선박폐열발전의 폐열을 이용한 흡수식냉동시스템의 선박 적용에 관한 연구
A study on ship application of absorption refrigeration system using exhaust waste heat of ship’s ORC power generation system
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초록
본 연구는 선박에서 발생하는 폐열을 이용한 ORC발전시스템에 의한 선박 열효율 향상에서 더 나아가 사용된 배기가스의 폐열을 한 번 더 사용함으로써 선박의 전반적인 에너지 효율을 추가적으로 개선하고, 온실가스 배출을 절감하는데목적을 두었다. HYSYS 공정 설계 프로그램을 사용하여 암모니아수를 작동유체로 하는 2중 효용 흡수식 냉동 시스템을설계하고 임의의 적정 온도, 압력, 유량을 입력한 후 시뮬레이션을 시행한 결과 성능계수 0.48, 냉동능력 185.5㎾의 결과를얻었다. 성능계수에 영향을 주는 세 개의 변수를 선정하여 복합적으로 적용하며 시뮬레이션을 한 결과 최적화 조건에서성능계수는 0.58로 개선되었고 73㎾의 냉동능력을 얻을 수 있었다. 시스템을 통해 얻어진 냉동능력을 LPG 운반선의 BOG 재액화 시스템에 활용한 결과 주어진 조건에서 16.5㎾의 에너지 절감을 확인할 수 있었다. 절감 효과는 설정 조건에 따른것으로 실제 선박시스템에 확대 운용할 경우 더 큰 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다. ORC 발전과 비교하여 에너지 효율 개선의 규모가 작은 편이지만, 선박 에너지 효율 개선과 온실가스 감축을 위한 하나의 방법이 될 것으로 기대한다.
Abstract
In this study, to improve the efficiency after the organic Rankine cycle (ORC) power generation system using exhaust gas waste heat., the Aspen HYSYS process design program was used to design a dual-effect absorption refrigeration system using ammonia–water as working fluid. Simulation results were obtained by inputting arbitrary temperature, pressure, and flow rate, and the result was 0.48 for coefficient of performance (COP) and 185.5 ㎾ for the cooling capacity. Three variables influencing grading factors were selected and applied in combination. Because of the simulation, the COP was improved to 0.58, and a refrigeration capacity of 73 ㎾ was obtained under the optimized condition. As a result of using the refrigeration capacity obtained through the system for the boil-off gas reliquefaction system of the liquid petroleum gas carrier, an energy saving of 16.5 ㎾ was confirmed under given conditions. The reduction effect depends on the setting conditions. If the system is expanded and operated, a larger energy-saving effect can be expected. Although the energy efficiency improvement is smaller than that for ORC power generation, it is expected to be a way to improve ship energy efficiency and greenhouse gas reduction.
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