LNG運輸船冷能發電技術

李博洋， 張運秋， 張曉榮， 田東方， 于成龍

(1. 青島遠洋船員職業學院 機電系， 山東 青島 266071； 2. 中遠集團研發/技術中心， 北京 100031；3. 中國科學院 海洋研究所， 山東 青島 266071)

LNG運輸船冷能發電技術

李博洋1,2， 張運秋1， 張曉榮1， 田東方1， 于成龍3

(1. 青島遠洋船員職業學院 機電系， 山東 青島 266071； 2. 中遠集團研發/技術中心， 北京 100031；3. 中國科學院 海洋研究所， 山東 青島 266071)

Abstract: The application profiles and relevant policy background of LNG carrier fuel steam power plant are introduced and the objective conditions for the development and utilization of LNG cold energy is described. Several methods of LNG cold energy power generation are compared in their advantages and disadvantages and the LNG cold energy system is designed for generating electricity. The computational models of exergy, exergy efficiency and relative exergy efficiency are given and the power generation, the exergy efficiency and the relative exergy efficiency under different conditions are obtained by means of process simulation software. The calculation result shows that the cold energy generation system on LNG carrier will produce great amonunt of electric energy and reduce ship operating costs, which has significant economic benefits.

Keywords: ship engineering; LNG carrier; cold energy; exergy efficiency; power generation technology

近年來，我國液化天然氣(Liquefied Natural Gas, LNG)的進口量隨著國家能源結構的調整不斷增多，深圳、上海、大連、寧波、天津及青島等很多港口已相繼建設LNG接收站；國內各船公司目前擁有大型LNG運輸船近10艘，租賃國外公司的LNG運輸船有十幾艘，未來10 a營運的LNG運輸船將隨著LNG需求量的不斷增加達到50～70艘。[1]與此同時，國際海事組織(International Maritime Organization, IMO)新的防污染公約對SOx和NOx排放提出更高要求，而LNG有較好的低排放特性和相對穩定的市場價格優勢，這就促使更多船舶選用LNG燃料來滿足新公約的相關要求。縱然已有很多內河和近海船舶將LNG作為燃料，但LNG船在使用LNG燃料方面具有其他船型無法比擬的優勢。LNG船的主動力裝置除了燃用貨艙產生的蒸發氣(Boil Off Gas, BOG)之外，還需要強制汽化部分LNG。LNG船動力裝置的功率(以蒸汽動力裝置為例)較大，每天需要大量蒸汽來將LNG加熱成氣態以滿足主鍋爐的需要，這樣不僅會消耗大量熱源，還會浪費LNG的冷量。一定壓力下的LNG具有大量的冷量和壓力，若以100%的效率轉換成電能，則每噸LNG可產生約250 kW·h的電能。目前國內外已有對LNG冷能和廢熱發電的研究[2-5]，提出低品位熱源與LNG冷能相互利用的動力循環，但是有關船舶的研究還基本處于空白狀態?！?br>