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渔船节能减排冷能回收利用技术探讨

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液化天然气(LNG)具有经济、安全、环保以及续航能力强等优势,是我国渔船业的未来发展趋势。以我国某型号的LNG动力渔船为例,此渔船设置了2个鱼舱,在各个鱼舱都设置了1台冷能释放装置,该设备可对LNG气化器所释放出来的冷能进行回收利用,当处于正常工作状态下时,通过鱼舱冷能释放装置来对鱼舱起到1个保温作用,从而实现节能的目的。

1冷能利用系统

本文主要探讨的是2级冷媒循环的整体式冷能利用系统。2级冷媒循环的整体式冷能利用系统指的是根据1套完善的中间冷媒循环系统来对冷量进行提取,之后将冷量分别送进2个冷库中。

2级冷媒循环的整体式冷能利用系统如下图1所示,结合此图可以发现,LNG根据低温换热器1被冷媒进行加热,之后进入到NG调温器中,通过渔船所提供的70℃热水来合理调节天然气的温度,从而使得动力系统的供气要求得到满足;冷媒1对LNG低温冷量进行提取后,进入到冷媒1蓄冷罐中,然后通过低温泵10进入到低温换热器4中,之后和冷媒2进行热量交换,随后进入到低温换热器1中再次对冷量进行提取,从而将中间冷媒的1级循环完成;冷媒2对冷媒1的冷量进行提取后,会进入到冷媒2的蓄冷罐中,之后通过低温泵11分别进入到2个冷库的冷却盘管中,然后冷媒2会释放冷量,产生制冷效果,从而将中间冷媒的2级循环完成。冷媒2与冷媒1的蓄冷罐所发挥的作用都是为了对冷量供应进行调节或进行蓄冷,从而确保LNG流量进行波动时可以有效地维持冷库的制冷效果。随着LNG动力渔船渐渐续航,LNG储罐内所承受的压力将会不断减小,因此可以在此基础上增设1套空气气化器的自增压系统,从而来有效维持LNG储罐内所承受的压力。2级冷媒循环不仅可以避免空气和LNG直接换热,还可以使得换热温差有效降低,从而使得换热的㶲损失大大减少,中间冷媒的蓄冷系统对于冷库的稳定运行还可以起到一定的维持作用。具有一定的高效性、经济性以及安全性等综合优势。

2循环冷媒的选择

本文选择浓度为68%的乙二醇水溶液与R410A作为冷媒2与冷媒2。

3冷能㶲分析

把前面提到的2级冷媒循环过程简化成1种理想模型,出于对LNG气化过程中温升和压损的考虑,绝热的膨胀效率取为0.8,低温泵的绝热效率取为0.75,压力0.1为MPa,环境温度为35℃。LNG属于1种低温液体混合物,其成分主要是CH4,其所占比例一般超过了90%,站在CH4物性的角度来看,当处于110~300K之间时,其比热变化比例不会>5%,因此本文根据CH4的单一组分展开分析,其中,比热是常数。结合实际情况,LNG储罐压力较低,而温度也是相对较低,管路系统会导致较小的压损,因此可以对冷能回收利用系统里的压力㶲进行忽略。LNG气化过程所释放的冷量包括有相变潜热㶲Ex,T2和无相变显热㶲Ex,T1。

由于渔船在行驶过程中其自身速度并不是那么稳定,因此发动机的供气量会随着渔船行驶速度的变化而相应的出现波动,结合渔船冷库所需要的总负荷量可得到允许最大供气的波动,结合以上理论分析可发现,低温LNG所蕴含的可利用冷能是较为充足的。对于某型号LNG动力渔船而言,在低温LNG气化成动力系统所需要的天然气时,所释放的可用冷能对于渔船上冷库冷负荷的实际需求完全可以予以满足,允许发动机供气量的最大波动范围可以顺利达到63%。

作者:周嵩嵩 单位:山东滨州职业学院

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