LNG單燃料動(dòng)力拖網(wǎng)漁船冷能利用探索

LNG單燃料動(dòng)力拖網(wǎng)漁船冷能利用探究綱要：本文以LNG單燃料動(dòng)力拖網(wǎng)漁船為解析對(duì)象，主要商議近似LNG燃料冷能節(jié)能利用方法；冷量均衡解析、冷能利用系統(tǒng)原理。要點(diǎn)詞：LNG燃料動(dòng)力系統(tǒng)；冷能節(jié)能利用中圖分類號(hào)：TK11+4文件表記碼：AAbstract：ThispapermainlyintroducesLNGcoldenergyutilizationdiscussionofLNGfueltrawlboat，discussesthesavablemeasureofLNGcoldenergyutilization；analysesbalanceofcoldenergyandtheprincipleofLNGcoldenergyutilizationsystem.Keywords：LNGpowersystem；coldenergysavableutilization序言跟著LNG在社會(huì)各領(lǐng)域愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用，以及對(duì)節(jié)能環(huán)保的愈來(lái)愈重視，LNG冷能利用也相應(yīng)惹起社會(huì)的廣泛關(guān)注。依據(jù)利用過(guò)程的不一樣，LNG冷能利用主要分為直接利用和間接利用兩種方式：直接利用包含LNG冷能發(fā)電、空氣液化分別、制取液態(tài)CO2和干冰、冷凍庫(kù)房、輕烴分別與切割、海水淡化等；間接利用包含低溫粉碎荒棄物、冷凍食品、LNG蓄冷等。作為節(jié)能環(huán)保的LNG燃料，正廣泛地應(yīng)用于船舶動(dòng)力推進(jìn)。而動(dòng)力船舶在LNG氣化過(guò)程中常常直接汲取發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的內(nèi)部循環(huán)熱水，對(duì)LNG進(jìn)行加熱并使其氣化，LNG冷能被熱水帶走后重新進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水系統(tǒng)，使得LNG冷能未能獲得充分利用，造成能量浪費(fèi)。所以，踴躍追乞降高效利用LNG的冷能擁有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以本院開(kāi)發(fā)的LNG單燃料動(dòng)力拖網(wǎng)漁船為對(duì)象進(jìn)行解析，商討總結(jié)冷能利用的適用方法，供大家借鑒和交流。LNG單燃料動(dòng)力拖網(wǎng)漁船動(dòng)力系統(tǒng)基本配置本船采納雙機(jī)雙槳，主機(jī)采納兩臺(tái)船用單一氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，功率為420kW，配置2臺(tái)船用單一氣體燃料主發(fā)電機(jī)組，輸出電功率分別為120kW和64kW。在LNG儲(chǔ)氣罐艙設(shè)置1個(gè)LNG儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐的總?cè)莘e約100m3；設(shè)置

2套

LNG氣化器及

2個(gè)緩沖罐，分別部署在

LNG儲(chǔ)罐端部左右氣罐連接地方中，

此中

1套

LNG氣化器及

1個(gè)緩沖罐供氣給

1臺(tái)主機(jī)和

1臺(tái)

120kW

發(fā)電機(jī)組，另

1套

LNG氣化器及

1個(gè)緩沖罐供氣給

1臺(tái)主機(jī)和

1臺(tái)

64kW發(fā)電機(jī)組。LNG冷能利用系統(tǒng)在漁船上的應(yīng)用3.1LNG汽化過(guò)程中可利用冷能解析LNG是低溫液體混雜物，其主要成分是甲烷（CH4），通常占到90%以上。從甲烷的物性來(lái)看，在110K到300K之間，其比熱變化不超出5%。為解析方便，將純度較高的LNG視作單一組分，比熱為常數(shù)。LNG汽化時(shí)放出很大的冷量，包括LNG的汽化潛熱和從儲(chǔ)蓄溫度復(fù)溫到環(huán)境溫度的顯熱。LNG在不一樣壓力下的飽和溫度、汽化潛熱如表1所列。3.2本船LNG可利用的冷量計(jì)算及解析本船當(dāng)2臺(tái)主機(jī)和1臺(tái)64kW發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，耗肚量為0.052kg/s。依據(jù)3.1中的解析，每千克LNG開(kāi)釋出的冷量為：Q=r+∫TCPdT=r+CP（T0-T）（1）式中：r―壓力為0.8MPa時(shí)的LNG汽化潛熱，r=427kJ/kg；CP―定壓熱容，CP=2.1kJ/（kg*K）T―LNG儲(chǔ)罐的溫度。LNG儲(chǔ)罐的工作壓力為P=0.9MPa，此壓力對(duì)應(yīng)下的儲(chǔ)蓄溫度為

-124℃，取

T=149K；T0

―穩(wěn)壓罐的溫度。穩(wěn)壓罐的工作壓力為

P0=0.8MPa，溫度為

10

℃（發(fā)動(dòng)機(jī)要求的燃?xì)馊肟跍囟龋?/p>

，即

T0=283K。為計(jì)算方便，將此汽化過(guò)程視作在

0.8MPa

定壓條件下進(jìn)行。代入上述數(shù)據(jù)可得本船LNG動(dòng)力系統(tǒng)正常工作狀況下釋放出的冷量為Q=36.8kJ，即制冷量為36.8kW。3.3LNG冷能利用用戶的確定本船需要冷能的用戶主要有速凍間、魚艙、空調(diào)裝置等?？紤]到安全性，本船的LNG冷能利用系統(tǒng)不使用在居住地方的空調(diào)裝置。依據(jù)本船的冷凍冷藏系統(tǒng)計(jì)算書，速凍間需要的制冷量為35.8kW，魚艙需要的制冷量為8.2kW，考慮到實(shí)質(zhì)的熱量傳達(dá)效率一般為40%，所以LNG冷能利用系統(tǒng)用于魚艙的保溫。3.4LNG冷能利用系統(tǒng)原理LNG冷能利用系統(tǒng)設(shè)置有兩級(jí)熱交換器，即冷能汲取熱交換器和天然氣調(diào)溫?zé)峤粨Q器，分別用于滿足魚艙保冷的溫度要求-18℃和發(fā)動(dòng)機(jī)要求的燃?xì)馊肟跍囟?0℃。依據(jù)熱力學(xué)第二定律，在自覺(jué)的狀況下，熱只好從高溫傳至低溫物體，因?yàn)轸~艙保冷的溫度要求為-18℃，所以冷能汲取熱交換器的天然氣出口設(shè)定為

-40

℃即

T0=233K，LNG經(jīng)過(guò)冷能汲取熱交換器后可利用的冷能為

31.3kW，依據(jù)熱量傳達(dá)效率為

40%計(jì)算即制冷量為

12.5kW，可以滿足魚艙所需制冷量的。LNG冷能利用系統(tǒng)原理如圖1所示，來(lái)自LNG儲(chǔ)氣罐的LNG，經(jīng)耐低溫冷能汲取熱交換器使冷能得以開(kāi)釋，再經(jīng)天然氣燃料調(diào)溫?zé)峤粨Q器、調(diào)壓閥組件，以保障適合溫度、壓力、流量的天然氣供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)。熱媒汲取來(lái)自LNG燃料冷能汲取熱交換器的冷能，經(jīng)過(guò)冷能汲取熱交換器熱媒循環(huán)泵，將冷能輸送到冷能開(kāi)釋裝置開(kāi)釋冷量，經(jīng)過(guò)熱媒儲(chǔ)槽，完成冷能利用循環(huán)（一級(jí)循環(huán)）。熱水汲取來(lái)自LNG燃料天然氣燃料調(diào)溫?zé)峤粨Q器的剩余冷能，經(jīng)過(guò)天然氣燃料調(diào)溫?zé)峤粨Q器熱水循環(huán)泵，將冷能輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管水套開(kāi)釋冷量，經(jīng)過(guò)熱水膨脹箱，使天然氣的溫度滿足發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的要求，完成天然氣加熱循環(huán)（二級(jí)循環(huán)）。在天然氣燃料調(diào)溫?zé)峤粨Q器天然氣出口處設(shè)置溫度探測(cè)裝置，當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，在駕駛室報(bào)警。3.5LNG冷能利用系統(tǒng)熱媒的選擇目前LNG冷能應(yīng)用與制冷系統(tǒng)的媒介形式很多，主要要求為：1）無(wú)毒無(wú)可燃性、無(wú)刺激性氣味；化學(xué)穩(wěn)固性好，在大氣壓力下不分解。不氧化，不改變其物理化學(xué)性質(zhì)；2）在使用溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)；3）相對(duì)密度小、黏度小、傳熱性好、比熱容大。這樣可以使循環(huán)系統(tǒng)中流動(dòng)阻力損失小，循環(huán)量少，可以減少換熱器尺寸；4）簡(jiǎn)單制取，可以及時(shí)供應(yīng)，價(jià)格相對(duì)便宜。本系統(tǒng)采納乙二醇水溶液作為媒介（即熱媒），用于冷能利用循環(huán)。結(jié)束語(yǔ)LNG冷能利用遠(yuǎn)景相當(dāng)廣闊，踴躍合理利用儲(chǔ)藏的冷能擁有重要的意義。LNG燃料動(dòng)力船舶應(yīng)依據(jù)實(shí)質(zhì)狀況安全、有效地回收LNG冷能，使之既滿足規(guī)范要求，又表現(xiàn)出綠色環(huán)保節(jié)能的新特點(diǎn)，制造出適應(yīng)社