打造中國特色的LNG低溫冷能循環產業鏈

發展循環經濟是實踐科學發展觀，節能減排的一項重要措施。隨著LNG(液化天然氣)的大量使用和引進，一種新能態一低溫冷能將大規模進入市場。如何用好LNG載有的大量低溫冷能已成為節能領域內的一個新課題，有關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業鏈正逐步顯現出來。進一步解放思想，拓展低溫冷能利用的思路，通過多部門、跨行業協同創新，具有中國特色的低溫產業鏈將變成現實，引領低溫冷能循環利用的新潮頭。

  一、撬動制氧行業節能技術進步的杠桿

    制氧設備(或稱空氣液化分離設備)是現代工業的基礎設備之一，它對我國鋼鐵工業發展的貢獻是有目共睹的。隨著經濟和技術的發展，現在空分設備又在快速向化工行業，特別是煤化工行業和油、氣開采業滲透。

    空分設備一百多年的發展史中，供冷方式一直采用自產自用的封閉模式。市場化的冷能供應，引入外部冷能將成為撬動制氧節能的杠桿。國際先進空分設備制氧能耗已降至O.4kwh／M₃0₂，繼續改進的空問已很小，再降低1％都十分困難。采用外冷工藝技術，據工業試驗結果核算，制氧能耗可再降低20％，達O.3kwh／M₃0₂左右；生產低純氧時(含氧35-40％)可降至0.15kwh／M₃0²，低純氧正是強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，在許多產業部門還難以推廣使用，如垃圾、秸桿、劣質煤、煤矸石、高爐煤氣低熱值燃料發電、污水純氧暴氣等。

    空分設備是低溫產業鏈中的關鍵設備，它可以為低溫冷能傳輸提供載冷介質～氮氣，又可以利用液氧的冷能降低制氧能耗。與LNG冷能回收相結合，將使空分產品氧氣、氮氣得到完全的利用，大輻度降低生產成本。低溫產業鏈的建立將推動空分節能技術進步，擴大氧氣應用范圍，為空分行業開拓廣闊的發展空間。

    綜上所述，空分行業應找準在低溫產業鏈中的定位，抓住契機，發揮自身優勢，解放思想，大膽創新，在節能和產品綜合利用兩方面實現雙突破，促進低溫產業鏈發展。

二富氧煉鐵的新思路

    富氧大噴吹是現代大型煉鐵高爐節能、節焦、增產的重要措施之一，富氧率已由原來的3—5％提高到現在的8—10％，即鼓風含氧量已達28-30％。據經濟日報報導，武鋼已創出3200m³大型高爐，全月日均產鐵9600T／日，全月日均利用系數3的水平，富氧大噴吹措施功不可沒。但現在高爐富氧走的是“270⁰C”的曲折路線，即先生產99.5％以上的氧氣，再與空氣混合成30％含氧量的熱風送入爐中，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，節能效果也是顯而易見的。據核算富氧能耗僅為0.15kwh／M₃0₂，較270⁰C路徑節能2—3倍。

    可能有人認為這是天方夜談、癡人說夢，但這不是夢而是現實。其實外冷低純氧空分設備已在光纖和玻璃行業使用多年，只是換了一個名稱叫制氮機或現場制氮裝置。改變思路，用其氧舍其氮，設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，設備大大簡化，可以建在高爐旁，很容易與高爐鼓風系統匹配。其附產的壓力氮可替代鋼鐵廠壓縮空氣，作干熄焦氣源，高爐煤粉系統和軋鋼保護氣用。并不全是用其氧、舍其氮，而是用其氧，又用其氮，將空分產品綜合利用提高到一個新的水平。

    氮氣是LNG冷能回收的****介質，LNG冷能回收中需大量使用氮氣，轉化成液氮(LN2)。鋼鐵行業和LNG行業合建空分設備，可使空氣分離產品得到完全的利用。氧、氮成本將大輻度降低，收到****的經濟效益。我國河北曹妃甸經濟開發區首鋼搬遷工程和中石油規劃的唐山LNG接收站、上海寶鋼和洋山LNG接收站具備二者聯姻的條件，應充分利用。

    富氧對高爐節能的另一作用是可以促進高爐煤氣利用。高爐煤氣因為熱值低、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。富氧燃燒技術可以彌補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氣蒸汽聯合循環發電設備已在寶鋼、鞍鋼投運。若加上富氧燃燒技術，將進一步提高熱效率和設備通用化程度，降低研發改型成本。

    在用戶端回收LNG冷能，生產LN2(液氮)。通過LNG運輸工具返程將LN2運至氣田再液化天然氣。這不僅可以實現冷能循環利用，而且將對天然氣、煤層氣開采產生眾多積極影響：

    ①天然氣液化設備和輔助設施(水、電供應)大大簡化。

    ②液化設備小型化，移動式(撬裝模塊)的難題將迎刃而解。

    ③中、小型氣藏、微型氣藏均可轉化成可采有效資源，實現井口液化外輸。

    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，可把天然氣產業中復雜的高技術設備和運行管理工作從荒漠、遠洋轉移至經濟發達的大中城市，不僅節約了大量資金和能源，而且可以極大的改善天然氣行業職工的工作和生活條件。

    ⑥充分發揮現有空分行業的設計、制造、運行、管理能力和技術研發資源，替代目前我們尚未掌握的天然氣液化技術，符合我國現階段發展國情。

  四、冷能的其它應用

  不久前我國首臺低溫超導除鐵器研制成功，標志著這一科技前沿技術開始在我國投入工業應用。低溫環境是超導技術發展的必要條件，LN₂冷能可以為發展超導技術鋪路。

    低溫粉碎技術在廢舊輪胎、塑料、電子垃圾清潔處理方面具有優勢，推廣這一技術需要LN2做冷源。生物制藥、畜牧養殖業的良種繁殖、醫學中器官保存和移植都需要低溫冷源。冷能的市場化供應將為這些產業和行業提供良好的發展條件。

  五、充分發揮LNG產業的龍頭作用,促進低溫產業大發展

    發展低溫產業，冷能的市場化供應是前提。由于冷能傳輸的特殊性，不同于一般商品，也區別于其它能態(熱能、電能)，世界各國都未建立真正意義上的冷能市場。工業化規模使用冷能的兩大產業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自用的供冷模式。國際LNG貿易、國內工業氣體市場L02、LN2銷售，也不是將低溫冷能作為一種獨立商品，而是作為氣態物料‘‘運輸包裝”，一次性使用的。這一模式不僅浪費了大量能源，也制約了低溫產業的發展。

    LNG產業是低溫產業鏈的龍頭，回收LNG冷能在天然氣開采中自用和在市場銷售，既促進了天然氣產業發展，又可帶動整個低溫產業鏈的發展。通過空分行業的輻射作用，擴大氧氣應用范圍，還可以影響一個龐大的產業群，為多個行業和工業部門提供全新的技術手段，注入新的發展活力。