Комплексное проектирование и оптимизация использования холодовой энергии СПГ и теплоты выхлопных газов главного двигателя судов, работающих на СПГ

В статье исследуется высокоэффективное использование холодовой энергии СПГ и теплоты выхлопных газов главного двигателя на контейнеровозе, работающем на СПГ, вместимостью 10 000 контейнеров; в качестве целевого судна рассматривается контейнеровоз, работающий на СПГ, вместимостью 9200 TEU. Для замены исходной системы утилизации теплоты с помощью котла-утилизатора используется двухступенчатая параллельная установка Ренкина, а на ее основе дополнительно вводится трехступенчатый горизонтальный каскадный цикл Ренкина с использованием СПГ, что обеспечивает эффективное комплексное использование холодовой энергии испарения СПГ и теплоты выхлопных газов главного двигателя. Для моделирования предложенной схемы применяется Aspen HYSYS, а затем для оптимизации согласования параметров системы используется генетический алгоритм. Наконец, проводится экономический анализ экономии затрат, достигаемой за счет оптимизированной схемы, и первоначальных инвестиционных затрат. Результаты показывают, что эксергетический КПД системы достигает 58,20% в летних условиях и 58,73% в весенних, осенних и зимних условиях; первоначальная стоимость оборудования системы составляет 34,41 млн долл. США, стоимость выработки электроэнергии системой — 0,129 долл. США/кВт·ч, а срок окупаемости (PBP) — 7,37 года.