Oživljavanje hladne energije od LNG

Hladnoća koja se stalno gubi

Tečni prirodni gas stiže do uvoznih terminala na oko -162°C. To je ogromna količina rashladne kapaciteta/hlade energije koja je u početku trajala značajan kompresijski rad. Ipak, velika većina LNG terminala jednostavno isparava tečnost koristeći morsku vodu ili grijače vazduha, ispuštajući hladnoću direktno u okolinu. Nije neuobičajeno da se u postrojenjima koja tretiraju ovu energiju vidi da je to samo nusproizvod koji treba odbaciti, dok zapravo predstavlja jedan od najneiskorišćenijih tokova energije u celom sektoru industrijskog plina.

Brojke govore oštru priču. U skladu sa člankom 3. stavkom 1. ovog zakona, za potrebe utvrđivanja kapaciteta za proizvodnju električne energije, u skladu sa člankom 3. stavkom 1. Ta energija nije bila jeftina. Likvidacija troši oko 8% do 10% prirodnog plina kao parazitsko opterećenje. Pustiti da se hladnoća jednostavno rasprši, iz perspektive exergie, ostavi novac na stolu.

Šta čini LNG hladnu energiju tako vrednom

Kriogena temperatura je skupa za proizvodnju. Odvajanje vazduha, proizvodnja etilena, skladištenje u hladnjaku, pa čak i hlađenje u data centru, sve to zahtijeva hlađenje na različitim temperaturnim nivoima. Regasifikacija LNG-a nudi gotov kriogeni sudoperi koji može direktno služiti ovim procesima.

Temperatura je bitna. Kako se LNG zagreva od -162°C do okoline, može podržati više kaskadnih aplikacija u različitim temperaturnim rasponima. Najduža hladnoća ispod -100°C je idealna za kriogenu separaciju vazduha, gdje se kisik, dušik i argon proizvode kao tečnosti. Međutalne temperature oko -50°C do -80°C mogu pokrenuti organske Rankinove cikluse za proizvodnju energije ili podržati skladišta hladnih skladišta. Toplije rekuperacije blizu 0°C radi za klimatizaciju zgrada ili hlađenje industrijskih procesa.

Tehnički izazov leži u usklađivanju temperaturnog klizanja procesa regasifikacije sa toplotnim zahtjevima daljnje primjene. Toplotni izmenjivači moraju da se nose sa dvostrukom strujom, značajnim temperaturnim razlikama i potencijalnim smrzavanjem vlage ili CO2 sa vazdušne strane. Ovo nisu trivijalni inženjerski problemi, ali su dobro razumljivi i mogu se riješiti sa pravilnim dizajnom.

Gdje oporavak od hladnoće zaista funkcioniše u praksi

Separacija vazduha je postala komercijalno najzanimljivija aplikacija za oporavak LNG-a na hladnom. Temperaturski zahtjevi su savršeno usklađeni. Kriogeni ASU rade u temperaturnom rasponu u kojem LNG oslobađa najveći deo svoje hladne energije. Studije su pokazale da integracija voza za regasifikaciju tečnog plina sa kriogenskim ASU može postići ukupnu efikasnost veću od 90% - Šta? Specifična potrošnja energije u takvim integrisanim konfiguracijama prijavljena je na oko 0,022 kWh po kilogramu obrađenog vazduha, što je brojka koja se povoljno upoređuje sa samostalnim operacijama ASU.

Nedavni razvoj projekta odražava rastuće komercijalne interese. U istočnoj Kini je nedavno pokrenut značajan projekat odvajanja vazduha od hladne energije za LNG na velikom prijemnom terminalu sa dnevnim kapacitetom proizvodnje tekućine od oko 660 tona. - Šta? U postrojenju se sistem za ispiranje LNG direktno integriše sa hladnom kutijom za odvajanje vazduha, koristeći hladnu regasifikaciju za tečnost kisika, dušika i argona bez dodatne kompresije hlađenja. Kapitalna ulaganja za takvu integraciju iznose stotine miliona RMB, ali prednost operativnih troškova u odnosu na konvencionalne ASU-e je značajna.

Osim odvajanja vazduha, oporavak hladnoća je pronašao trakciju u proizvodnji energije. Organički Rankinovi ciklusi koji koriste odgovarajuće fluide za rad mogu pretvoriti hladnoću niskog stepena u struju. Jedan projekat kaskade za iskorišćavanje nedavno je prijavio godišnju proizvodnju energije od 26 miliona kWh samo od hladne energije LNG-a. Ekonomska situacija u velikoj meri zavisi od cijena električne energije i dostupnosti izvora toplote za ciklus na dnu ORC-a, ali u pravom kontekstu, ovi sistemi se vraćaju u razumnim vremenskim okvirima.

Provjera operativne stvarnosti

Svaka iskrena rasprava o iskorištavanju LNG-a na hladnom mora priznati praktična ograničenja. Ne odgovara svaki terminal. Ekonomika radi samo kada postoji stalna potražnja za osnovnim opterećenjem za postrojenja za odvajanje hladnog vazduha koja ne mogu da se uključuju i isključuju sa fluktuacijama u isporuci i isporuci LNG-a. Terminali koji rade kao instalacije za vrhunac, sa vrlo promenljivim stopama regasifikacije, predstavljaju značajne izazove integracije.

Postoje i tehnički ograničenja koliko hladnoće se može praktično vratiti. Uprskavanje toplotnog izmenjiva, posebno na vazdušnoj strani gdje vlažnost može zamrznuti, zahtijeva pažljivu kontrolu procesa. Pad pritiska kroz vlak za povrat hladnog gasova dodatno povećava rad pumpe za LNG. I sama integracija uvodi složenost u operacije terminala, što je nešto što operateri razumljivo oprezni.

Gore navedena tabela prikazuje fundamentalnu kompromisu. Integracija donosi prave prednosti u operativnim troškovima, ali na cenu fleksibilnosti lokacije i operativne nezavisnosti. Za terminale sa stabilnim, predvidljivim profilima isporuke, često one koje služe velikim industrijskim ili komunalnim korisnicima osnovnog opterećenja, slučaj je uvjerljiv. Za vrhunske terminale, manje.

Slučaj na terenu koji vrijedi razmotriti

Jedan projekat u jugoistočnoj Aziji ilustruje obećavanje i zamke. U skladu sa tim, u skladu sa člankom 107. stavkom 1. Tim projekta je procenio više puteva za oporavak hladnoće i na kraju se odlučio na dvostruki pristup: duboku hladnoću do susjedne ASU za proizvodnju tekućeg kisika i dušika i srednju hladnoću do sistema daljinskog hlađenja koji služi obližnjim poslovnim zgradama.

Integracija ASU-a radila je kako je dizajnirano, isporučujući tečne proizvode sa specifikacijama čistoće koje zadovoljavaju industrijske standarde. Međutim, deo za hlađenje na daljinu se suočio sa problemima. Temperatura regasifikacije LNG-a nije bila u skladu sa profilom rashladnog opterećenja koliko su predviđali početni modeli. Projekt je zahtijevao dodatnu skladištenje tampona i sekundarnu petlju rashladnog sredstva da bi se izravnale nesukladnosti. Lekcija je bila jednostavna: oporavak hladno izgleda odlično na dijagramu toplotne ravnoteže, ali vrag je u dinamičkom usklađivanju ponude i potražnje.

Kamo se industrija kreće

Regulatorno okruženje se mijenja u korist hladnog oporavka. Mehanizmi za cijenu ugljenika i propisi o energetskoj efikasnosti čine iskorištavanje topline i hladne energije atraktivnijim iz perspektive usklađenosti. Međunarodna agencija za energiju naglasila je ulogu mjera efikasnosti u čitavom lancu vrijednosti LNG-a u smanjenju ukupnog intenziteta emisija. Oživljavanje hladnoće ne smanjuje direktno emisije CO2 u gorivom skladištu, ali zamjenjuje potrošnju električne energije koja bi inače došla iz mreže, a u mnogim regionima ta energija iz mreže još uvijek se koristi na bazi fosilnih goriva.

Proizvođači opreme su odgovorili standardnijim ponudama. Sve su dostupnije skid-montirane jedinice za oporavak hladnoće sa unapred konstruisanim vlakovima toplotnih razmjenjivača i kontrolnim sistemima, smanjujući inženjerski teret za operatere terminala. Tehnologija se kreće od prilagođenih rješenja prema više modularnim, ponovljivim dizajnima.

Jedna oblast koja vredi pažnju je integracija oporavka hladnošću sa hvatanjem ugljenika. Neki nedavni prijedlozi kombiniraju iskorištavanje hladne energije LNG-a sa procesom sagorevanja oksig-goriva Allam ciklusa koji proizvodi čisti tok CO2 koji je podložan sekvestraciji. - Šta? Hladnoća od regasifikacije LNG-a može podržati odvajanje vazduha za proizvodnju kisika i također pomoći u tečnosti CO2 za transport. Sinergije su stvarne, iako su sistemi složeni i kapitalno intenzivni.

Za operatere koji procenjuju iskorištavanje hladne energije, polazna tačka treba da bude poštena procena profila isporuke, lokalnog tržišta energije i dostupnosti odgovarajućih otvarača za hladnu energiju. Neće se sve sajtovi ispisati. Ali za one koji to rade, prednosti operativnih troškova i koristi za životnu sredinu čine snažan slučaj.

Kompanije poput GreenFir-a su izgradile uspješnu evidenciju u isporuci kriogene opreme koja podržava ove strategije integracije. Sa ASME i CE sertifikacijama i globalnim portfeljem projekata koji obuhvata više kontinenata, postoje proizvodni kapaciteti i sistemi kontrole kvaliteta za podršku sljedećem talasu instalacija za oporavak hladnog - Šta? Inženjersko znanje je tu; pitanje je hoće li ekonomija projekta i regulatorni pritisak konvergirati kako bi se pokrenulo šire usvajanje.