LNG冷能利用技术是LNG产业链下游一项重要的节能减排技术,该技术在国外的工程化应用已发展成熟,在国内却进展缓慢,关键原因之一在于现有技术的冷能换热系统存在占地面积大、投资高、操控复杂等问题,不适于广泛应用于中小型LNG卫星站和LNG汽车。优化创新的LNG冷能利用的换热系统及方案,必能加快我国LNG冷能利用项目建设步伐,推动LNG冷能利用产业发展。本文对现有冷媒系统进行优化,提出了新型LNG立式换热设备和一体化换热设备,以解决占地大、投资高等问题。并以LNG用于冰蓄冷空调项目为例进行方案设计,结果表明,当供冷量为160k W、冷媒压力为0.2MPa时,立式换热设备与一体化换热设备的换热面积分别较原工艺减少71.8%和14.5%,证明新型方案可有效解决体积大、操控复杂、经济性差等问题。由于立式换热设备中冷媒输送高度大,耗能多,而一体化换热设备无需外力。因此一体化换热设备为较优选择。基于上述新型一体化换热设备,结合系统泄漏、持续供冷(供热暂停)等特殊工况,本文提出了在冷媒系统中加入氮气的优化方案,并研究了氮气对换热系统的影响。分析结果显示,氮气的加入改变了系统的换热过程,提高冷媒停机再启动的相变温度,避免冷能用户发生冻堵,保证系统安全。同时对冷媒泄漏的检测灵敏性提高30.4%,操作弹性大大提升。将新型换热方案应用于负荷为3k W的LNG重卡空调系统的工程化研究。通过对冷媒流量和氮气流量分析,确定系统最优运行状态参数。经济分析表明1台新型LNG重卡空调投资约为1.4万元,年节电效益约7128元。该项目方案经济性良好,安全可靠,具备广阔的应用前景。