LNG汽化潜热在冷库设计中应用

　　1 前言

　　随着经济的发展和人们生活水平的不断提高,人们对于水产品、肉类、水果、蔬菜、禽蛋等食品的需求越来越旺盛,但它们的生产有较强的地区性和季节性,为了调节淡旺季节,保障供给,就需要对食品进行冷加工、冷藏及冷藏运输,这样对冷库、冷藏车船的需求也在不断地增长。冷库设计的核心是制冷系统的设计,目前的冷库制冷方式普遍采用液体汽化压缩制冷方式。但其工艺复杂,耗费电能较多,投资成本高[1-2]。

　　为响应国家节能降耗、回收可利用能源的要求,本文提出了回收LNG汽化冷量来提供冷库冷源的设计思路。LNG常压下的沸点温度为-162e,它在燃料燃烧前汽化时吸收的汽化潜热所产生的冷量,足以维持一个小型冷库需要的冷量,通过载冷剂将LNG相变物质溶解释放的冷量传递给冷库。

　　2 制冷工艺及制冷负荷计算

　　2. 1 制冷工艺

　　利用外界能量使热量从温度较低的物质(或环境)转移到温度较高的物质(或环境)的系统叫制冷系统。制冷系统通常可分为蒸汽制冷系统、空气制冷系统和热电制冷系统。

　　〔1〕蒸汽压缩制冷系统主要由压缩系统、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四部分组成,制冷剂在系统中经过压缩、冷凝、节流、蒸发吸收潜热冷却物体。其工艺成熟,广泛应用食品加工业,但其工艺复杂,耗费大量电能,投资成本高。

　　〔2〕空气制冷系统是通过压缩空气在膨胀机中绝热膨胀获得低温气流而实现制冷。空气是天然工质,无毒无害,对环境没有破坏作用,制冷温度范围宽,但其制冷效率低,噪声高,部件还需优化,运行参数还需优化匹配。

　　〔3〕热电制冷是利用热电效应(即帕尔帖效应)的一种制冷方法。其结构简单,启动快,操作灵活。主要缺点是效率低,耗电多,主要用于电子器件仪表的冷却器。

　　以上是现在国内普遍采用的制冷方法,本文中冷库制冷系统采用LNG汽化产生冷量直接制冷的方案,在国内尚属首创,该工艺简单,冷量大,其制冷的工艺流程如图1(该流程采用乙二醇、丙二醇和丙三醇的水溶液做载冷剂)。

　　工艺流程描述:来自储罐的-162e的LNG经过与20e的载冷剂换热以后气化为2@104Nm318e的天然气,可供给大约6万城镇居民一天的用气;载冷剂经过LNG换热器后温度降为-35e左右,然后经过一级超低温蒸发器,温度变为-20e,此过程提供的冷量可用于禽类、肉类或者鱼虾的速冻,经一级换热以后,进入二级换热器,载冷剂温度升为-2e,此过程提供的冷量可用做冷库低温冷藏间的冷量需要(主要用于肉类、水产品的冷藏),二级换热后,进入三级换热器,载冷剂的温度升为20e,然后循环回LNG汽化换热器,三级换热产生的冷量可用于冷水养殖或者空调系统的冷水供给。