漁船節能減排冷能回收利用技術的研究

周嵩嵩

摘 要：分析漁船的冷能回收利用技術，根據LNG動力漁船的特性，分析2級冷媒循環的整體式冷能利用系統的特征，選擇R410A與68%的乙二醇水溶液作為循環冷媒，滿足漁船上冷庫負荷的需求。

關鍵詞：漁船；節能減排；冷能回收

中圖分類號：U674.4 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170933220

液化天然氣（LNG）具有經濟、安全、環保以及續航能力強等優勢，是我國漁船業的未來發展趨勢。

以我國某型號的LNG動力漁船為例，此漁船設置了2個魚艙，在各個魚艙都設置了1臺冷能釋放裝置，該設備可對LNG氣化器所釋放出來的冷能進行回收利用，當處于正常工作狀態下時，通過魚艙冷能釋放裝置來對魚艙起到1個保溫作用，從而實現節能的目的。

1 冷能利用系統

本文主要探討的是2級冷媒循環的整體式冷能利用系統。

1、4.低溫換熱器；2.NG 調溫器；3.空氣氣化器； 5.冷庫1；6.冷庫2；7.冷媒1蓄冷罐；8.冷媒2蓄冷罐；9～11.低溫泵

圖1 2級冷媒循環的整體式冷能利用系統

2級冷媒循環的整體式冷能利用系統指的是根據1套完善的中間冷媒循環系統來對冷量進行提取，之后將冷量分別送進2個冷庫中。2級冷媒循環的整體式冷能利用系統如下圖1所示，結合此圖可以發現，LNG根據低溫換熱器1被冷媒進行加熱，之后進入到NG調溫器中，通過漁船所提供的70℃熱水來合理調節天然氣的溫度，從而使得動力系統的供氣要求得到滿足；冷媒1對LNG低溫冷量進行提取后，進入到冷媒1蓄冷罐中，然后通過低溫泵10進入到低溫換熱器4中，之后和冷媒2進行熱量交換，隨后進入到低溫換熱器1中再次對冷量進行提取，從而將中間冷媒的1級循環完成；冷媒2對冷媒1的冷量進行提取后，會進入到冷媒2的蓄冷罐中，之后通過低溫泵11分別進入到2個冷庫的冷卻盤管中，然后冷媒2會釋放冷量，產生制冷效果，從而將中間冷媒的2級循環完成。冷媒2與冷媒1的蓄冷罐所發揮的作用都是為了對冷量供應進行調節或進行蓄冷，從而確保LNG 流量進行波動時可以有效地維持冷庫的制冷效果。隨著 LNG動力漁船漸漸續航，LNG儲罐內所承受的壓力將會不斷減小，因此可以在此基礎上增設1套空氣氣化器的自增壓系統，從而來有效維持LNG儲罐內所承受的壓力。

2級冷媒循環不僅可以避免空氣和LNG直接換熱，還可以使得換熱溫差有效降低，從而使得換熱的?損失大大減少，中間冷媒的蓄冷系統對于冷庫的穩定運行還可以起到一定的維持作用。具有一定的高效性、經濟性以及安全性等綜合優勢。

2 循環冷媒的選擇

本文選擇濃度為68%的乙二醇水溶液與R410A作為冷媒2與冷媒2。

3 冷能?分析

把前面提到的2級冷媒循環過程簡化成1種理想模型，出于對LNG氣化過程中溫升和壓損的考慮，絕熱的膨脹效率取為0.8，低溫泵的絕熱效率取為0.75，壓力0.1為MPa，環境溫度為35 ℃。LNG 屬于1種低溫液體混合物，其成分主要是CH4，其所占比例一般超過了90%，站在CH4物性的角度來看，當處于110～300K之間時，其比熱變化比例不會>5%，因此本文根據CH4的單一組分展開分析，其中，比熱是常數。

結合以上假設條件對2級冷媒循環的整體式冷能利用系統實施?分析，其中，LNG 所擁有的冷量?大小是：

（2）

在上式中，Q1是吸熱量；T 是冷源溫度；T1是 LNG 氣化后供氣溫度，通常設為環境溫度；ΔS 是系統溫度變化中的熵增；Ex，Q1指的是可用能，其中包括有2個部分，分別是壓力?和冷量?。

結合實際情況，LNG儲罐壓力較低，而溫度也是相對較低，管路系統會導致較小的壓損，因此可以對冷能回收利用系統里的壓力?進行忽略。LNG氣化過程所釋放的冷量包括有相變潛熱?Ex，T2和無相變顯熱?Ex，T1。

由于漁船在行駛過程中其自身速度并不是那么穩定，因此發動機的供氣量會隨著漁船行駛速度的變化而相應的出現波動，結合漁船冷庫所需要的總負荷量可得到允許最大供氣的波動，結合以上理論分析可發現，低溫LNG所蘊含的可利用冷能是較為充足的。對于某型號 LNG動力漁船而言，在低溫LNG氣化成動力系統所需要的天然氣時，所釋放的可用冷能對于漁船上冷庫冷負荷的實際需求完全可以予以滿足，允許發動機供氣量的最大波動范圍可以順利達到63%。endprint