打造中国特色的LNG低温冷能循环产业链

发展循环经济是实践科学发展观，节能减排的一项重要措施。随着LNG(液化天然气)的大量使用和引进，一种新能态一低温冷能将大规模进入市场。如何用好LNG载有的大量低温冷能已成为节能领域内的一个新课题，有关这一课题的研究也日渐深入和成熟，一条粗大的低温冷能产业链正逐步显现出来。进一步解放思想，拓展低温冷能利用的思路，通过多部门、跨行业协同创新，具有中国特色的低温产业链将变成现实，引领低温冷能循环利用的新潮头。

  一、撬动制氧行业节能技术进步的杠杆

    制氧设备(或称空气液化分离设备)是现代工业的基础设备之一，它对我国钢铁工业发展的贡献是有目共睹的。随着经济和技术的发展，现在空分设备又在快速向化工行业，特别是煤化工行业和油、气开采业渗透。

    空分设备一百多年的发展史中，供冷方式一直采用自产自用的封闭模式。市场化的冷能供应，引入外部冷能将成为撬动制氧节能的杠杆。国际先进空分设备制氧能耗已降至O.4kwh／M₃0₂，继续改进的空问已很小，再降低1％都十分困难。采用外冷工艺技术，据工业试验结果核算，制氧能耗可再降低20％，达O.3kwh／M₃0₂左右；生产低纯氧时(含氧35-40％)可降至0.15kwh／M₃0²，低纯氧正是强化燃烧和高炉富氧所需要的合适纯度。

    氧气用途十分广泛，由于制氧能耗高、成本高企，在许多产业部门还难以推广使用，如垃圾、秸杆、劣质煤、煤矸石、高炉煤气低热值燃料发电、污水纯氧暴气等。

    空分设备是低温产业链中的关键设备，它可以为低温冷能传输提供载冷介质～氮气，又可以利用液氧的冷能降低制氧能耗。与LNG冷能回收相结合，将使空分产品氧气、氮气得到完全的利用，大辐度降低生产成本。低温产业链的建立将推动空分节能技术进步，扩大氧气应用范围，为空分行业开拓广阔的发展空间。

    综上所述，空分行业应找准在低温产业链中的定位，抓住契机，发挥自身优势，解放思想，大胆创新，在节能和产品综合利用两方面实现双突破，促进低温产业链发展。

二富氧炼铁的新思路

    富氧大喷吹是现代大型炼铁高炉节能、节焦、增产的重要措施之一，富氧率已由原来的3—5％提高到现在的8—10％，即鼓风含氧量已达28-30％。据经济日报报导，武钢已创出3200m³大型高炉，全月日均产铁9600T／日，全月日均利用系数3的水平，富氧大喷吹措施功不可没。但现在高炉富氧走的是“270⁰C”的曲折路线，即先生产99.5％以上的氧气，再与空气混合成30％含氧量的热风送入炉中，富氧能耗(包括氧气加压输送)为O.5一O.7kwh／M₃O₂。外冷低纯氧空分设备可将空气提纯成30％的低纯氧直接送入高炉，变270⁰C路径为90⁰C路径，工艺过程的简化是不言而喻的，节能效果也是显而易见的。据核算富氧能耗仅为0.15kwh／M₃0₂，较270⁰C路径节能2—3倍。

    可能有人认为这是天方夜谈、痴人说梦，但这不是梦而是现实。其实外冷低纯氧空分设备已在光纤和玻璃行业使用多年，只是换了一个名称叫制氮机或现场制氮装置。改变思路，用其氧舍其氮，设备大型化就可作为低纯氧空分使用。由于流程短又采用外供冷能，设备大大简化，可以建在高炉旁，很容易与高炉鼓风系统匹配。其附产的压力氮可替代钢铁厂压缩空气，作干熄焦气源，高炉煤粉系统和轧钢保护气用。并不全是用其氧、舍其氮，而是用其氧，又用其氮，将空分产品综合利用提高到一个新的水平。

    氮气是LNG冷能回收的****介质，LNG冷能回收中需大量使用氮气，转化成液氮(LN2)。钢铁行业和LNG行业合建空分设备，可使空气分离产品得到完全的利用。氧、氮成本将大辐度降低，收到****的经济效益。我国河北曹妃甸经济开发区首钢搬迁工程和中石油规划的唐山LNG接收站、上海宝钢和洋山LNG接收站具备二者联姻的条件，应充分利用。

    富氧对高炉节能的另一作用是可以促进高炉煤气利用。高炉煤气因为热值低、利用难度大。目前我国仍有很多高炉煤气被火炬燃烧后排放。富氧燃烧技术可以弥补高炉煤气热值低的不足，提高利用效率。以高炉煤气为燃料的燃气蒸汽联合循环发电设备已在宝钢、鞍钢投运。若加上富氧燃烧技术，将进一步提高热效率和设备通用化程度，降低研发改型成本。

    在用户端回收LNG冷能，生产LN2(液氮)。通过LNG运输工具返程将LN2运至气田再液化天然气。这不仅可以实现冷能循环利用，而且将对天然气、煤层气开采产生众多积极影响：

    ①天然气液化设备和辅助设施(水、电供应)大大简化。

    ②液化设备小型化，移动式(撬装模块)的难题将迎刃而解。

    ③中、小型气藏、微型气藏均可转化成可采有效资源，实现井口液化外输。

    ④井口液化采气工艺适用于煤层气和深海、远海天然气开采。

    ⑤在用户端建造LNG冷能回收工厂替代在气田建造大型天然气液化厂，可把天然气产业中复杂的高技术设备和运行管理工作从荒漠、远洋转移至经济发达的大中城市，不仅节约了大量资金和能源，而且可以极大的改善天然气行业职工的工作和生活条件。

    ⑥充分发挥现有空分行业的设计、制造、运行、管理能力和技术研发资源，替代目前我们尚未掌握的天然气液化技术，符合我国现阶段发展国情。

  四、冷能的其它应用

  不久前我国首台低温超导除铁器研制成功，标志着这一科技前沿技术开始在我国投入工业应用。低温环境是超导技术发展的必要条件，LN₂冷能可以为发展超导技术铺路。

    低温粉碎技术在废旧轮胎、塑料、电子垃圾清洁处理方面具有优势，推广这一技术需要LN2做冷源。生物制药、畜牧养殖业的良种繁殖、医学中器官保存和移植都需要低温冷源。冷能的市场化供应将为这些产业和行业提供良好的发展条件。

  五、充分发挥LNG产业的龙头作用,促进低温产业大发展

    发展低温产业，冷能的市场化供应是前提。由于冷能传输的特殊性，不同于一般商品，也区别于其它能态(热能、电能)，世界各国都未建立真正意义上的冷能市场。工业化规模使用冷能的两大产业部门一空气液化分离和天然气液化一都沿用了封闭的自产自用的供冷模式。国际LNG贸易、国内工业气体市场L02、LN2销售，也不是将低温冷能作为一种独立商品，而是作为气态物料‘‘运输包装”，一次性使用的。这一模式不仅浪费了大量能源，也制约了低温产业的发展。

    LNG产业是低温产业链的龙头，回收LNG冷能在天然气开采中自用和在市场销售，既促进了天然气产业发展，又可带动整个低温产业链的发展。通过空分行业的辐射作用，扩大氧气应用范围，还可以影响一个庞大的产业群，为多个行业和工业部门提供全新的技术手段，注入新的发展活力。