EN
Операторы судов в морской отрасли испытывают всё возрастающее давление с целью повышения эффективности. Выбросы CO₂ от морских перевозок составляют около 3 % глобальных выбросов, и Международная морская организация (IMO) стремится радикально сократить их к 2050 году, добившись нулевых выбросов. Будучи пионерами отрасли с более чем 20-летним опытом и реализуя свыше 500 проектов ежегодно на более чем 1000 судах, мы знаем, что один из наиболее эффективных способов декарбонизации — оптимизация теплообменных систем на борту судов. Под руководством более чем 100 электротехников и механиков наша команда регулярно участвует в решениях по утилизации тепла: от кожухотрубных и пластинчатых теплообменников до гибридных установок на основе цикла S-CO₂, направленных на экономию топлива. Ниже описаны четыре ключевых способа, которыми качественный теплообмен напрямую снижает выбросы CO₂.
Утилизация тепловых потерь: превращение потерь в энергию
Современные судовые дизельные двигатели способны достигать термического КПД около 50 %; оставшаяся энергия топлива теряется в виде тепла, главным образом с выхлопными газами (обычно более 250 °C) и через воду охлаждения рубашки. Это утраченное тепловое тепло извлекается с помощью высокоэффективных теплообменников для последующего использования в виде полезной мощности или бортового тепла. В морских применениях системы рекуперации тепла отходящих газов (WHR), например, цикла Джоуля, позволяют повысить общую выходную мощность двигателя на 2–12 %. Это напрямую связано со снижением расхода топлива на морскую милю и, как следствие, с уменьшением выбросов CO₂ на рейс. Количество тепловой энергии, подлежащей рекуперации в выхлопных газах, зависит от нагрузки двигателя и коэффициента теплоёмкости, который определяется объёмом выхлопных газов, подлежащих рекуперации, и рабочей жидкостью. Оптимизация осуществляется в контуре рекуперации тепла, разработанном инженерной командой SME, который может эксплуатироваться при различных значениях теплоёмкости выхлопных газов и рабочей жидкости.
Поддержка бортовых систем захвата углерода
Эффективный теплообмен имеет большое значение для некоторых систем проекта OCCS, предназначенных для установки на судне. Например, CO₂ улавливается в рамках системы улавливания, и уловленный CO₂ необходимо отделить от уловленного растворителя, подав достаточное количество тепловой энергии — в случае, если в системе улавливания в качестве растворителя используется моноэтаноламин (MEA). Теплообменники, работающие от SME, позволяют использовать остаточное тепло выхлопных газов двигателя в качестве основного источника энергии для этого процесса регенерации энергии, благодаря чему снижается или полностью исключается необходимость в дополнительном вспомогательном нагреве с использованием топлива. При оптимизации показатели снижения выбросов CO₂ для систем рекуперации тепла в сочетании с системами улавливания могут превышать 70 %. Для судов, эксплуатируемых в холодных климатах, дополнительным преимуществом передовых/специализированных теплообменников является также использование тепла для отопления жилых помещений судна и предварительного подогрева топлива, что снижает потребность во вспомогательном котле — ещё одном существенном источнике дополнительных выбросов.
Сверхкритические циклы CO₂ для компактной эффективности
Из-за ограниченного пространства на борту требуется высокая плотность и миниатюризация устройств генерации энергии. Компания SME также способствует внедрению сверхкритических циклов Брайтона с CO₂, в которых тепло от выхлопных газов передаётся CO₂ в сверхкритическом состоянии посредством теплообменников. По сравнению с традиционными циклами Ренкина цикл S-CO₂ имеет меньшие габариты и более высокий КПД преобразования энергии. Конструкции теплообменников, учитывающие температуру на входе, массовый расход и давление на входе выхлопных газов, играют решающую роль в работе таких систем. Эти параметры включены в технические спецификации SME, поэтому гибридные теплообменники, объединяющие травленые пластины и рёбра, обеспечивают оптимальные тепловые характеристики при минимальном снижении давления.
Извлечение холода при испарении СПГ
Для судов, работающих на СПГ и заправляемых СПГ, существует особая возможность использования холода, выделяющегося при испарении СПГ. Способность СПГ поглощать значительное количество тепловой энергии при нагревании до газообразного состояния позволяет использовать этот «холодный» ресурс в теплообменниках для конденсации улавливаемого CO₂ с целью его последующего сжижения и хранения, а также повышения эффективности систем кондиционирования воздуха и рефрижерации на борту судна. Решения SME в области теплообменников включают системы рекуперации холода (CRS), которые позволяют снизить электрическую нагрузку на компрессоры, уменьшив потребление электроэнергии на борту и связанный с этим расход топлива. Наши SME обеспечивают тот же уровень эффективности и на существующих судах благодаря нашим процессам, сертифицированным по стандарту ISO, и производственному цеху площадью 5000 м² в Наньтуне. Те же технологии могут быть применены и к уже эксплуатируемым судам, особенно к тем, у которых соотношение размера судна к расходу СПГ является выгодным.
Заключение: приверженность SME декарбонизации
Эффективный теплообмен: ключевая область, где действия сегодня обеспечивают значительное снижение выбросов в глобальном флоте. Группа SME предлагает инженерные решения в области теплопередачи для сокращения расхода топлива и уменьшения экологического воздействия, включая рекуперацию тепла от отходов, поддержку технологий улавливания углерода, циклы со сверхкритическим CO₂ (S-CO₂) и рекуперацию холода при транспортировке СПГ. Аккредитована ANAB, IAF, UKAS; сертифицирована по стандартам ISO 9001 и ISO 14001. В нашем распоряжении более 100 специалистов; круглогодичные услуги предоставляются на всех мировых судостроительных верфях, в том числе в материковом Китае. Мы предлагаем гарантию сроком 12 месяцев и приверженность принципу «За пределами заботы», чтобы все проекты способствовали формированию более экологичного и устойчивого морского будущего. Обратитесь к экспертам SME уже сегодня, чтобы узнать, как энергоэффективный теплообмен поможет снизить углеродный след вашего судна и сократить эксплуатационные расходы.