Technical and economic model of a system for heat-ing LNG using waste heat from a power plant
Ylimys, Paavo (2019)
2019
Kuvaus
Opinnäytetyö kokotekstinä PDF-muodossa.
Tiivistelmä
Kun maakaasua kuljetetaan laivalla tai kuorma-autolla, se yleensä nesteytetään tilan säästämiseksi. Nesteytetty maakaasu on kuitenkin hyvin kylmää, noin -162 °C, ja se on lämmitettävä ja muutettava uudelleen kaasuksi, kun sitä käytetään polttomoottorissa tai turbiinissa. LNG:n lämmittämiseen on useita tapoja: esimerkiksi polttamalla kaasua tai muita polttoaineita, käyttämällä ympäristön lämpötilaa tai käyttämällä prosessihöyryä. Opinnäytetyössä selvitettiin, miten (moottori)voimalaitoksen jätelämpö voitaisiin hyödyntää LNG:n lämmittämiseen ja mitkä ovat tämän järjestelmän kustannukset.
Työssä kuvataan LNG- ja voimalajärjestelmä yleisellä tasolla. Jäähdytysjärjestelmä on käsitelty yksityiskohtaisemmin. Lämmitysjärjestelmän nopeaa arviointia varten tehdään laskentatyökalu, jonka tuloksien perusteella tutkitaan ja pohditaan erilaisia järjestelmän kokoonpanoja. Lopuksi jäähdytysjärjestelmästä tehdään taloudellinen malli, jossa tarkastellaan jäähdytysjärjestelmän eri ominaisuuksien hintoja.
Työssä havaittiin, että moottoreiden ja lämmönsiirtimien lämpötilat ovat osa LNG-lämmitysjärjestelmän rajoittavista tekijöistä. Ne määrittävät, kuinka paljon lämpöä on mahdollista ottaa moottorista, ennen kuin se alkaa lämmittämään muita moottoreita. Lisäksi virtaus, lämmönsiirtimien lukumäärä sekä voimalan ja uudelleenhöyrystysmoduulin välinen etäisyys vaikuttavat merkittävästi painehäviöihin, jotka rajoittavat järjestelmän toteutettavuutta ja kannattavuutta.
Tulosten perusteella moottorin jäähdytysvedestä peräisin olevan jätelämmön käyttö LNG:n lämmittämiseen soveltuu parhaiten pienehköille moottorivoimalaitoksille. Opinnäytetyö ja laskentatyökalu antavat kuitenkin vain karkean arvion järjestelmästä ja sen hinnasta, joten lisätutkimuksia tarvitaan, jos tällaista järjestelmää harkitaan voimalaitoksen uudelleenhöyrystysjärjestelmäksi.
Työssä kuvataan LNG- ja voimalajärjestelmä yleisellä tasolla. Jäähdytysjärjestelmä on käsitelty yksityiskohtaisemmin. Lämmitysjärjestelmän nopeaa arviointia varten tehdään laskentatyökalu, jonka tuloksien perusteella tutkitaan ja pohditaan erilaisia järjestelmän kokoonpanoja. Lopuksi jäähdytysjärjestelmästä tehdään taloudellinen malli, jossa tarkastellaan jäähdytysjärjestelmän eri ominaisuuksien hintoja.
Työssä havaittiin, että moottoreiden ja lämmönsiirtimien lämpötilat ovat osa LNG-lämmitysjärjestelmän rajoittavista tekijöistä. Ne määrittävät, kuinka paljon lämpöä on mahdollista ottaa moottorista, ennen kuin se alkaa lämmittämään muita moottoreita. Lisäksi virtaus, lämmönsiirtimien lukumäärä sekä voimalan ja uudelleenhöyrystysmoduulin välinen etäisyys vaikuttavat merkittävästi painehäviöihin, jotka rajoittavat järjestelmän toteutettavuutta ja kannattavuutta.
Tulosten perusteella moottorin jäähdytysvedestä peräisin olevan jätelämmön käyttö LNG:n lämmittämiseen soveltuu parhaiten pienehköille moottorivoimalaitoksille. Opinnäytetyö ja laskentatyökalu antavat kuitenkin vain karkean arvion järjestelmästä ja sen hinnasta, joten lisätutkimuksia tarvitaan, jos tällaista järjestelmää harkitaan voimalaitoksen uudelleenhöyrystysjärjestelmäksi.