LNG는 수요처로 공급되기 전 재기화 공정을 거치게 되며, 대부분의 재기화 공정은 해수(sea water)와의 열교환을 통해 바다로 냉열을 버리게 된다. 따라서 -160 ℃ 이하의 극저온 에너지는 활용되지 못하고 버려지게 된다. 그러나 바다로 버려지는 냉열은 생태계 파괴 등 2차 환경오염을 야기하게 된다. 이러한 환경 문제와 더불어, 최근 LNG 냉열을 이용한 신재생 에너지 개발이 활발히 진행되고 있다. 극저온 에너지를 이용한 냉동 저장 시스템과 ...
LNG는 수요처로 공급되기 전 재기화 공정을 거치게 되며, 대부분의 재기화 공정은 해수(sea water)와의 열교환을 통해 바다로 냉열을 버리게 된다. 따라서 -160 ℃ 이하의 극저온 에너지는 활용되지 못하고 버려지게 된다. 그러나 바다로 버려지는 냉열은 생태계 파괴 등 2차 환경오염을 야기하게 된다. 이러한 환경 문제와 더불어, 최근 LNG 냉열을 이용한 신재생 에너지 개발이 활발히 진행되고 있다. 극저온 에너지를 이용한 냉동 저장 시스템과 연료전지 발전 등의 활용이 대표적이다. 본 연구에서는 유기랭킨사이클로 LNG의 극저온 에너지를 회수하여 냉열발전설비를 설계하고 출력 측면에서 가장 효율적인 작동유체를 제안하였다. 이를 위하여, 18가지 작동유체를 선정하고 공정 모사를 통해 비교·분석하였다. 결론적으로, LNG 조성에 따라 서로 다른 최적의 작동유체가 있음을 밝혔다. 순수 메탄으로 이뤄진 LNG 조성에서는 R-32를 작동유체로 사용할 때 최적의 결과를 보였으며, 82% 메탄을 포함한 혼합가스 LNG의 냉열을 사용하는 조건에서는 R-125를 작동유체로 사용 할 때 냉열발전설비의 출력이 최대로 나타남을 알 수 있었다. 반면에 LNG 극저온 에너지의 회수율은 n-Butane을 작동유체로 사용할 때 최대로 나타났다. 결론적으로, LNG 조성, 공정의 목적, 작동유체의 환경·안전 성질에 따라 냉열발전설비에 최적의 작동유체를 선정하는 의사결정에 큰 도움을 줄 수 있는 모사 결과를 얻을 수 있었다.
LNG는 수요처로 공급되기 전 재기화 공정을 거치게 되며, 대부분의 재기화 공정은 해수(sea water)와의 열교환을 통해 바다로 냉열을 버리게 된다. 따라서 -160 ℃ 이하의 극저온 에너지는 활용되지 못하고 버려지게 된다. 그러나 바다로 버려지는 냉열은 생태계 파괴 등 2차 환경오염을 야기하게 된다. 이러한 환경 문제와 더불어, 최근 LNG 냉열을 이용한 신재생 에너지 개발이 활발히 진행되고 있다. 극저온 에너지를 이용한 냉동 저장 시스템과 연료전지 발전 등의 활용이 대표적이다. 본 연구에서는 유기랭킨사이클로 LNG의 극저온 에너지를 회수하여 냉열발전설비를 설계하고 출력 측면에서 가장 효율적인 작동유체를 제안하였다. 이를 위하여, 18가지 작동유체를 선정하고 공정 모사를 통해 비교·분석하였다. 결론적으로, LNG 조성에 따라 서로 다른 최적의 작동유체가 있음을 밝혔다. 순수 메탄으로 이뤄진 LNG 조성에서는 R-32를 작동유체로 사용할 때 최적의 결과를 보였으며, 82% 메탄을 포함한 혼합가스 LNG의 냉열을 사용하는 조건에서는 R-125를 작동유체로 사용 할 때 냉열발전설비의 출력이 최대로 나타남을 알 수 있었다. 반면에 LNG 극저온 에너지의 회수율은 n-Butane을 작동유체로 사용할 때 최대로 나타났다. 결론적으로, LNG 조성, 공정의 목적, 작동유체의 환경·안전 성질에 따라 냉열발전설비에 최적의 작동유체를 선정하는 의사결정에 큰 도움을 줄 수 있는 모사 결과를 얻을 수 있었다.
LNG is subjected to regeneration before it is supplied to the customer, and most regasification processes discard cold Energy to the sea through heat exchange with seawater. Therefore, cryogenic energy below -160 ℃ is not utilized and is discarded. However, the cold Energy that is thrown into the se...
LNG is subjected to regeneration before it is supplied to the customer, and most regasification processes discard cold Energy to the sea through heat exchange with seawater. Therefore, cryogenic energy below -160 ℃ is not utilized and is discarded. However, the cold Energy that is thrown into the sea causes secondary environmental pollution such as destruction of ecosystem. In addition to these environmental problems, the development of new & renewable energy using LNG cold heat is actively under way. Cryogenic storage systems using cryogenic energy, and fuel cell power generation are representative. In this study, design the cooling system to recover cryogenic energy of LNG by organic Rankine cycle and propose the most efficient working fluid in terms of output power. For this, 18 working fluids are selected and compared and analyzed through process simulations. In conclusion, we have found that there are different optimal working fluids depending on the LNG composition. In the case of using LNG composition with pure methane, it shows maximum output power of cycle when using R-32 as a working fluid while using R-125 as a working fluid in a mixed gas LNG containing 82% methane shows optimal results. On the other hand, the recovery of LNG cryogenic energy was maximized when n-butane was used as the working fluid. In conclusion, the results of simulations that can greatly contribute to the decision to select the optimal working fluid for the cryogenic power generation are obtained according to the LNG composition, the purpose of the process, and the environmental and safety properties of the working fluid.
LNG is subjected to regeneration before it is supplied to the customer, and most regasification processes discard cold Energy to the sea through heat exchange with seawater. Therefore, cryogenic energy below -160 ℃ is not utilized and is discarded. However, the cold Energy that is thrown into the sea causes secondary environmental pollution such as destruction of ecosystem. In addition to these environmental problems, the development of new & renewable energy using LNG cold heat is actively under way. Cryogenic storage systems using cryogenic energy, and fuel cell power generation are representative. In this study, design the cooling system to recover cryogenic energy of LNG by organic Rankine cycle and propose the most efficient working fluid in terms of output power. For this, 18 working fluids are selected and compared and analyzed through process simulations. In conclusion, we have found that there are different optimal working fluids depending on the LNG composition. In the case of using LNG composition with pure methane, it shows maximum output power of cycle when using R-32 as a working fluid while using R-125 as a working fluid in a mixed gas LNG containing 82% methane shows optimal results. On the other hand, the recovery of LNG cryogenic energy was maximized when n-butane was used as the working fluid. In conclusion, the results of simulations that can greatly contribute to the decision to select the optimal working fluid for the cryogenic power generation are obtained according to the LNG composition, the purpose of the process, and the environmental and safety properties of the working fluid.
주제어
#유기랭킨사이클 작동유체 출력 극저온 냉열 회수 LNG organic Rankine cycle working fluid output power cryogenic cold energy recovery
학위논문 정보
저자
신지현
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
엔지니어링융합협동과정
지도교수
문일
발행연도
2017
총페이지
vii, 63장
키워드
유기랭킨사이클 작동유체 출력 극저온 냉열 회수 LNG organic Rankine cycle working fluid output power cryogenic cold energy recovery
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.