Технико-экономический анализ и оптимизация комбинированной системы органического цикла Ренкина (ORC) с использованием холода СПГ и утилизацией бросового тепла двухтопливного судового двигателя

Предложена комбинированная система органического цикла Ренкина (ORC), использующая холодовую энергию сжиженного природного газа (СПГ) и бросовое тепло двухтопливного (DF) судового двигателя. В качестве параллельных источников тепла использовались выхлопные газы двигателя и охлаждающая вода рубашки двигателя. Проведен технико-экономический анализ предложенной системы для 32 комбинаций рабочих тел. Для оценки характеристик применялись две целевые функции, учитывающие тепловой КПД и экономические показатели. Далее исследовано влияние рабочего давления на целевые функции. Наконец, оптимальные условия были определены на фронте Парето с использованием метода генетического алгоритма сортировки по недоминированию II (NSGA-II). Результаты показывают, что предложенная система ORC обеспечивает более высокую эффективность утилизации энергии по сравнению с параллельной системой ORC. Комбинации R1150–R600a–R290, R1150–R601a–R600a и R170–R601–R290 определены как три наиболее перспективные комбинации рабочих тел. В оптимальных условиях диапазон выходной мощности составляет 199,97–218,51 кВт, энергетического КПД — 13,64–15,62%, а эксергетического КПД — 25,29–27,3%. Срок окупаемости составляет 8,36–8,74 года. Выбор рабочих тел позволяет снизить эксергетические потери в промежуточном теплообменнике; максимальное снижение может достигать 30,59%.