料、電子垃圾清潔處理方面具有優(yōu)勢，推廣這一技術(shù)需要LN2做冷源。生物制藥、畜牧養(yǎng)殖業(yè)的良種繁殖、醫(yī)學(xué)中器官保存和移植都需要低溫冷源。冷能的市場化供應(yīng)將為這些產(chǎn)業(yè)和行業(yè)提供良好的發(fā)展條件。

  五、充分發(fā)揮LNG產(chǎn)業(yè)的龍頭作用,促進(jìn)低溫產(chǎn)業(yè)大發(fā)展

    發(fā)展低溫產(chǎn)業(yè)，冷能的市場化供應(yīng)是前提。由于冷能傳輸?shù)奶厥庑裕�不同于一般商品，也區(qū)別于其它能態(tài)(熱能、電能)，世界各國都未建立真正意義上的冷能市場。工業(yè)化規(guī)模使用冷能的兩大產(chǎn)業(yè)部門一空氣液化分離和天然氣液化一都沿用了封閉的自產(chǎn)自用的供冷模式。國際LNG貿(mào)易、國內(nèi)工業(yè)氣體市場L02、LN2銷售，也不是將低溫冷能作為一種獨(dú)立商品，而是作為氣態(tài)物料‘‘運(yùn)輸包裝”，一次性使用的。這一模式不僅浪費(fèi)了大量能源，也制約了低溫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

    LNG產(chǎn)業(yè)是低溫產(chǎn)業(yè)鏈的龍頭，回收LNG冷能在天然氣開采中自用和在市場銷售，既促進(jìn)了天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，又可帶動(dòng)整個(gè)低溫產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。通過空分行業(yè)的輻射作用，擴(kuò)大氧氣應(yīng)用范圍，還可以影響一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)群，為多個(gè)行業(yè)和工業(yè)部門提供全新的技術(shù)手段，注入新的發(fā)展活力。