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LNG 회수공정을 위한 폐열 구동 흡수 냉동시스템의 적용

전문가 제언: ○ 흡수 냉동기술은 1858년 프랑스의 Ferdinand Carr?에 의해 발명되었으며 원래의 설계에서는 냉매로서 물과 황산을 사용하였다. 흡수 냉동기는 열에 의해 구동되는 것이 가장 큰 특징이다. 오늘날의 흡수 냉동기는 냉매 흡수제로서 부식성을 가진 암모니아-물, 또는 LiBr-물을 사용하기 때문에 특수 재료를 요구하게 되어 종래의 증기 압축식에 비해 값이 비싸게 든다.

○ 사용할 수 있는 열원은 화석연료의 연소열은 물론 태양열이나 가스터빈 등의 원동기로부터의 폐열도 사용할 수 있다. 따라서 전기적 에너지 소비는 매우 적지만 많은 열의 입력이 필요하다. 따라서 주택용보다는 대용량의 냉각이 필요한 산업용으로 사용하기 적당하다. 흡수 냉동사이클은 증기 압축식에 비해 복잡하다. 또한 흡수 냉동사이클의 COP(0.6 정도)는 증기압축 냉동(4 정도)에 비해 낮다.

○ 암모니아-물을 사용하는 흡수 냉동시스템은 암모니아 가스를 발생하는 발생기, 암모니아 가스를 냉각하고 액체 암모니아를 만드는 응축기, 액체 암모니아를 증발시켜 저온을 만드는 증발기, 물에 의해 암모니아를 흡수하는 흡수기, 암모니아-물 용액을 발생기로 보내는 펌프 등으로 구성된다. 그리고 응축기와 증발기 사이에 팽창밸브가 있으며 발생기와 흡수기 사이에 스로틀밸브가 있다.

○ 외부 열이 발생기에 가해지면 암모니아-물의 용액은 온도가 상승되어 암모니아의 비등점에 달한다. 비등에 의해 발생한 고압의 암모니아 증기는 응축기로 흐른다. 암모니아 증기는 응축기에서 열을 발산하고 응축되어 액체가 된다. 암모니아 액체는 팽창밸브를 통하여 압력이 떨어지고 증발기에서 증발한다. 이 증발과정에서 냉각이 일어난다.

○ 이 논문에서는 LNG시설에서 프로판냉각기의 대체를 위한 연구로서 발전용 가스터빈으로부터의 폐열에 의해 구동되는 흡수 냉동시스템(ARS)을 모델링하였다. 결론적으로 단일효과 암모니아-물 ARS가 요구되는 냉각부하를 마련할 수 있어 프로판 냉각기를 완전 대체할 수 있음이 중명되었다. 이 결과는 검토대상이 될 수 있다.

저자: Paul Kalinowski, Yunho Hwang, Reinhard Radermacher, Saleh Al Hashimi, Peter Rodgers
자료유형: 학술정보