潘振，仇陽，喬偉彪，宗月，陳樹軍

（1遼寧石油化工大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001；2中國石油大學(xué)（華東） 儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東 青島 266580）

應(yīng)用技術(shù)

以燃煤廢氣為熱源的LNG冷能三級利用系統(tǒng)

潘振1，仇陽1，喬偉彪1，宗月1，陳樹軍2

（1遼寧石油化工大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001；2中國石油大學(xué)（華東） 儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東 青島 266580）

隨著化石燃料的日益枯竭，回收工業(yè)過程中產(chǎn)生的低溫余熱已成為一種利用能源的重要方式，針對能量回收再利用的問題，將低溫燃煤廢氣（70℃）及LNG（-162℃）冷能進(jìn)行聯(lián)合利用，以朗肯循環(huán)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種可以在發(fā)電的同時，對CO2進(jìn)行液化的LNG冷能三級式利用系統(tǒng)。詳細(xì)分析了膨脹機(jī)入口壓力和溫度對LNG冷能三級式利用系統(tǒng)熱力性能的影響，確定了循環(huán)參數(shù)，利用HYSYS進(jìn)行模擬計(jì)算，并與之相對應(yīng)的LNG冷能二級式利用系統(tǒng)進(jìn)行比較。結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的三級式系統(tǒng)發(fā)電單元的熱效率及?效率較二級式系統(tǒng)分別提升了57.74%及36.67%；三級式系統(tǒng)總凈輸出功較二級式系統(tǒng)提升了61.16%，按90%發(fā)電效率，0.5元/（kW·h）電價計(jì)算，三級式系統(tǒng)每年可帶來約52萬元的經(jīng)濟(jì)效益，CO2液化量為1580kg/h，每年可減排約CO21.365×104t，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和較好的減排效果。

液化天然氣；燃煤廢氣；冷能；有機(jī)朗肯循環(huán)；熱力學(xué)；模擬；發(fā)電；減排

2015年12月12日巴黎氣候變化大會通過了全球氣候變化新協(xié)定。《巴黎協(xié)定》中指出，各方將加強(qiáng)對氣候變化威脅的全球應(yīng)對，并定下了21世紀(jì)下半葉實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放的目標(biāo)。而我國是以煤炭為一次性能源、以火力發(fā)電為主的國家，以300MW燃煤機(jī)組為例，其CO2年排放量約為1.5×106t［1］，在造成嚴(yán)重的環(huán)境污染的同時又浪費(fèi)了大量的低溫?zé)崮?。若能將燃煤廢氣所攜帶的低溫?zé)崮艹浞掷貌⑦\(yùn)用技術(shù)手段將排放的CO2進(jìn)行回收，則可以在創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)價值的同時，對減少溫室氣體排放做出貢獻(xiàn)。

針對目前余熱利用率低的現(xiàn)狀［2］，GUO等［3］、WANG等［4］、HUNG等［5］及SCHUSTER等［6］已經(jīng)對有機(jī)朗肯循環(huán)回收各種不同形式的低溫余熱能源進(jìn)行了大量的工作。吳俐俊等［7］對比研究了3種中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)果表明在回收低溫余熱方面，有機(jī)朗肯循環(huán)有著較好的熱效率、?效率和發(fā)電量，肯定了有機(jī)朗肯循環(huán)在回收低溫余熱上的優(yōu)勢。楊凱等［8］利用有機(jī)朗肯循環(huán)回收車用采油機(jī)排氣余熱，結(jié)果顯示循環(huán)具有較高的余熱回收效率和發(fā)動機(jī)熱效率。根據(jù)熱力學(xué)原理：熱力循環(huán)中熱轉(zhuǎn)功效率最大值受制于理想卡諾循環(huán)效率，熱源溫度越低，冷源溫度越高，循環(huán)效率越低。LNG作為一種超低溫（-162℃）液體，汽化過程中釋放大量的冷能，約為830～860kJ/kg［9-10］。若能將其與低溫余熱聯(lián)合應(yīng)用，則能大幅降低冷源溫度，進(jìn)而提高余熱的利用率。王強(qiáng)等［11-12］在分析LNG物理冷?的基礎(chǔ)上，對基于低溫位熱源的LNG冷能回收低溫動力系統(tǒng)進(jìn)行了分析，指出冷凝溫度以及蒸發(fā)壓力對循環(huán)效率有重要的影響。SHI等［13］和MIYAZAKI等［14］各自提出了使用氨水作為工質(zhì)的聯(lián)合循環(huán)，并對各部件進(jìn)行了能量分析，結(jié)果顯示循環(huán)能達(dá)到較高的循環(huán)熱效率和?效率。

通過以上學(xué)者研究可發(fā)現(xiàn)，利用朗肯循環(huán)，將LNG冷能和工業(yè)余熱聯(lián)合利用可以達(dá)到較好的能源利用效果?；诖?，本文以朗肯循環(huán)為基礎(chǔ)，將燃煤廢氣和LNG冷能聯(lián)合應(yīng)用，建立了一種LNG冷能三級式利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以利用LNG的冷能及低溫余熱資源對燃煤電廠進(jìn)行發(fā)電調(diào)峰的同時，對燃煤廢氣進(jìn)行CO2液化，以期達(dá)到節(jié)能減排的目的。

1　LNG冷能三級系統(tǒng)分析

1.1系統(tǒng)計(jì)算熱力基礎(chǔ)

循環(huán)系統(tǒng)主要包括冷凝器、蒸發(fā)器等換熱設(shè)備和工質(zhì)泵、膨脹機(jī)等動力機(jī)械，以回收單位質(zhì)量流量LNG的冷量?為例（1kg/s），為簡化計(jì)算，低溫燃煤廢氣以100%CO2計(jì)算，對各設(shè)備的?損失、系統(tǒng)循環(huán)熱效率、換熱設(shè)備?效率和系統(tǒng)?效率計(jì)算如式（1）～式（12）［15-16］。

蒸發(fā)器熱平衡方程

蒸發(fā)器?損

冷凝器熱平衡方程

冷凝器?損

泵的?損

式中，ΔSs,p表示工質(zhì)在泵中進(jìn)出口的熵增。膨脹機(jī)的?損

式中，ΔSs,e表示工質(zhì)在膨脹機(jī)中進(jìn)出口的熵增。

LNG?值的計(jì)算見式（7）。

式中，hL0和SL0分別為LNG初始狀態(tài)下的比焓和比熵。

廢氣?值

式中，TH為廢氣初始狀態(tài)下的溫度，K。

凈輸出功Wnet

循環(huán)熱效率ηsys

換熱設(shè)備?效率ηx

系統(tǒng)的?效率ηexg

1.2發(fā)電循環(huán)工質(zhì)選擇

考慮到LNG的低溫特性，為實(shí)現(xiàn)LNG氣化曲線和循環(huán)工質(zhì)冷凝曲線更好的匹配，要求工質(zhì)在低溫狀態(tài)下冷凝。工質(zhì)冷凝壓力低至常壓以下時，系統(tǒng)要添加真空設(shè)備，操作復(fù)雜，故此循環(huán)工質(zhì)冷凝壓力一般為微正。表1為常見工質(zhì)在微正壓下冷凝溫度。

表1　常見工質(zhì)微正壓下冷凝溫度

由卡諾定理可知工質(zhì)的冷凝溫度越低，則循環(huán)效率越高，因此冷凝器中最小傳熱溫差越小越好，但是減小傳熱溫差會導(dǎo)致冷凝器換熱面積增加，低溫工程中相關(guān)的大量文獻(xiàn)推薦最小傳熱溫差采用5℃［17-18］。循環(huán)Ⅰ中，LNG在冷凝器Ⅰ的出口溫度為-106.5℃，為減小換熱溫差應(yīng)取冷凝溫度接近-106.5℃的工質(zhì)。循環(huán)Ⅱ中，LNG在冷凝器Ⅱ出口溫度約為-75.48℃，故應(yīng)取冷凝溫度接近-75.48℃的工質(zhì)。由表1可以看出，工質(zhì)R1150和R170分別滿足循環(huán)Ⅰ和循環(huán)Ⅱ需要。

1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)及簡介

LNG接收站一般建設(shè)在沿海地區(qū)，所氣化得到的天然氣大多為本地用戶所消費(fèi)，LNG的組成與產(chǎn)地有關(guān)，不同地區(qū)出產(chǎn)的天然氣成分有一定的差別。參考沿海某接收站所接受的LNG組分，其各組分的體積比為甲烷97%、乙烷2%、丙烷1%。LNG的流量為1kg/s，汽化壓力為2MPa，初始溫度為-162℃，LNG氣化的最終溫度為20℃。

不同壓力下的LNG氣化T-S（熵）曲線如圖1為所示。從圖1可以看出，LNG的氣化經(jīng)歷了液相段、兩相段和氣相段三部分。不同的區(qū)段LNG呈現(xiàn)不同的氣化特征。因此對其冷能進(jìn)行回收時應(yīng)按區(qū)段分別進(jìn)行。以2MPa下LNG氣化過程為例，LNG冷?Exc釋放情況如表2所示。

由表2可知，液相區(qū)和兩相區(qū)所釋放的冷?占據(jù)整個氣化過程中冷?的大部分份額，采用燃煤廢氣低溫余熱構(gòu)建朗肯發(fā)電系統(tǒng)只需盡量利用液相區(qū)和兩相區(qū)的冷?即可。而氣相區(qū)釋放的冷?略大于液相區(qū)釋放的冷?，因此可利用氣相區(qū)釋放的冷?構(gòu)建燃煤廢氣中CO2回收工藝。

圖1　不同壓力下LNG氣化曲線

表2　2MPa下各階段LNG冷?值對比

系統(tǒng)由兩級朗肯循環(huán)發(fā)電和CO2液化三部分組成。循環(huán)Ⅰ：以LNG為冷源（-162℃），低溫燃煤廢氣為熱源（70℃），循環(huán)工質(zhì)R1150經(jīng)加壓泵Ⅰ、蒸發(fā)器Ⅰ后變?yōu)楦邷馗邏汗べ|(zhì)蒸氣進(jìn)入膨脹機(jī)Ⅰ做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，做功后的低壓工質(zhì)蒸氣進(jìn)入冷凝器Ⅰ與LNG進(jìn)行換熱冷凝，循環(huán)完成。循環(huán)Ⅱ：工質(zhì)R170經(jīng)加壓泵Ⅱ、蒸發(fā)器Ⅱ后變?yōu)楦邷馗邏汗べ|(zhì)蒸氣進(jìn)入膨脹機(jī)Ⅱ做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，做功后的低壓工質(zhì)蒸氣進(jìn)入冷凝器Ⅱ與LNG進(jìn)行換熱冷凝，循環(huán)完成。其中，循環(huán)Ⅱ中的冷、熱源分別是循環(huán)Ⅰ中與工質(zhì)R1150換熱后的LNG和燃煤廢氣。經(jīng)兩次換熱后的氣態(tài)LNG依然攜帶部分冷能，故此利用低溫氣態(tài)LNG與兩次換熱后的低溫CO2構(gòu)建CO2液化單元。具體流程如圖2所示。其中循環(huán)Ⅱ和CO2液化單元所需能量由循環(huán)Ⅰ中產(chǎn)生的能量來提供，循環(huán)II中的發(fā)電量可作為燃煤電廠發(fā)電調(diào)峰使用。

作為對照，構(gòu)建以LNG為冷源，低溫燃煤廢氣為熱源的LNG冷能兩級利用系統(tǒng)，如圖3所示。依據(jù)文獻(xiàn)［19-21］選取丙烷為循環(huán)工質(zhì)，并在氣化等量的LNG前提下，對該系統(tǒng)進(jìn)行熱力計(jì)算，與設(shè)計(jì)的LNG冷能三級式利用系統(tǒng)進(jìn)行對比。

圖2　LNG冷能三級利用系統(tǒng)流程圖

圖3　LNG冷能兩級利用系統(tǒng)流程圖

2　計(jì)算結(jié)果和分析

取膨脹機(jī)出口工質(zhì)壓力為定值（P=0.11MPa），討論膨脹機(jī)入口壓力與溫度對LNG冷能三級利用系統(tǒng)熱力性能的影響。

2.1循環(huán)Ⅰ中凈輸出功隨壓力比和隨膨脹機(jī)入口溫度的變化

圖4表示循環(huán)Ⅰ中凈輸出功隨壓力比（膨脹機(jī)入口壓力和冷凝器出口壓力比值）和膨脹機(jī)入口溫度的變化情況，從圖4可知，凈輸出功量隨溫度的升高呈線性增加，隨著比壓的增加呈階梯式增加。這是由于蒸發(fā)壓力的提高使得蒸發(fā)器內(nèi)部換熱溫差降低，有效地降低了蒸發(fā)器內(nèi)部的不可逆損失，大幅度提高了凈輸出功量。而凈輸出功隨溫度升高而增加則是由于隨著溫度升高，工質(zhì)質(zhì)量流量減少，工質(zhì)泵的泵功降低，使得凈輸出功量呈上升趨勢。

圖4　循環(huán)Ⅰ凈輸出功隨壓力比和膨脹機(jī)入口溫度的變化

綜上所述可知，壓力比和膨脹機(jī)入口溫度均對凈輸出功有較大的影響，但壓力對其影響遠(yuǎn)大于溫度對其的影響。故此，在選擇蒸發(fā)溫度及蒸發(fā)壓力時應(yīng)取較高的溫度和較大的壓力。

2.265℃時膨脹機(jī)入口壓力對循環(huán)Ⅰ凈輸出功的影響

為提高凈輸出功，在忽略換熱面積的情況下，將循環(huán)Ⅰ的蒸發(fā)溫度設(shè)定為蒸發(fā)器允許的最高蒸發(fā)溫度，此時蒸發(fā)器出口溫度為65℃。分析此時膨脹機(jī)入口壓力對循環(huán)Ⅰ中凈輸出功的影響如圖5所示。由圖5可知，在溫度一定的情況下，凈輸出功量隨壓力增高而明顯增大，但其增長斜率隨壓力增大而逐漸減小。這是因?yàn)榕蛎洐C(jī)入口壓力越大，膨脹機(jī)出口處工質(zhì)溫度越低，與LNG溫差越小，在換熱量不變的情況下工質(zhì)質(zhì)量流量增大，即膨脹機(jī)輸出功提高的同時工質(zhì)泵的泵功也隨之提高，導(dǎo)致了凈輸出功增加量逐漸減小。且當(dāng)壓力超過4.7MPa時，膨脹機(jī)出口工質(zhì)溫度低于其液化溫度，導(dǎo)致液相存在，故此，其壓力應(yīng)低于4.7MPa。為滿足高凈輸出功，循環(huán)Ⅰ中壓力取4.7MPa。

2.3循環(huán)Ⅱ中凈輸出功及CO2液化量隨壓力比和膨脹機(jī)入口溫度的變化

圖6表示循環(huán)Ⅱ中系統(tǒng)凈輸出功隨壓力比和膨脹機(jī)入口溫度的變化情況，從圖6可知，與循環(huán)Ⅰ類似，蒸發(fā)溫度及壓力比對凈輸出功量均有較大影響，但壓力對其影響要大于溫度對其的影響。

圖7表示CO2液化量與循環(huán)Ⅱ中壓力比和溫度的變化關(guān)系。由圖7可以看出，CO2液化量隨著膨脹機(jī)入口溫度的升高而降低，隨著壓力比的增加，降低幅度變小。這是因?yàn)楫?dāng)壓力一定時，膨脹機(jī)出口工質(zhì)溫度隨入口溫度的升高而升高，使得冷凝器Ⅱ出口LNG氣化比增大，即循環(huán)Ⅱ中LNG可用能增加，導(dǎo)致CO2液化單元可用能減少，進(jìn)而降低了CO2的液化量。而當(dāng)壓力增大時，膨脹機(jī)出口工質(zhì)溫度降低，冷凝器中溫差減小，減少了對CO2液化單元可用能的占用，使得CO2液化量增大。因此綜合圖6、圖7可以得出，為增大循環(huán)Ⅱ中凈輸出功和第三部分CO2液化量，應(yīng)取較大的壓力。

圖5　65℃時循環(huán)Ⅰ中膨脹機(jī)入口壓力對循環(huán)Ⅰ凈輸出功的影響

圖6　循環(huán)Ⅱ中系統(tǒng)凈輸出功隨壓力比和膨脹機(jī)入口溫度的變化

2.461℃時膨脹機(jī)入口壓力對循環(huán)Ⅱ中凈輸出功的影響

與循環(huán)Ⅰ相同，為取得最大凈輸出功，在忽略換熱面積的情況下，將循環(huán)Ⅱ的蒸發(fā)溫度設(shè)定為蒸發(fā)器允許的最高蒸發(fā)溫度，此時蒸發(fā)器出口溫度為61℃。圖8表示61℃時循環(huán)Ⅱ中凈輸出功隨膨脹機(jī)入口壓力的變化關(guān)系。由圖8可以明顯看出循環(huán)Ⅱ凈輸出功值隨壓力增大呈先增大后減小的趨勢，在壓力為3.5MPa時，凈輸出功達(dá)到峰值。故本循環(huán)蒸發(fā)壓力選取3.5MPa。

2.5HYSYS模擬計(jì)算與結(jié)果比對

借助化工模擬軟件ASPEN HYSYS分別對兩種系統(tǒng)在各自最優(yōu)參數(shù)下進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬計(jì)算。關(guān)鍵過程控制方程為PR實(shí)際氣體狀態(tài)方程。原料LNG組分為：甲烷97%，乙烷2%，丙烷1%。LNG的流量為1kg/s，氣化壓力2MPa，初始溫度為-162℃，最終氣化溫度為20℃。為簡便計(jì)算，低溫（70℃）燃煤廢氣為100%CO2氣體。參比系統(tǒng)為LNG冷能兩級利用系統(tǒng)，兩種系統(tǒng)關(guān)鍵操作參數(shù)見表3，具體計(jì)算結(jié)果對比如表4所示

圖7　循環(huán)Ⅱ中壓力比和膨脹機(jī)入口溫度對CO2液化量的影響

圖8　61℃時循環(huán)Ⅱ中凈輸出功隨膨脹機(jī)入口壓力的變化

表3　系統(tǒng)關(guān)鍵操作參數(shù)表

表4　兩種系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果比對表

3　結(jié) 論

（1）設(shè)計(jì)了一種與低溫燃煤廢氣相結(jié)合的，以發(fā)電為主，CO2液化為輔的LNG冷能三級式利用系統(tǒng)，通過對該系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)做功量會隨著壓比和膨脹機(jī)入口溫度的增加而增大。且壓比對其影響要遠(yuǎn)大于溫度對其的影響。為取得最大凈輸出功，在忽略換熱面積的前提下，將蒸發(fā)溫度設(shè)定為蒸發(fā)器允許的最高蒸發(fā)溫度。在循環(huán)Ⅰ中，沒有最佳做功壓力，但當(dāng)壓力超過4.7MPa時，膨脹機(jī)出口出現(xiàn)液體工質(zhì)，故循環(huán)Ⅰ壓力應(yīng)控制在4.7MPa以內(nèi)。在循環(huán)Ⅱ中存在最佳做功壓力，即當(dāng)壓力在3.5MPa時，凈輸出功值最大。

（2）為方便比對，構(gòu)建了LNG冷能兩級式利用系統(tǒng)。三級式系統(tǒng)與之相比，系統(tǒng)總凈輸出功提高了61.16%，發(fā)電單元熱效率和?效率分別提高了57.74%和36.67%，兩種系統(tǒng)液化單元CO2液化量基本持平。

（3）LNG冷能三級式利用系統(tǒng)以回收單位質(zhì)量流量LNG的冷量?為例（1kg/s），每小時總凈輸出功為133.39kW，按發(fā)電效率90%計(jì)算，每年發(fā)電量（按360天計(jì)算）達(dá)106kW·h，可實(shí)現(xiàn)電廠調(diào)峰的目的，CO2每小時液化量為1580kg，每年（按360天計(jì)算）減排CO2可達(dá)13651.2t，具有較大的經(jīng)濟(jì)價值和良好的減排效果。

符 號 說 明

EH——廢氣?值，kW

Ein——LNG初始的?值，kW

EL——LNG?值，kW

Eout——LNG升溫至20℃后的?值，kW

hHin,evap——廢氣在蒸發(fā)器中的進(jìn)口比焓，kJ/kg

hHout,evap——廢氣在蒸發(fā)器中的出口比焓，kJ/kg

hLin,c——LNG在冷凝器中的進(jìn)口比焓，kJ/kg

hLout,c——LNG在冷凝器中的出口比焓，kJ/kg

hSin,evap——工質(zhì)在蒸發(fā)器中的進(jìn)口比焓，kJ/kg

hSout,evap——工質(zhì)在蒸發(fā)器中的出口比焓，kJ/kg

h0——LNG初始狀態(tài)下的比焓，kJ/kg

Δhs,c——工質(zhì)在冷凝器中的進(jìn)出口焓變，kJ/kg

Δhs,evap——工質(zhì)在蒸發(fā)器中的進(jìn)出口焓變，kJ/kg

Ie——膨脹機(jī)?損，kW

Ievap——蒸發(fā)器?損，kW

Ip——泵中的?損，kW

mH——廢氣質(zhì)量流量，kg/s

mL——LNG質(zhì)量流量，kg/s

ms——工質(zhì)質(zhì)量流量，kg/s

Q——熱量，kJ

S0——LNG初始狀態(tài)下的比熵，kJ/（k·kg）

ΔSs,p——工質(zhì)在泵中的進(jìn)出口熵增，kJ/（kmol·℃）

ΔSS,evap——工質(zhì)在蒸發(fā)器中的進(jìn)出口熵增，

kJ/（kmol·℃）

ΔSH,evap——廢氣在蒸發(fā)器中的進(jìn)出口熵增，

kJ/（kmol·℃）

ΔSL,c——LNG在冷凝器中進(jìn)出口熵增，

kJ/（kmol·℃）

ΔSL,evap——工質(zhì)在蒸發(fā)器中的進(jìn)出口熵增，

kJ/（kmol·℃）

ΔSs,c——工質(zhì)在冷凝器中的進(jìn)出口熵增，

kJ/（kmol·℃）

TH——廢氣的初始溫度，K

T0——環(huán)境溫度，℃

THin,evap——廢氣在蒸發(fā)器中的進(jìn)口溫度，K

THout,evap——廢氣在蒸發(fā)器中的出口溫度，K

TLin,c——LNG在冷凝器中的進(jìn)口溫度，K

TLout,c——LNG在冷凝器中的出口溫度，K

Wnet——凈輸出功，kW

ηexg——系統(tǒng)?效率

ηsys——循環(huán)熱效率

ηx—— 換熱設(shè)備?效率

∑Wp—— 總消耗功，kW

∑Wt—— 系統(tǒng)總輸出功，kW

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A three-stage utilization system of LNG cold energy with coal-fired waste gas heat source

PAN Zhen1，QIU Yang1，QIAO Weibiao1，ZONG Yue1，CHEN Shujun2
（1College of Petroleum Engineering，Liaoning Shihua University，F(xiàn)ushun 113001，Liaoning，China；2College of Pipeline and Civil Engineering，China University of Petroleum（East China），Qingdao 266580，Shandong，China）

With the increasing depletion of fossil fuels，recovering industrial low temperature waste heat is becoming an effective way to save energy. Aimed at the problem of energy recovery and reuse，based on the organic Rankine cycle and using low-temperature coal-fired waste gas（about 70℃）and cold energy of liquefied natural gas（LNG，about -162℃），this paper presents a three-stage system by which CO2liquefaction and power generation are achieved. The effects of expander inlet pressure and temperature on thermal performance of the LNG three-stage cold energy utilization system were analyzed in detail，and the optimal cycle parameters were obtained. HYSYS software simulation for the system was done with comparative analysis on a three-stage system and a two-stage system. The results show that for a three-stage cold energy utilization system，the thermal efficiency and energy efficiency of the generating unit increased 57.74% and 36.67% compared to those of a two-stage system；the net work output was 61.16% greater than that of a two-stage system. According to the efficiency of 90% power generation and 0.5 Yuan/（kW·h） calculation，the three-stage cold energy utilization system can result in saving of 0.52 million RMB every year. At the same time，the CO2liquefaction capacity is1580kg/h which can reduce emission of CO2about 1.365×104t/a. The system can bring considerable economic benefit and achieve better emission reduction.

liquefied natural gas；coal-fired waste gas；cold energy；organic Rankine cycle；thermodynamics；simulation；power generation；emission reduction

TE 09

A

1000-6613（2016）11-3720-07

10.16085/j.issn.1000-6613.2016.11.050

2016-04-05；修改稿日期：2016-05-05。

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 （51306210）。

及聯(lián)系人：潘振（1981—）,男，博士，副教授，主要研究方向?yàn)樘烊粴饩C合利用技術(shù)。E-mail 28335719@qq.com。