広東省華瀛液化天然ガス（LNG）受入基地の設計運転条件および周辺産業環境に基づき、まず熱機サイクル発電と浅冷凍庫を結合したLNG冷熱の段階的利用方案を設計し、専門ソフトウェアHYSYSを用いてプロセスの主要パラメータをモデル化・解析し、エネルギー効率向上と大規模冷熱消費を目的に既存方案をさらに最適化した。結果は、年間最低気化日のLNG外送量が時速228トンの条件下で、原方案は一次熱機サイクルと凍庫を組み合わせ、年間発電量が3,283×10⁴kW·hを超え、7,500m³凍庫の冷負荷需要を満たしたことを示した。最適化設計後の新方案は「二段熱機サイクル-浅冷凍庫」設計を採用し、熱源温度を上げ、作動流体としてエタン40％とプロパン60％の混合物を使用することで、熱機サイクルシステムの設計年間発電量を6,204×10⁴kW·hまで向上させ、単位質量LNG当たりの正味発電量を17.54(kW·h)/tから33.02(kW·h)/tに増加させ、年間約5,364.1万元の電気料金節約が可能となった。多段熱機サイクルは温度差による不可逆損失を減少させることができるが、投資対効果および運転信頼性等の要因を考慮すると、第二方案は華瀛LNG受入基地の実際の条件に密接に結びつき、優れた工学的実現可能性および経済性を有する。上述の2つの冷熱段階的利用設計方案はそれぞれ利点があり、受入基地の異なる発展段階およびLNG冷熱利用の異なる評価指標に適しており、華瀛LNG受入基地の全面稼働後の冷熱利用に有益な参考となる。

液化天然ガス;冷熱段階的利用;熱機サイクル;エネルギー効率最適化;経済性評価