要提高LNG发电系统的整体效率,必须考虑LNG冷量的利用。否则,发电系统与利用普通天然气的系统无异,而大量LNG冷量则被浪费了。

如前所述,LNG包括低温和压力两部分。LNG冷量的应用要根据LNG的具体用途,结合特定的工艺流程有效回收LNG冷量。概括地说,LNG冷量利用主要有三种方式:①直接膨胀发电;②降低蒸汽动力循环的冷凝温度;③降低气体动力循环的吸气温度。本节首先分析天然气直接膨胀发电。

图7-25所示为利用高压天然气直接膨胀发电的基本循环。从LNG储气瓶来的LNG经低温泵加压后,在气化器受热气化为数兆帕的高压天然气,然后直接驱动透平膨胀机,带动发电机发电。

图7-25 天然气直接膨胀发电

天然气从(p₁,T₁)等熵膨胀至(p₂,T₂)过程中,所做的功为

如果膨胀过程中天然气近似看作理想气体,则(www.daowen.com)

如果忽略加压LNG的低温泵所耗的功,则w_e即为对外输出的功。可见,要增加天然气膨胀过程的发电量,可以采取以下三项措施:

1)提高T₁,即提高气化器出口温度。但这也意味着气化器将消耗更多的热量,应综合考虑对整个系统的经济性。

2)提高p₁,即提高低温泵出口压力。这就意味着气化器和膨胀机将在更高压力下工作,设备投资必然增加,也应综合考虑对整个系统的经济性。

3)降低p₂,即降低膨胀机出口压力。但膨胀机出口压力的降低受整个系统的制约,因为最终利用天然气的设备通常有进气压力的要求。气体压差决定了输出功率的大小,当天然气外输压力高时不利于发电。

这一方法的特点是原理简单,但是效率不高,发电功率较小,且在系统中增加了一套膨胀机设备。而且,如果单独使用这一方法,则LNG冷量未能得到充分利用。因此,这一方法通常与其他LNG冷量利用的方法联合使用。除非天然气最终不是用于发电,这时可考虑利用此系统回收部分电能。