CN115370467B - 一种用于lng动力船的减碳***及eedi计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于LNG动力船的减碳***及方EEDI计算方法，属于船舶节能减排技术领域。本发明所述***包括LNG供气燃烧单元、烟气处理单元和减碳单元。本发明利用船舶烟气余热解决醇胺溶液再生热的高能耗问题，利用LNG气化过程中释放的余冷解决CO2液化所需的冷量，捕集烟气中CO2的同时提高船舶能源利用率；***结构清晰、管路简单、技术成熟、对船舶现有装置改动不大，实用性强，易于规模化普及；将该减碳***的CO2减排量融入EEDI计算，定量评估搭载减碳***LNG动力船舶的CO2减排收益，以满足IMO对EEDI的要求，具有重要的工程应用和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及船舶节能减排技术领域，特别涉及一种用于LNG动力船的减碳***及EEDI计算方法。
背景技术
航运业的温室气体排放量占全球总排放的3％。为了减缓全球变暖趋势、实现巴黎气候协定的目标，国际海事组织(IMO)发布了有关船舶CO2排放控制的准则，如能源效率设计指数(EEDI)。IMO要求在2050年底之前，航运业要在2008年的基础上实现50％的减碳，这意味着每艘船要减少大约85％的CO2排放。
为了解决污染防治和CO2减排问题，节能措施和零碳燃料正在不断涌现，但受限于现在船舶实际条件和技术成熟度，其在船舶上的实施可能性较低。与重油相比，液化天然气(LNG)可以减少90％的SOx，80％的NOx，20％的CO2和100％的颗粒物。随着全球加气站布局的改善和双燃料发动机的发展，LNG动力船作为大型远洋船舶正在逐步兴起。除了CO2的排放，LNG在某种程度上可以被视为是清洁燃料。
为了解决LNG动力船的CO2排放问题，通过燃烧后碳捕集***(PCCS)进行烟气脱碳是一种有效可行的方法。常见的PCCS方法有化学吸收法、物理吸附法、膜分离法等。其中，基于醇胺溶液的化学吸收法具有效率高、吸收剂可再生和成本低等特点，已成为主要的脱碳方法，但该过程需要大量的再生热。为了便于储存和运输，捕集后的CO2需要液化，该过程需要大量的冷量。
LNG储存在-162℃的低温下，在进入双燃料发动机之前需要进行再气化，该过程释放出约830kJ/kg的余冷。现有技术中，专利号为CN112833325A的中国专利公开了一种LNG动力船利用燃料冷能的脱碳***，该发明利用LNG动力船上的燃料冷能对船舶主机燃烧燃料产生的CO2气体进行液化进而制成干冰投入海底封存，但未涉及CO2富集问题；专利号为CN113669175A的中国专利公开了一种船用天然气发动机尾气的低温凝华碳捕集***及方法，结合LNG冷能实现了95％以上的常压尾气中CO2捕集封存，但未涉及碳捕集***效果的定量评估。
发明内容
针对上述问题，本发明通过利用LNG气化过程中释放出的高品位余冷和烟气余热，减少了CO2液化和醇胺溶液再生所需的附加能耗，理论成熟、可实施性强。
为了达到上述目的，本发明提出了一种用于LNG动力船的减碳***，包括LNG供气燃烧单元、烟气处理单元和减碳单元；
所述LNG供气燃烧单元包括依次连接的LNG罐、LNG增压泵、LNG一级气化器、LNG二级气化器、调温器、船舶主机和进气压缩机；
所述烟气处理单元包括依次连接的烟气第一控制阀、蓄热锅炉、污染物处理器、烟气第二控制阀；
所述减碳单元包括CO2富集模块和CO2液化存储模块；所述CO2富集模块包括依次连接的CO2吸收装置、富CO2溶液循环泵、贫富液回热器、CO2解吸装置、再生热回收装置、贫CO2溶液循环泵、补液装置、贫CO2溶液冷却器；所述CO2液化存储模块包括依次连接的CO2预冷器、CO2压缩装置、CO2储液罐、安全阀；
计算所述减碳单元耗电量：所述再生热回收装置的耗电量P1，所述贫CO2溶液冷却器的耗电量P2，所述贫CO2溶液循环泵的耗电量P3，所述富CO2溶液循环泵的耗电量P4，所述CO2预冷器的耗电量P5，所述CO2压缩装置的耗电量P6；
根据所述耗电量确定CO2排放增加量：
MCO2,add＝3600ε*ρ*(P1+P2+P3+P4+P5+P6)/δ；
其中：ε为船舶燃料与CO2转换系数、ρ为天然气密度、δ为天然气热值；
计算CO2减排量：Ф＝MCO2,cap-MCO2,add；
其中：MCO2,cap为液化CO2的质量；
将所述CO2减排量Ф耦合进EEDI计算公式，获得EEDI计算方法：
其中：P是功率；C是船舶燃料消耗和二氧化碳排放量之间的转换系数；SFC是单位燃料消耗量；PTI是用于计算轴马达辅助推进的二氧化碳排放量；EFF是用于计算因可再生能源和余热回收而减少的二氧化碳排放量；Capacity代表船舶的载重吨位；Vref代表船舶的参考速度；f为基于船舶类型的修正系数；下标ME和AE分别表示主机和辅机。
进一步的，所述LNG罐通过所述LNG增压泵接到所述LNG一级气化器的冷流体入口端；
所述船舶主机的入口端分别与所述调温器的冷流体出口端和所述进气压缩机的出口端相连；
进一步的，所述烟气第一控制阀的入口端与所述船舶主机的出口端相连，其出口端分别与所述蓄热锅炉的入口端和所述污染物处理器的入口端相连；所述蓄热锅炉的出口端与所述污染物处理器的入口端相连；
所述烟气第二控制阀的入口端与所述污染物处理器的出口端相连，其出口端分别与所述CO2吸收装置的进气端和所述再生热回收装置的进气端相连；
进一步的，所述再生热回收装置的出气端与所述CO2吸收装置的进气端相连；所述CO2吸收装置的出液端与所述富CO2溶液循环泵的入口端相连；
所述富CO2溶液循环泵的出口端与所述贫富液回热器的冷流体入口端相连；所述贫富液回热器的冷流体出口端与所述CO2解吸装置的进液端相连；所述CO2解吸装置的出液端与所述贫CO2溶液循环泵的入口端相连；所述贫CO2溶液循环泵的出口端与所述贫富液回热器的热流体入口端相连；所述贫富液回热器的热流体出口端与所述补液装置的入口端相连；所述补液装置的出口端与所述贫CO2溶液冷却器的热流体入口端相连；所述贫CO2溶液冷却器的热流体出口端与所述CO2吸收装置的进液端相连，实现CO2富集过程；
所述CO2解吸装置的出气端与所述CO2预冷器的热流体入口端相连；所述CO2预冷器的热流体出口端与所述LNG二级气化器的热流体入口端相连；所述LNG二级气化器的热流体出口端与所述CO2压缩装置的入口端相连；所述CO2压缩装置的出口端与所述LNG一级气化器的热流体入口端相连；所述LNG一级气化器的热流体出口端与所述CO2储液罐相连；所述安全阀与所述CO2储液罐和所述CO2压缩装置相连，实现CO2液化存储过程。
进一步的，所述CO2富集模块采用的是醇胺溶液。
进一步的，所述CO2液化存储模块通过所述LNG一级气化器和所述LNG二级气化器获得CO2冷凝液化所需要的冷量；所述CO2储液罐位于所述LNG二级气化器的下游，接收液态CO2；所述安全阀位于所述CO2储液罐顶端，将未冷凝的CO2气体返回至所述CO2压缩装置重新加压液化。
进一步的，所述烟气处理单元的烟气余热可被所述蓄热锅炉和所述减碳单元利用，同时起到降低烟气温度、减少再生热能耗的作用；根据所述蓄热锅炉的负荷确定所述烟气第一控制阀的开度，调节进入所述污染物处理器的烟气量；根据所述污染物处理器的出口烟气温度确定所述烟气第二控制阀的开度，调节进入所述再生热回收装置的烟气量。
进一步的，所述贫CO2溶液冷却器和CO2预冷器的冷源均为海水。
进一步的，所述再生热回收装置是内置盘管式再沸器，可利用船舶主机烟气余热为所述CO2解吸装置提供热量。
本发明还提供了一种用于LING动力船的EEDI计算方法，基于上述用于LNG动力船的减碳***，包括如下步骤：
(1)根据船舶负荷和主机需求确定LNG气化量和进气温度，计算LNG气化过程中释放的冷量；
(2)根据所述LNG气化过程中释放的冷量计算液化CO2的质量MCO2,cap，进而计算减碳单元需要处理的烟气量；
(3)设置参数：包括进入CO2吸收装置的烟气温度、醇胺溶液的质量流量及进液温度，CO2解吸装置的进液温度，CO2预冷器的热流体出口温度，CO2压缩装置的出口压力、CO2储液罐的储液温度；
(4)计算耗电量：再生热回收装置的耗电量P1，贫CO2溶液冷却器的耗电量P2，贫CO2溶液循环泵的耗电量P3，富CO2溶液循环泵的耗电量P4，CO2预冷器309的耗电量P5，CO2压缩装置的耗电量P6；
(5)根据所述耗电量确定CO2排放增加量：
MCO2,add＝3600ε*ρ*(P1+P2+P3+P4+P5+P6)/δ；
其中：ε为船舶燃料与CO2转换系数、ρ为天然气密度、δ为天然气热值；
(6)计算CO2减排量：Ф＝MCO2,cap-MCO2,add；
(7)将CO2减排量Ф耦合进EEDI计算公式，获得EEDI计算方法：
其中：P是功率；C是船舶燃料消耗和二氧化碳排放量之间的转换系数；SFC是单位燃料消耗量；PTI是用于计算轴马达辅助推进的二氧化碳排放量；EFF是用于计算因可再生能源和余热回收而减少的二氧化碳排放量；Capacity代表船舶的载重吨位；Vref代表船舶的参考速度；f为基于船舶类型的修正系数；下标ME和AE分别表示主机和辅机。
本发明的有益效果：
1、在本发明***中，利用船舶烟气余热解决醇胺溶液再生热的高能耗问题，利用LNG气化过程中释放的余冷解决CO2液化所需的冷量，捕集烟气中CO2的同时提高船舶能源利用率；
2、***结构清晰、管路简单、技术成熟、对船舶现有装置改动不大，实用性强，易于规模化普及；
3、将该减碳***的CO2减排量融入EEDI计算，定量评估搭载减碳***LNG动力船舶的CO2减排收益，以满足IMO对EEDI的要求，具有重要的工程应用和推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例用于LNG动力船的减碳***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述一种用于LNG动力船的减碳***，包括LNG供气燃烧单元100、烟气处理单元200和减碳单元300；
LNG供气燃烧单元主要包括LNG罐101、LNG增压泵102、LNG一级气化器103、LNG二级气化器104、调温器105、船舶主机106和进气压缩机107；
烟气处理单元主要包括烟气第一控制阀201、蓄热锅炉202、污染物处理器203、烟气第二控制阀204；
减碳单元主要包括CO2富集过程和CO2液化存储过程；CO2富集过程主要包括CO2吸收装置301、富CO2溶液循环泵302、贫富液回热器303、CO2解吸装置304、再生热回收装置305、贫CO2溶液循环泵306、补液装置307、贫CO2溶液冷却器308；CO2富集过程采用的是醇胺溶液；CO2液化存储过程主要包括CO2预冷器309、CO2压缩装置310、CO2储液罐311、安全阀312。
LNG罐101出口依次与LNG增压泵102、LNG一级气化器103的冷流体入口端相连；LNG一级气化器103的冷流体出口端与LNG二级气化器104的冷流体入口端相连；LNG二级气化器104的冷流体出口端与调温器105的冷流体入口端相连；船舶主机106的入口端分别与调温器105的冷流体出口端和进气压缩机107的出口端相连；
船舶主机106的出口端与烟气第一控制阀201的入口端相连；烟气第一控制阀201的出口端分别与蓄热锅炉202的入口端和污染物处理器203的入口端相连；蓄热锅炉202的出口端与污染物处理器203的入口端相连；污染物反应器203的出口端与烟气第二控制阀204的入口端相连；烟气第二控制阀204的出口端分别与CO2吸收装置301的进气端和再生热回收装置305的进气端相连；再生热回收装置305的出气端与CO2吸收装置301的进气端相连；CO2吸收装置301的出液端与富CO2溶液循环泵302的入口端相连；富CO2溶液循环泵302的出口端与贫富液回热器303的冷流体入口端相连；贫富液回热器303的冷流体出口端与CO2解吸装置304的进液端相连；CO2解吸装置304的出液端与贫CO2溶液循环泵306的入口端相连；贫CO2溶液循环泵306的出口端与贫富液回热器303的热流体入口端相连；贫富液回热器303的热流体出口端与补液装置307的入口端相连；补液装置307的出口端与贫CO2溶液冷却器308的热流体入口端相连；贫CO2溶液冷却器308的热流体出口端与CO2吸收装置301的进液端相连；CO2解吸装置304的出气端与CO2预冷器309的热流体入口端相连；CO2预冷器309的热流体出口端与LNG二级气化器104的热流体入口端相连；LNG二级气化器104的热流体出口端与CO2压缩装置310的入口端相连；CO2压缩装置310的出口端与LNG一级气化器103的热流体入口端相连；LNG一级气化器103的热流体出口端与CO2储液罐311相连；安全阀312与CO2储液罐312和CO2压缩装置310相连。
CO2液化存储过程中，捕集的CO2通过LNG一级气化器103和LNG二级气化器104获得CO2冷凝液化所需要的冷量；CO2储液罐311位于LNG二级气化器103的下游，接收液态CO2；安全阀位于CO2储液罐311顶端，将未冷凝的CO2气体返回至CO2压缩装置310重新加压液化。
烟气处理单元200的烟气余热可被蓄热锅炉202和减碳单元300利用，同时起到降低烟气温度、减少再生热能耗的作用；根据蓄热锅炉202的负荷确定烟气第一控制阀201的开度，调节进入污染物处理器203的烟气量；根据污染物处理器203的出口烟气温度确定烟气第二控制阀204的开度，调节进入再生热回收装置305的烟气量。
贫CO2溶液冷却器308和CO2预冷器309的冷源均为海水；
再生热回收装置305是内置盘管式再沸器，可利用船舶主机烟气余热为CO2解吸装置304提供热量。
补液装置307的进口端和出口端分别与贫富液回热器303的热流体出口端和贫CO2溶液冷却器308的热流体进口端相连。
EEDI计算方法包括以下步骤：
(a)根据船舶负荷和主机需求确定LNG气化量和进气温度，计算LNG气化过程中释放的冷量；
(b)根据LNG气化过程中释放的冷量计算液化CO2的质量MCO2,cap，进而计算减碳单元300处理的烟气量；
(c)设置进入CO2吸收装置301的烟气温度、醇胺溶液的质量流量、CO2吸收装置301的进液温度、CO2解吸装置304的进液温度、CO2预冷器309的热流体出口温度、CO2压缩装置310的出口压力、CO2储液罐311的储液温度；
(d)计算再生热回收装置303的耗电量P1、贫CO2溶液冷却器308的耗电量P2、贫CO2溶液循环泵306的耗电量P3、富CO2溶液循环泵302的耗电量P4、CO2预冷器309的耗电量P5、CO2压缩装置310的耗电量P6；
(e)根据船舶燃料与CO2转换系数ε、天然气密度ρ、天然气热值δ确定所述一种用于LNG动力船的减碳***的CO2排放增加量MCO2,add＝3600ε*ρ*(P1+P2+P3+P4+P5+P6)/δ；
(f)计算一种用于LNG动力船的减碳***的CO2减排量Ф＝MCO2,cap-MCO2,add；将CO2减排量Ф耦合进EEDI计算公式，获得采用一种用于LNG动力船的减碳***的EEDI计算方法：
其中：P是功率；C是船舶燃料消耗和二氧化碳排放量之间的转换系数；SFC是单位燃料消耗量；PTI是用于计算轴马达辅助推进的二氧化碳排放量；EFF是用于计算因可再生能源和余热回收而减少的二氧化碳排放量；Capacity代表船舶的载重吨位；Vref代表船舶的参考速度；f为基于船舶类型的修正系数；下标ME和AE分别表示主机和辅机。
下文结合一具体实施例加以说明：
以一艘配备双燃料主机(12V50DF)的Kamsarmax型船作为参考船。船舶载重81190DWT，参考航速14节，最大持续功率9930kW。捕集CO2采用的醇胺溶液为22wt％甲基二乙醇胺(MDEA)和8wt％PZ(哌嗪)，其中PZ为活化剂。CO2吸收塔和CO2解吸塔为浮动式阀塔，压缩机和泵的等熵效率分别设定为85％和75％；换热器为壳管式换热器，冷却器采用海水冷却。LNG罐101压力100kPa，温度-162℃；船舶主机106进口的LNG温度和压力为60℃和600kPa；LNG进气量以满负荷2196kg/h，LNG释放余冷为602.4kW；液化CO2的质量流量MCO2,cap＝627.4kg/h；船舶主机106满负荷排出烟气量为68400kg/h，烟气中含有75wt％的N2，16.6wt％的O2，4wt％的H2O和4.4wt％的CO2；减碳单元300处理的烟气量20000kg/h；设置进入CO2吸收装置301的烟气温度80℃、醇胺溶液的质量流量18700kg/h、CO2吸收装置301的进液温度30℃、CO2解吸装置304的进液温度80℃、CO2预冷器309的热流体出口温度100℃、CO2压缩装置310的出口压力15bar、CO2储液罐311的储液温度-30℃；计算再生热回收装置303的耗电量P1＝1400kW、贫CO2溶液冷却器308的耗电量P2＝5kW、贫CO2溶液循环泵306的耗电量P3＝1.7kW、富CO2溶液循环泵302的耗电量P4＝0.6kW、CO2预冷器309的耗电量P5＝2.5kW、CO2压缩装置310的耗电量P6＝49.5kW。船舶燃料与CO2转换系数ε＝2.75，天然气密度ρ＝0.8kg/m3、天然气热值δ＝35590kJ/m3，由此可得搭载提出的***后，船舶CO2排放增加量MCO2,add＝3600*2.75*0.8*(1400+5+1.7+0.6+2.5+49.5)/35590＝324.7kg/h。CO2减排量Ф＝MCO2,cap-MCO2,add＝627.4-324.7＝302.7kg/h。搭载提出的***后，船舶EEDI＝3.11，满足IMO第三阶段要求。
本发明通过梯级利用LNG动力船余冷和余热进行船舶烟气中CO2减排，克服了LNG燃料CO2排放高的难题，减少醇胺溶液的再生热，同时提高了船舶的能量利用效率；所提出的***仅需对现有管路进行改造，增加相关换热设备、水泵、阀门等，避免了CO2液化所需的压缩制冷设备，施工难度低，对船舶储运空间侵占小，安全性高，具有良好的技术可行性和经济性。与此同时，提出了搭建所发明***的EEDI计算方法，验证了所发明***的有效性，满足IMO对EEDI第三阶段的要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种用于LNG动力船的减碳***，其特征在于：包括LNG供气燃烧单元(100)、烟气处理单元(200)和减碳单元(300)；
所述LNG供气燃烧单元(100)包括依次连接的LNG罐(101)、LNG增压泵(102)、LNG一级气化器(103)、LNG二级气化器(104)、调温器(105)、船舶主机(106)和进气压缩机(107)；所述烟气处理单元(200)包括依次连接的烟气第一控制阀(201)、蓄热锅炉(202)、污染物处理器(203)、烟气第二控制阀(204)；所述减碳单元包括CO2富集模块和CO2液化存储模块；所述CO2富集模块包括依次连接的CO2吸收装置(301)、富CO2溶液循环泵(302)、贫富液回热器(303)、CO2解吸装置(304)、再生热回收装置(305)、贫CO2溶液循环泵(306)、补液装置(307)、贫CO2溶液冷却器(308)；所述CO2液化存储模块包括依次连接的CO2预冷器(309)、CO2压缩装置(310)、CO2储液罐(311)、安全阀(312)；
计算所述减碳单元耗电量：所述再生热回收装置(305)的耗电量P1，所述贫CO2溶液冷却器(308)的耗电量P2，所述贫CO2溶液循环泵(306)的耗电量P3，所述富CO2溶液循环泵(302)的耗电量P4，所述CO2预冷器(309)的耗电量P5，所述CO2压缩装置(310)的耗电量P6；
根据所述耗电量确定CO2排放增加量：
MCO2,add＝3600ε*ρ*(P1+P2+P3+P4+P5+P6)/δ；
其中：ε为船舶燃料与CO2转换系数、ρ为天然气密度、δ为天然气热值；
计算CO2减排量：Ф＝MCO2,cap-MCO2,add；
其中：MCO2,cap为液化CO2的质量；
将所述CO2减排量Ф耦合进EEDI计算公式，获得EEDI计算方法：
其中：P是功率；C是船舶燃料消耗和二氧化碳排放量之间的转换系数；SFC是单位燃料消耗量；PTI是用于计算轴马达辅助推进的二氧化碳排放量；EFF是用于计算因可再生能源和余热回收而减少的二氧化碳排放量；Capacity代表船舶的载重吨位；Vref代表船舶的参考速度；f为基于船舶类型的修正系数；下标ME和AE分别表示主机和辅机。
2.根据权利要求1所述的一种用于LNG动力船的减碳***，其特征在于：
所述LNG罐(101)通过所述LNG增压泵(102)连接到所述LNG一级气化器(103)的冷流体入口端；
所述船舶主机(106)的入口端分别与所述调温器(105)的冷流体出口端和所述进气压缩机(107)的出口端相连。
3.根据权利要求1所述的一种用于LNG动力船的减碳***，其特征在于：
所述烟气第一控制阀(201)的入口端与所述船舶主机(106)的出口端相连，其出口端分别与所述蓄热锅炉(202)的入口端和所述污染物处理器(203)的入口端相连；所述蓄热锅炉(202)的出口端与所述污染物处理器(203)的入口端相连；
所述烟气第二控制阀(204)的入口端与所述污染物处理器(203)的出口端相连，其出口端分别与所述CO2吸收装置(301)的进气端和所述再生热回收装置(305)的进气端相连。
4.根据权利要求1所述的一种用于LNG动力船的减碳***，其特征在于：
所述再生热回收装置(305)的出气端与所述CO2吸收装置(301)的进气端相连；所述CO2吸收装置(301)的出液端与所述富CO2溶液循环泵(302)的入口端相连；
所述富CO2溶液循环泵(302)的出口端与所述贫富液回热器(303)的冷流体入口端相连；所述贫富液回热器(303)的冷流体出口端与所述CO2解吸装置(304)的进液端相连；所述CO2解吸装置(304)的出液端与所述贫CO2溶液循环泵(306)的入口端相连；所述贫CO2溶液循环泵(306)的出口端与所述贫富液回热器(303)的热流体入口端相连；所述贫富液回热器(303)的热流体出口端与所述补液装置(307)的入口端相连；所述补液装置(307)的出口端与所述贫CO2溶液冷却器(308)的热流体入口端相连；所述贫CO2溶液冷却器(308)的热流体出口端与所述CO2吸收装置(301)的进液端相连，实现CO2富集过程；
所述CO2解吸装置(304)的出气端与所述CO2预冷器(309)的热流体入口端相连；所述CO2预冷器(309)的热流体出口端与所述LNG二级气化器(104)的热流体入口端相连；所述LNG二级气化器(104)的热流体出口端与所述CO2压缩装置(310)的入口端相连；所述CO2压缩装置(310)的出口端与所述LNG一级气化器(103)的热流体入口端相连；所述LNG一级气化器(103)的热流体出口端与所述CO2储液罐(311)相连；所述安全阀(312)与所述CO2储液罐(312)和所述CO2压缩装置(310)相连，实现CO2液化存储过程。
5.根据权利要求1所述的一种用于LNG动力船的减碳***，其特征在于：所述CO2富集模块采用的是醇胺溶液。
6.根据权利要求1所述的一种用于LNG动力船的减碳***，其特征在于：所述CO2液化存储模块通过所述LNG一级气化器(103)和所述LNG二级气化器(104)获得CO2冷凝液化所需要的冷量；所述CO2储液罐(311)位于所述LNG二级气化器(103)的下游，接收液态CO2；所述安全阀位于所述CO2储液罐(311)顶端，将未冷凝的CO2气体返回至所述CO2压缩装置(310)重新加压液化。
7.根据权利要求1所述的一种用于LNG动力船的减碳***，其特征在于：所述烟气处理单元(200)的烟气余热可被所述蓄热锅炉(202)和所述减碳单元(300)利用，同时起到降低烟气温度、减少再生热能耗的作用；根据所述蓄热锅炉(202)的负荷确定所述烟气第一控制阀(201)的开度，调节进入所述污染物处理器(203)的烟气量；根据所述污染物处理器(203)的出口烟气温度确定所述烟气第二控制阀(204)的开度，调节进入所述再生热回收装置(305)的烟气量。
8.根据权利要求1所述的一种用于LNG动力船的减碳***，其特征在于：所述贫CO2溶液冷却器(308)和CO2预冷器(309)的冷源均为海水。
9.根据权利要求1所述的一种用于LNG动力船的减碳***，其特征在于：所述再生热回收装置(305)是内置盘管式再沸器，可利用船舶主机烟气余热为所述CO2解吸装置(304)提供热量。
10.一种用于LING动力船的EEDI计算方法，基于权利要求1至9任一项所述的用于LNG动力船的减碳***，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据船舶负荷和主机需求确定LNG气化量和进气温度，计算LNG气化过程中释放的冷量；
(2)根据所述LNG气化过程中释放的冷量计算液化CO2的质量MCO2,cap，进而计算减碳单元(300)需要处理的烟气量；
(3)设置参数：包括进入CO2吸收装置(301)的烟气温度、醇胺溶液的质量流量及进液温度，CO2解吸装置(304)的进液温度，CO2预冷器(309)的热流体出口温度，CO2压缩装置(310)的出口压力、CO2储液罐(311)的储液温度；
(4)计算耗电量：再生热回收装置(305)的耗电量P1，贫CO2溶液冷却器(308)的耗电量P2，贫CO2溶液循环泵(306)的耗电量P3，富CO2溶液循环泵(302)的耗电量P4，CO2预冷器309的耗电量P5，CO2压缩装置(310)的耗电量P6；
(5)根据所述耗电量确定CO2排放增加量：
MCO2,add＝3600ε*ρ*(P1+P2+P3+P4+P5+P6)/δ；
其中：ε为船舶燃料与CO2转换系数、ρ为天然气密度、δ为天然气热值；
(6)计算CO2减排量：Ф＝MCO2,cap-MCO2,add；
(7)将CO2减排量Ф耦合进EEDI计算公式，获得EEDI计算方法：
其中：P是功率；C是船舶燃料消耗和二氧化碳排放量之间的转换系数；SFC是单位燃料消耗量；PTI是用于计算轴马达辅助推进的二氧化碳排放量；EFF是用于计算因可再生能源和余热回收而减少的二氧化碳排放量；Capacity代表船舶的载重吨位；Vref代表船舶的参考速度；f为基于船舶类型的修正系数；下标ME和AE分别表示主机和辅机。
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| CN115370467A (zh) | 2022-11-22 |
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