مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

بازیابی انرژی سرد گاز طبیعی مایع بااستفاده‌از چرخۀ آلام

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار مهندسی شیمی، دانشگاه تهران
2 دانشجوی کارشناسی مهندسی شیمی، دانشگاه تهران
چکیده
چرخۀ آلام یک چرخۀ اکسیژن- سوخت برای تولید برق از گاز طبیعی با انتشار آلایندگی بسیارکم است. وقتی سوخت این نیروگاه به گاز طبیعی مایع تغییریابد، کار مربوطبه فشرده‌سازی گازطبیعی کاهش‌می‌یابد و در اینصورت این چرخه توان رقابتی بالایی با سایر چرخه‏های متداول نیروگاهی خواهدداشت. در مطالعۀ حاضر، دو راهکار برای استفادهاز انرژی سرد گاز طبیعی مایع بررسیشد تا کار فشرده‌سازی دی‌اکسیدکربن در چرخۀ آلام را کاهشدهند. نتایج نشانداد که یکپارچه‏سازی حرارتی مستقیم فرایند گازی‏سازی مجدد گاز طبیعی مایع و فرایند مایع‌سازی جریان دی‌اکسیدکربن جذبشده در چرخه، صرفه‌جویی در مصرف انرژی را بهمیزان /3446 درصد درپی دارد. هم‌چنین، میزان گاز دی‌اکسیدکربن جذبشده در روش یک‌پارچه ‏سازی حرارتی غیر مستقیم بااستفادهاز چرخۀ رانکین آلی کمتر از روش مستقیم است، اما این روش باتوجهبه تولید برق بیشتر، بهترین گزینه برای بهبود طرح پایه است و باعث صرفه‌جویی ۵۸ درصدی در مصرف انرژی می‌شود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Cold Energy Recovery of Liquefied Natural Gas Using Allam Cycle

نویسندگان English

N. Tahouni 1
Z. Deldari 2
K. Mohammad Bagherzadeh 2
1 Associate Professor of Chemical Engineering, University of Tehran
2 B. Sc. Student of Chemical Engineering, University of Tehran
چکیده English

The Allam cycle is an oxy-combustion cycle for generating electricity from natural gas with near-zero emissions. When the fuel is changed to liquified natural gas, the gas compression work is reduced; therefore; the power plant cycle can be highly competitive with the other conventional power plant cycles. In this study, two alternatives for using cold energy during the liquified natural gas regasification were investigated to reduce the CO2 compression work. The results indicated that the direct heat integration of liquified natural gas regasification and liquefaction of captured CO2 in the Allam cycle leads to an energy saving of 46.34%. Additionally, the amount of captured CO2 during indirect heat integration of the Allam cycle with an organic Rankine cycle is less than the direct method. However, this method is the best choice for improvement, generating additional electricity and showing a 58% energy saving.

کلیدواژه‌ها English

Allam Cycle
LNG Cold Energy
Carbon Capture and Storage
Compression Work
Heat Integration
Organic Rankin Cycle
 [1]      Rashidi, H., Ahmadpour A. (2009). Comparative investigation of storage and transportation methods of natural gas via compression, adsorption and hydrate. Iranian Chemical Engineering Journal, 7, 64-74,[In Persian].
[2]      Akashah, M. H., Rozali, N. E. M., Mahadzir, S., & Liew, P. Y. (2023). Utilization of cold energy from LNG regasification process: A review of current trends. Processes, 11, 517.
[3]      Fakharzadeh, M., Tahouni, N., Abbasi, M., & Panjeshahi, M. H. (2023). Optimization and exergy analysis of a cascade organic Rankine cycle integrated with liquefied natural gas regasification process. International Journal of Refrigeration, 156, 186-197.
[4]      Ghaebi, H., Namin, A. S., & Rostamzadeh, H. (2018). Exergoeconomic optimization of a novel cascade Kalina/Kalina cycle using geothermal heat source and LNG cold energy recovery. Journal of Cleaner Production, 189, 279-296.
[5]      Yarijani, V., Tahouni, N., Panjeshahi, M.H., & Abbasi, M. (2023). Heat integration of two-low temperature processes: natural gas liquefaction and air separation unit. Journal of Separation Science and Engineering, 14(2), 67-81, [In Persian].
[6]      Chan, W., Li, H., Li, X., Chang, F., Wang, L., & Feng, Z. (2021). Exergoeconomic analysis and optimization of the Allam cycle with liquefied natural gas cold exergy utilization. Energy Conversion and Management, 235, 113972.
[7]      Kim, D., Giametta, R. E. H., & Gundersen, T. (2018). Optimal use of liquefied natural gas (LNG) cold energy in air separation units. Industrial & Engineering Chemistry Research, 57(18), 5914-5923.
[8]      Chen, X., Yue, J., Fu, L., Zhang, M., Tang, M., Feng, J., & Shen, B. (2023). Green hydrogen production and liquefaction using offshore wind power, liquid air, and LNG cold energy. Journal of Cleaner Production, 423, 138653.
[9]      Janajreh, I., Zhang, H., El Kadi, K., & Ghaffour, N. (2023). Freeze desalination: Current research development and future prospects. Water Research, 229, 119389.
[10]     Lim, J., Kim, Y., Cho, H., Lee, J., & Kim, J. (2023). Novel process design for waste energy recovery of LNG power plants for CO2 capture and storage. Energy Conversion and Management, 277, 116587.
[11]     Valiani, S., Tahouni, N., & Panjeshahi, M. H. (2017). Optimization of pre-combustion capture for thermal power plants using Pinch Analysis. Energy, 119,
950-960.
[12]     Allam, R. J., Fetvedt, J. E., Forrest, B. A., & Freed, D. A. (2014). The oxy-fuel, supercritical CO2 Allam Cycle: New cycle developments to produce even lower-cost electricity from fossil fuels without atmospheric emissions. In Turbo Expo: Power for Land, Sea, and Air, 45660, V03BT36A016 American Society of Mechanical Engineers.
[13]     Scaccabarozzi, R., Gatti, M., & Martelli, E. (2016). Thermodynamic analysis and numerical optimization of the NET Power oxy-combustion cycle. Applied energy, 178, 505-526.
[14]     Yu, H., Gundersen, T., & Gençer, E. (2021). Optimal liquified natural gas (LNG) cold energy utilization in an Allam cycle power plant with carbon capture and storage. Energy Conversion and Management, 228, 113725.
[15]     Lecompte, S., Huisseune, H., Van Den Broek, M., Vanslambrouck, B., & De Paepe, M. (2015). Review of organic Rankine cycle (ORC) architectures for waste heat recovery. Renewable and sustainable energy reviews, 47, 448-461.
[16]     Yu, H., Feng, X., Wang, Y., Biegler, L. T., & Eason, J. (2016). A systematic method to customize an efficient organic Rankine cycle (ORC) to recover waste heat in refineries. Applied Energy, 179, 302-315.