关键技术：LNG船冷能的开发和利用

源课题：《基于HYSYS的LNG运输船冷能利用方案设计与模拟优化》新技术：基于船舶类LNG冷能的综合开发与利用研究基金项目：山东省高等学校科技计划项目（编号J16LB75）：中国远洋海运集团有限公司应用研究计划项目（编号2015-1-H-010）。来源：韩淑洁课题组以LNG动力船、LNG运输船和LNG．FsRu为研究对象,针对LNG相关大型远洋商船的大量LNG冷能未得以利用的问题,首次提出了低温冷能发电、冷冻海水淡化、船舶空调和船舶冷库等LNG冷能梯级利用方案.     

16300t LNG燃料动力化学品船能量利用系统的模拟分析与优化

针对16300吨LNG燃料动力化学品船LNG气化冷能未加以利用的现状,本文在分析及评估原船废气余热及冷却水系统用能水平的基础上,综合考虑LNG冷能、主机废气和缸套冷却水的能量梯级利用,针对船舶对发电、海水淡化、冷库及空调等需求,以加装废气动力涡轮、LNG冷能ORC发电、冷冻法海水淡化及设置高低温冷库与空调系统等方式组合提出了四套综合能量利用系统方案。进一步利用Aspen HYSYS软件对该船原有能量利用系统与新方案进行了模拟分析,并从?效率及经济性两个方面对各方案进行了评估。结果表明,诸方案中以低温冷库+海水淡化+高温冷库+干燥舱系统方案经济性最好,所形成的新系统经优化后?效率可提高至67.16%,每年经济收益可达595.8万元。     

LNG燃料船冷能利用技术探讨

本文通过分析LNG冷能利用技术国内外研究现状,探讨LNG冷能利用方式,设计LNG冷能梯级利用方案、船舶空调和船舶冷库利用方案、低温冷冻法海水淡化装置、LNG冷能发电方案、模拟软件开发等,并进行实船经济效益分析,得出,LNG冷能利用技术在船舶上具有多种应用形式,具有广阔的应用空间和应用价值。     

LNG动力船冷能发电系统的模拟优化研究

提出用改进的直接膨胀法来回收LNG动力船上的冷能和余热的发电系统,并以4800k W的双燃料拖船为研究对象,利用ASPEN PLUS流程模拟软件对该系统进行模拟和优化。模拟分析结果表明,在相同膨胀机入口温度和不同入口压力下都有一个最优的发电功率值;双机系统最大发电功率达177k W,完全可以减少一个150k W的主柴油机发电机组而产生巨大的经济和环境效益;该系统的?效率达到了0.4854,比传统的直接膨胀系统?效率提高了近一倍。     

基于HYSYS的LNG运输船冷能利用方案设计与模拟优化

针对LNG运输船锅炉在燃烧低温液态LNG和BOG的同时会释放大量未利用冷能的问题,提出LNG运输船冷能综合利用方案。采用Aspen HYSYS软件,对LNG运输船的冷能利用系统进行模拟设计,包含纵向两级朗肯循环发电、海水淡化、船舶冷库和船舶空调的冷能梯级利用系统。对NG-2点的温度、朗肯循环部分的冷凝压力和蒸发压力等主要参数进行优化,确定最优参数设置。研究成果为船舶冷能的利用提供了理论指导和技术支持,有利于船舶节能减排,实现绿色航运。     

某渔船燃料LNG冷能利用方案的设计和优化

针对某型液化天然气（LNG）燃料动力渔船，提出一种结合船舶发电、冷库和空调需求的冷能利用系统。充分考虑发动机余热资源和消耗的LNG汽化冷能，提出一种高效的冷能利用方案。利用Aspen软件对该设计方案进行模拟分析，建立以?效率和单位?值成本为主的系统评价指标。通过分析部分敏感参数对系统评价指标的影响发现，分析的敏感参数之间存在互相限制对方变化的关系，无法通过对各参数进行逐个分析使系统的性能接近最优状态。因此，进一步采用遗传算法对系统的参数进行匹配优化，避免陷入逐个调整参数得出所谓的最优状态的误区。优化后的冷能利用系统的总体?效率为51.14%，与优化前相比提高16.67%；单位?值成本仅为10.19$/GJ，下降4.77%。     

LNG冷能的船舶冷库与空调系统设计与分析

针对LNG动力船中LNG燃料的冷能多且未被加以利用的问题,设计了一套利用LNG冷能的船舶冷库和空调系统,并选择系统所需的冷媒,同时利用Hysys软件对系统进行了流程模拟,简述其具体流程,并且对该系统所需主要换热器进行选型、材料的选择、结构的设计以及应力的校核,最后对该系统的经济性进行了分析,该LNG冷能利用系统的主要目的是将LNG冷能作为LNG动力船上冷库和室内空调的冷源,从而达到节能降耗的目的。     

液化天然气冷能发电的影响因素分析

LNG冷能发电是LNG接受站冷能利用的主体项目之一,其发电效率的多少对于接受站的正常运行具有重要作用。本文运用了Aspen plus软件模拟分析了影响冷能发电的因素,对于优化发电流程具有重要作用。     

16300 t LNG燃料动力化学品船能量利用系统的模拟分析与优化

针对16 300 t液化天然气(LNG)燃料动力化学品船的LNG气化冷能未加以利用的现状,在分析和评估原船废气余热及冷却水系统用能水平的基础上,提出4套综合能量利用系统方案。该方案包含加装废气动力涡轮、LNG冷能ORC发电、冷冻法海水淡化和设置高低温冷库与空调系统等方式组合。进一步利用AspenHYSYS软件对该船原有的能量利用系统和新方案进行模拟分析,并从?效率方面对各方案进行评估。结果表明,在诸多方案中,以"低温冷库+海水淡化+高温冷库+干燥舱系统"的方案最优,?效率可提高至67.16%。     

LNG蒸汽冷能在船舶上的应用探讨

首先介绍了LNG蒸汽的性质特点,结合船舶的功能特点,探讨了LNG蒸汽冷能可以应用于船舶伙食冰库、海水淡化装置、空气分离装置等领域。然后根据LNG船舶的特殊性,探讨了将LNG蒸汽冷能用于上述装置时需要达到的要求。最后对其进行了展望,伴随着陆上运用LNG蒸汽冷能技术的进一步成熟,在船舶上利用LNG蒸汽冷能技术将逐步实现。     

船舶主机废气余热温差发电的数值模拟与试验研究

为了对船舶柴油机废气余热加以利用以达到船舶节能和减少碳排放的目的,结合船舶余热特点,开展船舶余热温差发电的数值模拟与试验研究。采用CFD方法完成试验装置相关参数的选择,然后对温差发电装置的换热过程进行模拟,并通过试验验证模拟的正确性。最后,以MAN/B&W41V32/40式船舶主机为研究对象,对其废气余热温差发电的性能进行评估,结果表明,在热端平均温度为500 K、冷端平均温度为310 K、冷却水流速为10 m/s的工况条件下,设计安装的1 764片温差发电片输出总功率理论上可达31.75 k W。     

船舶主机废气余热温差发电的数值模拟与试验研究

为了对船舶柴油机废气余热加以利用以达到船舶节能和减少碳排放的目的，结合船舶余热的特点，开展了船舶余热温差发电的数值模拟与实验研究。采用CFD方法完成了实验装置相关参数的选择后，进一步对温差发电装置的换热过程进行模拟，并通过实验验证了模拟的正确性。最后，以MAN/B＆W41V32/40式船舶主机为研究对象，对其废气余热温差发电的性能进行了评估。结果表明，在热端平均温度为500 K，冷端平均温度为310 K，冷却水流速为10 m/s的工况条件下，设计安装的1764片温差发电片输出总功率理论上可达31.75 kW。     

LNG运输船冷能的利用设计与经济性

以147 000 m~3液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)运输船为研究对象,根据能量梯级利用原理,将LNG冷能应用于朗肯循环发电、船舶海水淡化、船舶低温冷库、船舶高温冷库、船舶空调和制氮等领域中,设计出一套LNG冷能综合利用系统。采用Aspen HYSYS软件进行系统模拟,经过分析和计算,论证系统设计方案的可行性。依据母型船的航线和冷能利用系统的运行工况,计算出各月份LNG冷能利用系统节约的电量和直接经济效益,全年可节约电量1.886×10~6kW·h,产生效益400余万元,经济效益显著。     

船舶柴油机废气余热发电效率优化系统

船舶柴油机运行过程中产生的能量做不到被完全利用,造成能源浪费。在此背景下,为提高能源利用率,针对当前使用的一般船舶柴油机废气余热发电系统效率低的问题,进行优化设计。本系统设计采用B/S架构,搭建系统结构,集成化提升,然后优化系统组成硬件,最后设计系统运行程序,实现优化系统设计。为测试系统有效性,进行仿真测试,结果表明:与一般船舶柴油机废气余热发电系统相比,运行优化后的系统,能在更短的时间内产生更多的电量,由此可知本系统的余热发电效率提升,达到了研究的预期目标。     

LNG动力船燃料冷能的综合开发与利用

将中东至国内航线上的以液化天然气(Liquified Natural Gas,LNG)为动力的超大型油船(Very Large Crude Carrier,VLCC)作为母型船,介绍为其设计的LNG供气系统及利用LNG冷能的必要性,证明LNG冷能应用于船舶冷库和空调的富余量非常大。设计出LNG冷能利用系统图,论证并选择合适的传热介质,提出控制方案和应急方案。计算结果表明:采用冷能利用装置后,每年可从中获得较多的直接和间接经济效益,为船舶节能减排提供了一个很好的可行方案。     

船用柴油机余热发电透平内部流场分析

针对船用柴油机在船舶节能减排方面的重要作用,提出通过余热发电透平回收船用中速柴油机的废气余热。采用数值模拟方法对动力涡轮进行内部流场分析,为余热发电透平的设计优化和应用提供参考。透平流场数值模拟结果表明:蜗壳和叶轮的整体流动状态良好,但动叶入口处存在较大的攻角,出现小范围的流动分离;在动叶与静叶相对运动的影响下,不可避免地在部分动叶流道中出现涡流,导致压力和温度增大、流速下降。根据数值模拟结果对叶轮叶型进行优化,有助于进一步改善内部流场,提高余热发电透平的工作效率。     

基于集成高效热能发电系统的船舶Attained EEDI及燃油消耗量分析

为满足国际海事组织(IMO)关于船舶能效设计指数(energy efficiency design index,EEDI)的强制要求,各国已开始探索高效热能发电技术在船舶能源系统中的集成和应用,以期通过对船舶主动力装置余热进行回收利用,实现降低EEDI、减少燃油消耗量和控制废气排放量的目标。论文以超临界二氧化碳布雷顿循环(S-CO_2 Brayton cycle,S-CO_2 BC)发电系统、有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热发电系统、卡琳娜循环(Kalina cycle,KC)余热发电系统和动力涡轮(power turbine,PT)余热发电系统为具体研究对象,分别就单一新型动力循环发电系统和组合型高效热能发电系统在某型2500TEU支线集装箱船中集成,对船舶达到的能效设计指数(attained EEDI)和燃油消耗量折减进行计算分析。结果表明:采用超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统取代1台船舶辅机,并与有机朗肯循环、卡琳娜循环及动力涡轮等新型动力循环余热发电系统构成组合型高效热能余热发电系统技术方案,可实现船舶达到的能效设计指数EA与没有应用任何高效热能发电系统技术方案的指数相比下降33.28%;单一应用有机朗肯循环余热发电技术对减少船舶燃油消耗量的贡献显著,燃油节省率可达到5.99%。这项研究工作可为在船舶上集成应用高效热能发电技术提供理论参考依据。     

曹妃甸LNG码头建设规模与通航效率的适应性

曹妃甸LNG接收站作为我国北方天然气供应的重要保障主体,冬季高峰期月到港LNG船舶达到8～11艘,按照规划扩建后将成为国内外规模最大的LNG接收站。由于LNG船舶通航的严格监管,到港船舶数量的增加会对航道通航效率造成显著压力,因此需要论证码头建设规模与航道的适应性。在现状定线制通航条件下,基于多智能体仿真建模方法,构建曹妃甸港区LNG船舶进出港全过程仿真模型,定量评估不同LNG码头建设规模对LNG船舶通航效率的影响。结果表明,当LNG泊位数达到4个时,船舶进出港受制约明显,优化航路后能有效提高LNG船舶的通航效率。     

船用转轮除湿空调系统方案的探讨

探讨转轮除湿空调系统在船舶上应用的可行性。在分析干燥剂再生温度和除湿效果的基础上,根据船舶余热的品质和船舶空调的特点,构建了一个船用除湿空调系统。该系统采用单个转轮两级除湿的方案,利用船舶余热作为干燥剂的再生热源,采用海水冷却和压缩式制冷机组冷却相结合的冷却方式,以保证送风温度的稳定。根据所确定的系统方案,建立起船用单个转轮两级除湿空调系统的实验台,用于研究模拟海洋环境下该系统的性能。     

天津港大港港区LNG双泊位联合运行通航管理方案*

为满足北方地区冬季LNG高峰期保供目标,部分渤海沿海港口在同一港池内规划布置双LNG泊位。鉴于双泊位联合运营下的LNG船舶关联性强且操纵难度高的特点,有必要对LNG双泊位联合运行进行调度管理方案研究。以国内首座正式投产运营的LNG双泊位为例,基于船舶操纵模拟仿真方法,通过分析LNG船舶航行对航道通航效率影响及相邻泊位联动性,提出双泊位运营下的LNG船进出港优先级。在此基础上,结合LNG双泊位运营特点和通航管理规则,制定近期和远期不同阶段的船舶联合调度组织模式。研究结论可为单港池LNG双泊位的通航管理提供决策依据。