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액화천연가스 냉열을 활용한 암모니아 냉동 사이클의 추산
Estimation of the Ammonia Refrigeration Cycle Using LNG Cold Heat 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.29 no.4, 2018년, pp.357 - 362  

노상균 (동양대학교 화공생명공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, computer simulation and optimization works have been performed for a refrigeration cycle using ammonia as a refrigerant and also how much power was saved when the liquefied natural gas cold heat is replaced for the refrigeration cycle. PRO/II with PROVISION release 10.0 from Schneider...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 암모니아를 냉매로 이용한 냉동 사이클의 증기 재압축 냉동 사이클을 가동하는 과정에서 소요되는 동력을 추산하고, 해수와의 열 교환에 의해서 버려지는 냉열을 이용하고자 LNG로부터 열 교환을 통해서 암모니아를 액화할 때 절감되는 동력을 추산하였다. 암모니아 냉매의 공급온도는 –34oC로 정하였으며, 냉매 증발기의 heat duty는 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
천연가스는 상압에서 섭씨 몇 도에서 액화하는가? 천연가스는 상압조건에서 –162oC 정도로 냉각시키면 액화하고 액화된 액화천연가스(LNG)는 기체상태일 때보다 부피는 약 600분의 1로 감소한다. 천연가스를 액화시키는 이유는 저장 및 수송이 용이하기때문이다.
천연가스를 액화시키는 이유는 무엇인가? 천연가스를 액화시키는 이유는 저장 및 수송이 용이하기때문이다. LNG는 기체상태일 때보다 동일한 부피에서 600배 이상을 저장할 수 있으므로 액체 상태로 수송하게 되면 기체 상태의 천연가스를 수송할 때에 비해서 파이프라인의 직경이 훨씬 줄어든다. 그리고 기체 상태의 천연가스를 파이프라인을 통해서 먼 곳까지 수송하기 위해서는 압축기를 사용하고, 액체 상태의 LNG를 수송하기 위해서는 펌프를 사용하게 되는데, 이때 기체를 수송하는 데 필요한 압축기 동력보다 액체를 수송하는 펌프의 동력이 훨씬 더 적게 소모된다1-4).
천연가스 액화공정에서 LNG 1kg/h를 액화시키기 위해서는 몇 kW의 동력이 필요한가? 그런데 천연가스를 액화시키기 위해서는 다양한 온도대별 냉매를 사용한 냉동 사이클을 가동해야 하기 때문에 액화시키는 과정에서 많은 동력이 소모된다5-8). 천연가스 액화공정에 따라서 조금씩 차이는 있겠지만 LNG 1 kg/h를 액화시키기 위해서는 0.3-0.7 kW 정도의 동력이 필요하다. 현재는 LNG를 기화시킨 상태인 도시가스의 형태로 공급을 하는데 LNG를 기화시키기 위해서 해수와 열 교환을 하고 있다9,10).
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참고문헌 (15)

  1. H. Ghaebi, T. Parikhani, and H. Rostamzadeh, "Energy, exergy and thermoeconomic analysis of a novel combined cooling and power system using low-temperature heat source and LNG cold energy recovery", Energy Conversion and Management, Vol. 150, 2017, pp. 678-692. 

  2. E. Oro, A. De Gracia, A. Castell, M. M. Farid, and L. F. Cabeza, "Review on phase change materials (PCMs) for cold thermal energy storage applications", Applied Energy, Vol. 99, 2012, pp. 513-533. 

  3. B. B. Kanbur, L. Xiang, S. Dubey, F. H. Choo, and F. Duan, "Thermoeconomic and environmental assessments of a combined cycle for the small scale LNG cold utilization", Applied Energy, Vol. 204, 2017, pp. 1148-1162. 

  4. I. H. Choi, S. Lee, Y. Seo, and D. Chang, "Analysis and optimization of cascade Rankine cycle for lique fi ed natural gas cold energy recovery", Energy, Vol. 61, 2013, pp. 179-195. 

  5. K. Wang, S. Dubey, F. H. Choo, and F. Duan, "Thermoacoustic Stirling power generation from LNG cold energy and low-temperature waste heat", Energy, Vol. 127, 2017, pp. 280-290. 

  6. B. B. Kanbur, L. Xiang, S. Dubey, F. H. Choo, and F. Duan, "Thermoeconomic assessment of a micro cogeneration system with LNG cold utilization", Energy, Vol. 129, 2017, pp. 171-184. 

  7. T. Zhang, L. Chen, X. Zhang, S. Mei, and X. Xue, "Thermodynamic analysis of a novel hybrid liquid air energy storage system based on the utilization of LNG cold energy", Energy, Vol. 155, 2018, pp. 641-650. 

  8. X. Shi, B. Agnew, D. Che, and J. Gao, "Performance enhancement of conventional combined cycle power plant by inlet air cooling , inter-cooling and LNG cold energy utilization", Applied Thermal Engineering, Vol. 30, No. 14-15, 2010, pp. 2003-2010. 

  9. H. Wang, X. Shi, and D. Che, "Thermodynamic optimization of the operating parameters for a combined power cycle utilizing low-temperature waste heat and LNG cold energy", Applied Thermal Engineering, Vol. 59, No. 1-2, 2013, pp. 490-497. 

  10. J. Bao, R. Zhang, Y. Lin, N. Zhang, X. Zhang, and G. He, "Simultaneous optimization of system structure and working fluid for the three-stage condensation Rankine cycle utilizing LNG cold energy", Applied Thermal Engineering, Vol. 140, 2018, pp. 120-130. 

  11. G. Soave, "Equilibrium constants from a modified Redlich-Kwong equation of state", Chemical Engineering Science, Vol. 27, 1972, pp. 1197-1203. 

  12. D. Y. Peng and D. B. Robinson, "A new two-constant equation of state", Ind. Eng. Chem. Fundam., Vol. 15, No. 1, 1976, pp. 59-64. 

  13. K. E. Starling and Y. C. Kwok, "Fluid Thermodynamic Properties for Light Petroleum Systems", Hydrocarbon Process., Vol. 50, No. 4, 1971, p. 140. 

  14. O. Kunz, R. Klimeck, W. Wagner, and M. Jaeschke, "The GERG-2004 Wide-Range Equation of State for Natural Gases and Other Mixtures", Association of German Engineers, 2007. 

  15. C. H. Twu, D. Bluck, J. R. Cunningham, and J. E. Coon, "A Cubic Equation of State with a New Alpha Function and New Mixing Rule", Fluid Phase Equilibria, Vol. 69, 1991, pp. 33-50. 

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