伴随社会的飞速发展,世界能源消费日益增加带来了一系列的环境问题,开发新能源、提高能源利用率成为当今社会的主要研究方向,LNG(液化天然气)作为一种高效的清洁能源,近年来已经成为世界能源结构变化的生力军。LNG在汽化过程中会释放830～860kJ/kg的冷能,由于受成本、场地及技术等原因,目前大多数LNG冷能利用项目效率较低,本文针对现有LNG冷能利用项目中存在的问题,根据LNG在不同蒸发压力下冷能及物理?的释放特性,将LNG的蒸发过程划分为两个不同温度段(S1温度段和S2温度段,其中S1为LNG罐内储存温度上升到-90℃,S2为-90℃上升到环境温度),在基于工程实践与理论的基础上提出了一个LNG冷能两级回收系统:其中低温余热作为热源、LNG汽化过程释放的冷能作为冷源的单级有机朗肯循环(ORC)系统作为第一级冷能回收系统,吸收S1温度段的冷能与物理?;冰蓄冷系统作为第二级冷能回收系统,吸收S2温度段的冷能与物理?。该系统达到了发电与供冷相结合利用的效果,从而解决LNG加气站中存在的汽化量不稳定、成本高、场地不足等问题。然后基于Aspen Plus软件建立了 LNG冷能两级回收系统模型,采用四种有机工质(R170、R290、质量分数比为1:1的R290/R600和R1270)作为第一级回收系统循环工质;采用质量分数为50%乙二醇水溶液作为第二级回收系统循环工质。通过改变第一级冷能回收(ORC)系统内蒸发压力、冷凝压力和膨胀机进口温度对整个冷能回收系统进行热力学分析,依据设定的系统评价参数(换热器UA值、系统净输出功(WWnet)、热效率(ηth)、系统制冷量(Qw)、冷能利用率(ηcold)、?效率(η7ex))选出最适合的第一级冷能回收(ORC)系统工质,模拟结果显示R170作为第一级冷能回收系统循环工质效果最好,此时R170所对应系统的换热器总UA值、系统净输出功(Wnet)、热效率(ηth)、系统制冷量(Qw)、冷能利用率(ηcold)、?效率(ηex)分别为 540.5192 cal/(sec·k)、7.7742kw、25.03%、19.48kw、45.57%和 27.73%。最后结合LNG冷能两级回收系统模拟数据以及南宁市新阳加气站日常运营数据,进行系统前期实验台架搭建和工程经济性分析,结果显示,LNG冷能两级回收系统每日预计节约电量380.85kw,每年节约电费6.85万元,系统设备总投资为25.75万元,每年运行成本为2万元,计算得出系统的投资回收期预计为5.7年。