LNG產(chǎn)業(yè)鏈能效優(yōu)化：ORC廢熱發(fā)電與冷能梯級(jí)利用高效換熱
液化天然氣（LNG）是重要的清潔能源，產(chǎn)業(yè)鏈存在可觀的能源優(yōu)化空間
。一方面
，LNG動(dòng)力系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量中高溫廢熱
；另一方面 
在LNG船舶或發(fā)電機(jī)組中
，LNG氣化過程釋放出巨量高品質(zhì)冷能。將這些原本被浪費(fèi)的廢熱與冷能有效回收利用
，對(duì)于提升LNG產(chǎn)業(yè)鏈的能效、降低運(yùn)營(yíng)成本和減少環(huán)境影響都具有實(shí)際價(jià)值
。
一、 LNG動(dòng)力廢熱發(fā)電：ORC技術(shù)
，發(fā)動(dòng)機(jī)/燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率通常在40%-45%之間，渦輪熱效率約為40-43%
，超過50%的能量以高溫?zé)煔夂蛫A套水廢熱等形式損失
。有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）可以有效回收這部分中低溫廢熱并轉(zhuǎn)化為電能。
蒸發(fā)器：吸收廢熱源的熱量，使有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)汽化
相比傳統(tǒng)水蒸汽循環(huán)，ORC采用低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)（如環(huán)戊烷、R245fa等）作為循環(huán)工質(zhì)，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、安全性高以及適用熱源溫度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)
。
根據(jù)不同的工質(zhì)選擇和系統(tǒng)配置優(yōu)化
，ORC系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)10%-15%的廢熱能電能轉(zhuǎn)化率
。ORC系統(tǒng)能否高效穩(wěn)定運(yùn)行，內(nèi)部的熱交換設(shè)備性能非常重要
。
。
回?zé)崞?/b>：回收膨脹做功后工質(zhì)余熱，用于預(yù)熱進(jìn)入蒸發(fā)器的液態(tài)工質(zhì)
板殼式換熱器因板束的波紋結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化了換熱性能，同時(shí)提供多種金屬材質(zhì)選擇
，提升整體效率
。
冷凝器：將膨脹做功后的低壓氣態(tài)工質(zhì)冷凝為液態(tài)，釋放冷凝潛熱
，為工質(zhì)泵提供入口條件
。
高效換熱器：保障ORC穩(wěn)定運(yùn)行
板翅式換熱器（PFHE）及板殼式換熱器（Shell Plate HX）
，結(jié)構(gòu)緊湊
、傳熱性能優(yōu)異且承壓能力強(qiáng)，可作為ORC系統(tǒng)的蒸發(fā)器
、回?zé)崞骱屠淠鳌?/span>
，具備優(yōu)異的耐腐蝕和耐高溫性能，其焊接結(jié)構(gòu)有效避免了傳統(tǒng)可拆式板式換熱器在高溫高壓及交變應(yīng)力下的疲勞失效風(fēng)險(xiǎn)
。
該P(yáng)FHE芯體采用先進(jìn)的擴(kuò)散焊接工藝制造 二
傳統(tǒng)LNG氣化站中的換熱器結(jié)構(gòu)通常較為簡(jiǎn)單，主要承擔(dān)LNG與海水（或環(huán)境介質(zhì)）之間的基礎(chǔ)熱交換任務(wù)
在某LNG船舶項(xiàng)目中
，沈氏科技提供的PFHE預(yù)熱器成功應(yīng)用于240℃/40 Bar工況
，高效處理功率達(dá)12,000 kW的環(huán)戊烷工質(zhì)蒸發(fā)過程
。
，從根本上消除了密封墊片泄漏的隱患
，強(qiáng)化板型設(shè)計(jì)同時(shí)滿足了高效傳熱和高壓可靠性的需求。
二 、LNG冷能高效利用
。而在LNG/乙烷等低溫流體氣化冷能綜合利用系統(tǒng)中，換熱器需應(yīng)對(duì)更為復(fù)雜的工況：既要處理超低溫流體（LNG最低-162℃）與中間介質(zhì)之間的高效傳熱
，又要協(xié)調(diào)多種介質(zhì)（空氣
、有機(jī)工質(zhì)
、水/乙二醇溶液等）在不同相態(tài)（液
、氣、兩相）下的多股流
、多溫位熱傳遞過程
。這要求換熱器具備更強(qiáng)的性能
、更優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和更高的可靠性 
沈氏科技PCHE采用微通道設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)壓力可達(dá)99MPa），獨(dú)特的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了極高的比表面積和緊湊性
。
沈氏科技印刷電路板式換熱器（PCHE）和板殼式換熱器這兩類高效換熱器，能夠充分滿足LNG及乙烷等低溫流體冷能在各種復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下對(duì)換熱設(shè)備高效
、緊湊、可靠的技術(shù)要求
。
，減少占地面積優(yōu)化空間布置的同時(shí)
，強(qiáng)化了換熱器內(nèi)部的紊流，大幅提升了傳熱效率
，適用于高壓、多股流耦合的低溫工況
1、LNG氣化冷能回收（推薦使用PCHE或板殼式換熱器）
。
沈氏科技板殼式換熱器結(jié)合了板式換熱器高效與管殼式換熱器耐高壓
、耐寬溫域的優(yōu)勢(shì)，同樣具備優(yōu)異的承壓能力和大流量流體處理能力
，并提供多種金屬材質(zhì)選擇以滿足耐腐蝕、耐高溫等嚴(yán)苛工況需求，適用于中大流量、中高壓的工藝?yán)淠芑厥請(qǐng)鼍啊?/span>
冷能應(yīng)用場(chǎng)景與熱管理解決方案
（1）區(qū)域供冷與水產(chǎn)養(yǎng)殖
采用PCHE或板殼式換熱器，將LNG氣化釋放的冷量傳遞給中間載冷介質(zhì)（如乙二醇水溶液）
。載冷介質(zhì)經(jīng)過多級(jí)溫度調(diào)節(jié)后
，可為區(qū)域集中供冷系統(tǒng)或低溫水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施提供穩(wěn)定、可控的低溫冷源
，減少傳統(tǒng)電力驅(qū)動(dòng)制冷壓縮機(jī)的能耗。
（2）LNG氣化冷能直接利用于乙二醇冷卻
利用PCHE等高效緊湊型換熱器
，將LNG冷能直接傳遞給乙二醇溶液
。被冷卻的乙二醇溶液可直接用于需要中低溫冷量的工藝過程，或作為二次載冷劑進(jìn)行冷量分配
，實(shí)現(xiàn)冷能的高效回收利用。
（3）船用燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)（FGSS）冷能利用
在LNG燃料船上
，LNG燃料在氣化器中氣化供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)釋放的冷能
，可通過PCHE或板殼式換熱器回收
。例如，利用LNG冷能直接冷卻制冷劑
，或先冷卻載冷劑再間接冷卻制冷劑，回收的冷能可為船舶空調(diào)系統(tǒng)或冷藏系統(tǒng)提供冷量
，減輕壓縮機(jī)負(fù)荷
，提升船舶綜合能效。
2
、乙烷氣化冷能回收（推薦使用板殼式換熱器）
在乙烷裂解等化工裝置中，存在氣態(tài)乙烷需要液化的需求
。沈氏科技板殼式換熱器優(yōu)異的耐壓與大流量處理性能
，可實(shí)現(xiàn)LNG與氣態(tài)乙烷之間的高效換熱，使乙烷液化；并在其后氣化階段回收釋放的冷能，用于冷卻丙烯等工藝流體。該流程實(shí)現(xiàn)了多溫位冷量的梯級(jí)利用，最大化降低工藝系統(tǒng)的總能耗。
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