«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Анализ энергоэффективности цикла Брайтона в процессе регазификации сжиженного природного газа

УДК: 536.423:621.1.018.4
DOI: -

Авторы:

¹ Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия

Ключевые слова: сжиженный природный газ, регазификация, цикл Брайтона, когенерация, моделирование, оптимизация, удельная работа, чистый дисконтированный доход, срок окупаемости

Аннотация:

В статье представлены вопросы разработки энергосберегающих технических решений в процессе регазификации сжиженного природного газа (СПГ) на основе использования термодинамического цикла Брайтона на различных рабочих телах: азоте, диоксиде углерода в нормальном и сверхкритическом состояниях. Моделирование технологических схем проводилось в программной среде ChemCad. В качестве критерия выбора оптимального технического решения была принята удельная работа цикла нетто в расчете на единицу расхода СПГ, которая определялась на основе баланса мощности установки в целом. Варьируемыми параметрами в ходе выбора оптимального решения являлись: температура рабочего тела после регазификации СПГ, давление после компрессора и давление на выходе из турбины цикла Брайтона. В ходе вычислительных экспериментов были получены оптимальные параметры работы цикла Брайтона на различных рабочих телах. Показано, что по показателю удельной работы преимущество имеет способ регазификации СПГ с циклом Брайтона на азоте. Для оценки коммерческой привлекательности разработанного технического решения был проведен предварительный экономический анализ по критерию чистого дисконтированного дохода с оценкой срока окупаемости инвестиций. Общий объем инвестиций был принят равным капитальным затратам на оборудование цикла Брайтона. Как показали расчеты, срок окупаемости инвестиций для терминала СПГ производительностью 5 млрд т/год составил 3 года.

Список литературы:

1. Ritz R.A. A Strategic Perspective on Competition between Pipeline Gas and LNG // The Energy J. – 2019. – Vol. 40, Issue 5. – P. 195–220. – DOI: 10.5547/01956574.40.5.rrit
2. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года: утв. распоряжением Правительства РФ от 09 июня 2020 г. № 1523-р.
3. Сафаров А.Э. Регазификация СПГ // Трансп. на альтернативном топливе. – 2019. – № 5(71). – С. 52–57.
4. Фальман А.Г., Агейский Д.Э. Перспективы регазификации СПГ // Вестн. Междунар. акад. холода. – 2015. – № 2. – С. 46–49.
5. Frutschi H.U. Closed-Cycle Gas Turbines. Operating Experience and Future Potential. – New York: ASME Press, 2005. – 283 p.
6. Пат. 2562683 Рос. Федерация, МПК F17C 7/04, F17C 9/04. Регазификация сжиженного природного газа по циклу Брайтона / М.А. Гонсалес Салазар, М. Финкенрат, И. Экштайн, К.С.К. Беллони; патентообладатель Дженерал Электрик Компани. – № 2011121290/06; заявл. 27.05.2011; опубл. 10.09.2015, Бюл. № 25.
7. Krey G. Utilization of the Cold by LNG Vaporization with Closed-Cycle Gas Turbine // J. of Engineering for Power. – 1980. – Vol. 102, Issue 2. – P. 225–230. – DOI: 10.1115/1.3230241
8. Налетов В.А., Глебов М.Б., Потемкина Т.А. Информационные технологии в задачах повышения рентабельности процесса транспортировки природного газа // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2022. – № 3(584). – С. 12–17. – DOI: 10.33285/2782-604X-2022-3(584)-12-17
9. Lee B.I., Kesler M.G. A generalized thermodynamic correlation based on three-parameter corresponding states // AIChE J. – 1975. – Vol. 21, No. 3. – P. 510–527. – DOI: 10.1002/AIC.690210313
10. Алтунин В.В. Теплофизические свойства двуокиси углерода. – М.: Изд-во стандартов, 1975. – 546 с.
11. Parameters for cost estimation in shell and tube heat exchangers network synthesis: A systematic literature review on 30 years of research / S. Lemos Cotrim, A. de Araujo Machado, G.C.L. Leal [et al] // Applied Thermal Engineering. – 2022. – Vol. 213. – P. 118801. – DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2022.118801