Транспортировка сжиженного природного газа реферат

Обновлено: 05.07.2024

Транспортировка газа – ответственная процедура, ведь это вещество является огнеопасным и взрывоопасным. Требуется соблюдать определенные правила ее выполнения. Существуют несколько способов перемещения газа, которые обладают своими преимуществами и недостатками. Но продукт всегда должен быть предварительно подготовлен.

Подготовка вещества

Нужно помнить, что когда транспортируют природный газ непосредственно из скважины, он содержит большое количество различных примесей, негативно влияющих на оборудование. Вещество требует очистки, которая проводится несколько раз. Первая из них происходит при выходе из места залежи, далее, – в специальных сепараторах. Последний этап очистки – на компрессорных станциях.

А также природный газ нужно освободить от влаги, которая во время транспортировки превращается в кристаллогидраты и закупоривает просвет труб. Для этого его нужно пропустить через специальные очистители, поглощающие влагу. Убрать ее также разрешается путем дросселирования (понижения давления в том месте, где происходит сужение трубы) или охлаждения.

Особенности перемещения посредством труб

Сегодня транспортируют природный газ в основном при помощи трубопроводов. Они обладают большим диаметром и способны выдерживать давление в 75 атмосфер и более. Чтобы соорудить такую конструкцию, требуются специальные компрессорные станции. Именно они поддерживают заданное давление в системе.

Благодаря трубопроводу осуществляется транспортировка газа в отдаленные районы государства и континента. Такие магистрали являются самыми крупными. Если сложить воедино все трубопроводы, то можно 4 раза обернуть земной шар.

Преимущества и недостатки трубопроводной транспортировки

Трубопроводная перекачка газа обладает главным достоинством – дешевизной. Кроме того, есть и другие преимущества:

Средство перемещается внутри труб с большой скоростью, поэтому оно вовремя доставляется до самых отдаленных уголков.
Бесперебойная работа систем.
Газ при транзите теряется в минимальном количестве.
Вещество перемещается в автоматическом режиме.
Систему использовать достаточно просто.
Происходит разгрузка других видов транспорта.

Транспортировка газа таким способом имеет определенные недостатки:

теряется его энергия, которая уходит на преодоление трения о стенки трубы;
тратятся большие средства не только на сооружение трубопроводов, но и их эксплуатацию;
не везде можно применять такие магистрали, так как тут уже берутся во внимание условия функционирования системы, а они не всегда одинаковые;
нет возможности транспортировки сжиженного газа посредством таких трубопроводов;
после длительного использования эффективность системы снижается;
изначально спроектированный маршрут впоследствии очень сложно изменить, поэтому в случае поломки трубы приходится вкладывать большие средства на ее ремонт.

В некоторых трубопроводах, имеющих современную конструкцию, перекачка газа производится в количестве 30–45 млрд куб. м. в год. А еще система позволяет перемещать вещество с минимальным риском для экологической обстановки.

Особенности перевозки автотранспортом

Перевозка газа производится и другим способом – с помощью автоцистерн. При этом топливо находиться в сжиженном состоянии. Такой метод требует максимально ответственности и осторожности. Любая авария или неполадки со средством передвижения способны привести к настоящей катастрофе, ведь газ быстро воспламеняется и взрывается.

После сжатия газа он закачивается в автоцистерну. Далее, перемещение топлива производится в соответствии со строгим соблюдением регламента. Такая перевозка имеет определенные недостатки:

повышенная опасность для водителя автоцистерны, а также окружения и внешней среды в случае аварии;
возможность перемещать только строго ограниченные небольшие объему вещества;
необходимость в соблюдении идеального состояния транспорта;
высокая стоимость транспортировки (нужно учитывать растраты на горючее и техническое обслуживание автомобиля).

Но такой способ оправдан, если переместить газ необходимо на небольшое расстояние, нет доступа к морю или отсутствует потребность в строительстве трубопровода.

Транспортировка танкерами

Этот метод перемещения топлива считается одним из самых широко используемых. Танкер – это специальное судно, в котором производится перевозка сжиженного газа. Его температура при этом находиться в пределах -160 градусов, чтобы достичь таких показателей, требуются аппараты воздушного охлаждения. Сжимать вещество можно более чем в 600 раз от первоначального объема.

Представленный способ транспортировки имеет следующие преимущества:

Газ в сжиженном состоянии приставляет меньшую опасность, а еще его удобно хранить.
Перевозки характеризуются минимальной стоимостью.
Морские пути имеют неограниченную пропускную способность. Они неограниченны диаметром, как трубопровод.
Морская гладь может выдержать тысячи танкеров с газом, объем которых исчисляется миллионами кубометров.
Присутствует возможность доставки топлива в те регионы, в которых нет трубопровода, а доставка автотранспортом является слишком дорогой или невозможной.

Однако такой метод транспортировки газа имеет и определенные минусы:

грузы продвигаются довольно медленно, поэтому могут быть доставлены не вовремя;
если требуется небольшое количество сжиженного газа, то тоннаж судна используется не полностью – это дополнительные растраты;
в обратном направлении танкеры идут пустыми.

Какой бы способ перемещения природного газа ни использовался, он требуется максимального соблюдения всех правил безопасности.

Дополнительные сведения

Сезонное потребление газа неравномерно: зимой его требуется больше, летом – меньше. Для того чтобы устранить эту проблему, выкачанное топливо сжимается. Далее, оно закачивается в хранилище газа. Этот процесс способствует повышению температуры на компрессорной станции, поэтому вещество нужно охладить. Это позволяет избежать опасности взрыва, а также увеличить пропускную способность труб.

За этот процесс отвечают аппараты воздушного охлаждения. Сжиженный газ занимает минимальное количество места. А также его можно без проблем перевозить посредством автотранспорта.

Природный газ – это один из самых безопасных видов топлива. Однако обращаться с ним следует крайне осторожно. Выбор способа транспортировки зависит от условий внешней среды, а также его целесообразности.

Видео: Магистральный транспорт газа

Содержание
1. Введение
2. Процесс сжижения природного газа
3. Транспортировка СПГ
4. Безопасность, обеспечиваемая средствами СПГ
5. Мировой рынок СПГ
Появление глобального рынка СПГ
Темпы развития мирового рынка СПГ
Поставка СПГ
Экономическая цепочка СПГ
6. Будущие тенденции
7. Технология плавающего сжиженного природного газа
8. Список литературы

Введение
Природный газ играетжизненно важную роль в энергоснабжении и достижении экономических и экологических целей многих государств. Значительно меньше загрязнений при сжигании, чем его эквивалент в углях или мазуте, природный газ является идеальным выбором для более экологически чистого производства энергии. Кроме того, процесс сжижения природного газа имеет особое преимущество с точки зрения хранения и транспортировки.Сжиженный природный газ является жидкой формой природного газа при криогенной температуре -265 ° F (-160 ° C). Когда природный газ превращается в СПГ, его объем сокращается примерно в 600 раз. Это сокращение объема позволяет экономично транспортировать газ на большие расстояния и облегчает хранение там, где трубопроводы отсутствуют. В своей компактной жидкой форме природный газ может перевозиться вспециальных танкерах на терминалы в разных странах. На этих терминалах СПГ возвращается в газообразное состояние и транспортируется по трубопроводам в распределительные компании, промышленные потребители и электростанции.

СПГ в основном представляет собой метан, несколько процентов этана, еще меньше пропана и бутана, и затем небольшое количество азота.

Резервуары для сжиженного природного газаявляются экономичными и легкими. Меньший вес резервуара означает больше хранения топлива, делая СПГ идеальным для грузовых перевозок. СПГ рекомендуется также для наших железнодорожных, морских и внедорожных транспортных средств.

За последние 30 лет сложилась развитая мировая торговля СПГ. Сегодня СПГ представляет собой значительную часть энергопотребления во многих странах и является выгоднымкак для стран-экспортеров, так и для их партнеров в энергетической компании. Около 30% мировой торговли газом приходится именно на поставки СПГ. Общая производственная мощность СПГ составляет около 300 миллионов тонн в год. Если в эксплуатацию будут введены мощности производительностью около 350 млн т/год, то существующие мощности к 2025 году увеличатся в два раза. На СПГ приходится лишь 4% от общегообъема потребления газа, но 25% от общемирового газа.

Запасы газа в млрд. м3, возможные для сжижения или трубопроводного транспорта

Производственно-сбытовая цепочка СПГ содержит три основных звена: сжижение газа поставщиком, перевозку и регазификацию покупателем.

Разведка и добыча - Добывающая промышленность, которая сосредоточена на поиске углеводородов в благоприятных геологических условиях для добычи. После того, как перспективное местоположениеопределено, создается резерв природного газа. Природный газ извлекается путем сверления отверстий в резервуар после обработки, таких как удаление примесей и разделение углеводородов для конечного использования на рынке.
Сжижение газа поставщиком - Обработанный природный газ транспортируется на участок сжижения СПГ по трубопроводу и преобразуется в его жидкое состояние.

ГОСТ

Свойства сжиженных газов

Сжиженные газы – это смеси газообразных углеводородов, искусственно переведенные в жидкое состояние.

Основными составляющими сжиженного газа являются пропан-бутан (сжиженный нефтяной газ), а также гексан, пентан, метан, пропилен, бутилен, этилен и этан. Источником получения сжиженных газов являются газы нефтепереработки, попутные газы нефтяных месторождений, жирные природные газы и газы стабилизации нефти.

Основными свойствами сжиженного газа являются:

Давление, которое представляет собой суммарный результат соударения молекул газа о стенки сосуда, который этот газ занимает.
Температура сжиженного газа характеризует степень его нагретости (интенсивности движения его молекул).
Плотность, которая представляет собой отношение массы сжиженного газа в спокойном состоянии к занимаемому им объему (Р=m/V, кг/м3).
Удельный объем, которая является единицой массы сжиженного газа.
Сжимаемость, которая оценивается объемным коэффициентом сжатия сжиженного газа.
Критические параметры. К данным параметра относятся критическая температура (температура при превышении которой газ не может быть преобразован в жидкость), критическое давление (необходимое давление для сжижения газа при его критической температуре.), критический объем (объем газа при его критической температуре).
Вязкость сжиженного газа.

Хранение сжиженных газов

Емкости для хранения сжиженных газов должны отвечать требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации. Емкости для хранения сжиженных газов могут быть цилиндрической и сферической формы, а по способу установки наземными или подземными. Требования к процессу хранения сжиженных газов следующие:

Готовые работы на аналогичную тему

Хранилища для хранения сжиженного газа делятся на четыре типа:

Хранилища класса А, которые находятся заводах по переработке нефти и газа.
Хранилища класса Б, которые находятся на перевалочных портовых и кустовых базах и резервуарных парках.
Хранилища группы В, которые находятся у крупных потребителей (населенные пункты и промышленные предприятия).
Хранилища класса Г, которые предназначены для сглаживания неравномерности потребления газа, которая чаще всего является сезонной.

Транспортировка сжиженных газов

Существует несколько способов транспортировки сжиженного газа.

Транспортировка сжиженного газа автотранспортом является распространенным способом перемещения. Для транспортировки сжиженного газа осуществляется с помощью автоцистерн, в которые закачивается газ после сжатия. Недостатками такого способа транспортировки являются: высокая стоимость, повышенная опасность, необходимость в соблюдении идеального состояния автотранспорта и железнодорожного транспорта, ограниченные объемы перемещения.

Автоцистерна – это вид грузового транспорта, который предназначен для перемещения жидкостей, нефтепродуктов и газа.

Сегодня основным способом транспортировки сжиженного газа является трубопроводный. Преимуществом такого способа транспортировки являются: перемещения газа на большие расстояния и в отдаленные районы, высокая скорость транспортировки, способность труб выдерживать давление в 75 атмосфер, минимальные потери газа при транспортировке, автоматизация процесса транспортировки, простота использования системы трубопроводов, бесперебойная работа. Но при этом у данного способа есть ряд недостатков: высокая стоимость строительства трубопроводов, ограниченность области применения трубопровода, снижение во времени эффективности использования, невозможность изменения маршрута движения.

При транспортировки сжиженного газа железнодорожным транспортом используется специальная цистерна (изображена на рисунке ниже). Данный способ применяется в основном при невозможности использования автотранспорта (из-за отдаленности пунктов доставки) и при отсутствии возможности транспортировки трубопроводом. Недостатки такого способа перемещения идентичны автоспособу.

Рисунок 1. Цистерна для транспортировки сжиженного газа. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Еще одним способом перемещения сжиженных газов является водный транспорт. Данный способ применяется при перемещении газа по морским и речным путям. Для этого используются специальные суда – танкеры. Танкеры бывают нескольких видов: изометрические, с резервуарным давлением и полуизометрические, которые отличаются видами используемых резервуаров.

Материал, представленный в этой книге, предназначен для слушателей ознакомительного курса по подготовке персонала для работы на судах-газовозах СПГ.

Все операции и описания оборудования, которые изложены в этой книге, рассмотрены на примере концепции грузовой системы Газ Транспорт № 96 модифицированной, так как она, на мой взгляд, является наиболее сложной в технологическом отношении по с равнению с такими концепциями, как Техник Газ Марк III, MOSS и CS-1. А также на основании того, что все технологические операции с этими системами, являются только частью операций в системе, выбранной для этой книги.

Надеюсь, что краткий исторический экскурс, а также анализ экономических показателей, танкеров-газовозов СПГ с различными типами главных двигателей, будет также интересен для слушателей курса.

Перевозка сжиженного природного газа морем

Развитие морского транспорта для перевозки СПГ.

1.Коды и Правила.

2.1 Физические свойства и состав СПГ.

2.2 Характеристики СПГ 14

2.2.1 Воспламеняемость смеси метана, кислорода и азота.

2.2.2 Использование диаграммы.

2.3 Дополнительные характеристики

2.3.1 Разлив воду

2.3.2 Облако пара

2.3.4 Криогенные температуры

2.3.5 Поведение СПГ в грузовом танке

2.4 Свойства азота и инертного газа.

2.4.2 Физические свойства азота

2.4.3 Характеристики азота

2.4.4 Химические свойства

2.4.6 Инертный газ

2.4.7 Характеристики инертного газа

2.5 Опасность низких температур для металла, меры безопасности.

2.6 Опасности для персонала.

3. Концепция конструкции грузовой системы.

3.0.1 Общие положения.

3.1 Принципы системы содержания груза.

3.1.1 Конструкция изоляции и барьеров.

3.2 Мембранная система

3.2.1 Оборудование грузового танка

3.3 Проблемы и неисправности.

3.4 Опасные районы и газоопасные зоны.

4. Грузовая система.

4.1 Система трубопроводов

4.1.1 Жидкостная линия

4.1.2 Паровая линия.

4.1.3 Система распыла.

4.1.4 Газовая линия.

4.1.5 Топливная газовая линия.

4.1.6 Линия вентиляции.

4.1.7 Линия инертизации и аэрации.

4.2 Грузовые насосы.

4.2.1 Главные грузовые насосы.

4.2.2 Насосы зачистки и распыла.

4.2.3 Аварийный грузовой насос.

4.3 Грузовые компрессоры.

4.3.1 Компрессоры высокой производительности.

4.3.2 Система газового затвора.

4.3.3 Система смазки

4.3.4 Система контроля гидравлического удара.

4.3.6 Компрессоры низкой производительности

4.3.7 Система газового затвора

4.3.8 Система смазки

4.3.9 Система контроля гидравлического удара

4.3.11 Система масляного переборочного затвора.

4.4 Подогреватель выкипа.

4.5 Испаритель СПГ

4.6 Форсированный испаритель.

4.6.1 Демистер (Отделительтумана).

4.7 Вакуумные насосы.

4.8 Система передачи груза

4.8.1 Система Фоксборо

4.8.2 Замеры груза

4.8.3 Измерение уровня

4.8.4 Измерение температуры

4.8.5 Система сигнала очень высокого уровня.

4.8.6 Поплавковая система замера груза.

4.8.7 Индикатор крена – дифферента.

4.9 Система производства азота

4.10 Система производства инертного газа и сухого воздуха.

4.11 Система обнаружения газа

4.11.1 Инфракрасная система газового анализа.

4.11.2 Система газового анализа каталитического сжигания.

4.12 Система аварийной остановка и защиты грузовых танков.

4.12.1 Соединение САО судно – берег.

4.12.2 Система контроля нагрузки швартовных соединений.

4.13 Система предохранительных клапанов.

4.13.1 Система предохранительных клапанов на грузовых танках.

4.13.2 Система ПК в пространстве первичной и вторичной изоляции.

4.13.3 ПК на трубопроводах.

5.1 Система контроля температуры.

5.2 Система подачи и контроля азота в первичную и вторичную систему изоляции

5.3 Система подогрева коффердамов.

5.3.1 Подогреватель гликоля и система подогрева коффердама.

5.3.2 Система подогрева коффердама

5.3.3 Вентиляция трюмов.

6. Грузовые операции.

6.1 Заполнение азотом первичного и вторичного пространств изоляции.

6.1.1 Инертизация пространств первичной и вторичной изоляции.

6.1.2 Проверка во время эксплуатации.

6.1.3 Метод проверки надежности барьера.

6.1.4 Процедура теста.

6.1.5 Общий тест во время эксплуатации

6.1.6 Проверка второй мембраны

6.1.7 Процедура проверки первой мембраны.

6.2 Операции при вводе в эксплуатацию

6.2.1 Первоначальная инертизация пространств изоляции.

6.2.2 Осушение танков

6.2.3 Процедура инертизации танков.

6.2.4 Заполнение грузовых танков природным газом.

6.2.5 Охлаждение грузовых танков.

6.3 Балластный переход.

6.3.1 Сохранение охлажденных танков во время балластного перехода

6.3.2 Плескание груза

6.3.3 Смена балласта.

6.4.1 Подготовка к погрузке.

6.4.2 Охлаждение грузовых линий.

6.4.3 Алгоритмы операций охлаждения и погрузки.

6.4.4 Последовательность операций при погрузке.

6.5 Переход в грузу со сжиганием и сжижение пара.

6.5.1 Переход с нормальным сжиганием газа

6.5.2 Переход с форсированным сжиганием газа.

6.5.3 Переход со сжижением пара (УПСГ для метана).

6.6 Выгрузка с возвратом газа с берега.

6.6.1 Охлаждение жидкостной линии и стендера перед выгрузкой.

6.6.3 Алгоритм операции выгрузки.

6.7. Подготовка к докованию

6.7.1 Подогрев танков

6.7.3 Продувка воздухом.

7. Аварийные процедуры.

7.1.1 Увеличение давления в первом меж барьерном пространстве.

7.1.2 Изменение температуры.

7.2 Утеска жидкости

7.3 Утечка воды в барьер

7.4 Пожар и аварийный отход от причала.

7.5 Установка аварийного грузового насоса.

7.6 Операции с одним танком.

7.7 Аварийный выброс груза в море.

8.0 Список литературы

1.0 Таблицы, диаграммы и рисунки к главам 1 – 7 61 - 101

Список литературы:

IGC Code, IMO,1993

Развитие морского транспорта для перевозки СПГ

Транспортировка морем СПГ всегда была только небольшой частью всей индустрии природного газа, которая требует больших вложений в разработку газовых месторождений, заводов по сжижению, грузовых терминалов и хранилищ. Как только первые суда для перевозки СПГ были построены, и показали себя достаточно надежно, то изменения в их конструкции и возникающие отсюда риски были нежелательны, как для покупателей, так и для продавцов, которые были основными лицами консорциумов.

Судостроители и судовладельцы также не проявляли особой активности. Количество верфей, строящих суда для перевозки СПГ невелико, хотя недавно Испания и Китай заявили о своих намерениях начать строительство.

Однако ситуация на рынке СПГ изменилась и продолжает изменяться очень быстро. Появилось много желающих попробовать себя в этом бизнесе.

В некоторых контрактах, продавец выставляет цену СПГ как CIF (цена, страховка, фрахт), в других как FOB (свободно на борту), покупатель платит за фрахт и поэтому заинтересован в его снижении, а значит в снижении объема его сжигания. Это, а также увеличение трампового рынка, приводит к конкуренции судов, а следовательно, к их конструктивному улучшению.

Конструкция грузовых танков

Первые суда для СПГ имели грузовые танки типа Conch, но они не получили широкого распространения. Всего было построено 6 судов с этой системой танков. Система базировалась на призматических самоподдерживающих танках, сделанных из алюминия с изоляцией из бальсы, которая в дальнейшем была заменена полиуретановой пеной. При строительстве судов большого размера, до 165000 м3 грузовые танки хотели сделать из никелевой стали, но эти разработки так и не воплотились в жизнь, так как были предложены боле дешевые проекты.

Первые мембранные танки были построены на двух судах в 1969 году по технологии Газ Транспорт и Техник Газ. Одно из ИНВАР стали толщиной 0.5 мм, а другое из рифленой нержавеющей стали толщиной 1.2 мм. Они использовали перлит как изоляционный материал для ИНВАР стали, и ПВХ блоки для нержавеющей стали. Дальнейшее развитие изменило конструкцию TG. Изоляцию заменили на бальсу и фанерные панели. Отсутствовала и вторая мембрана из нержавеющей стали. Роль второго барьера играл триплекс из алюминиевой фольги, покрытой стеклом с обеих сторон для прочности.

В 1994 году GT и TG слились в одну компанию GTT и обе системы стали использоваться при постройке с одинаковым успехом. Это GT № 96 и TG Марк III. Идет работа и над новыми системами GT 2000 и CS-1 (комбинированная система).

Сферические танки системы MOSS были взяты с судов перевозящих нефтяные газы и очень быстро завоевали популярность.

Последние построенные суда с танками MOSS снабжены УПСГ, а также значительно улучшилось качество изоляции. При общем количестве судов СПГ около 170, половина из них имеет танки системы MOSS. В Японии построили два метановоза с танками своей собственной системой SPB.

Почему, несмотря на видимые недостатки,- большой вес и малый объем, танки типа MOSS пользуются популярностью?

Причины здесь две. Первая, - это то, что они самоподдерживающиеся с дешевой изоляцией, а вторая, - они могут быть построены отдельно от судна.

Мембранные танки GTT строятся только после спуска судна на воду, очень дорогие и время их постройки довольно большое, около 1.5 года.

Недостаток сферического танка в том, что необходимо охлаждать большую массу алюминия, так как они на порядок тяжелее мембранных танков. MOSS предложил для избежания этого внутреннюю изоляцию из полиуретановой пены, но это так и осталось на бумаге. До конца 1990-х, конструкция MOSS была доминирующей в строительстве грузовых танков, но в последние годы, в связи с изменением цен, почти две трети танков заказанных судов, - это GTT конструкции, которые разделяются примерно поровну между GT и TG.

Основные задачи судостроения на сегодняшний день, - это увеличение грузовместимости при неизменных размерах корпуса, уменьшение стоимости изоляции, уменьшение времени постройки судов.

Главные двигатели судов СПГ

В основном суда, перевозящие СПГ, оборудованы паровыми турбинами. Однако анализ показывает, что есть весомые экономические и экологические причины в пользу отказа от паровой турбины. В течение последних 40 лет, самый легкий путь для обработки выкипевшего газа, было его сжигание в котлах паровой установки. Последние разработки показали, что его можно использовать как топливо непосредственно в дизелях, или сжижать и возвращать в танки, тем не менее, паровая турбина остается основным выбором.

Система обычно состоит из двух котлов, подающих пар на турбины высокого и низкого давления, которые вращают вал через редуктор.

Электричество производится двумя паровыми генераторами и одним дизельным генератором.

Ее достоинства, - это несложное обслуживание, практическое отсутствие расходов на смазку, и способность сжигать мазут и газ в любой пропорции.

Система подачи выкипа очень проста, она позволяет избавляться от избытков газа его сжиганием, а затем сбросом излишка пара на конденсатор. Основной недостаток, - это низкая эффективность, высокая стоимость топлива и высокая эмиссия СО2. Размеры МО очень большие. Последнее время ощущается недостаток квалифицированных кадров.

Сегодня большинство судов СПГ работают по фиксированным контрактам. И только в 2001 году трамповый рынок СПГ составил 5% и ожидается его дальнейшее увеличение.

Увеличение трампового рынка означает, что будущие конструкции судов для СПГ должны быть гибкими. Во Франции и Корее уже построены суда нового поколения. Их эксплуатация должна подтвердить надежность изменения концепции главного двигателя для судов перевозящих СПГ.

Существуют несколько вариантов такого изменения:

Низкооборотный дизель с УПСГ

Двух топливный дизель электрический движитель

Комбинированные системы движения.

Мы рассмотрим два первых варианта, как наиболее перспективные модели ГД.

Большинство судов сегодня двигаются при помощи одного дизеля, - испытанная и одобренная система. Основное достоинство, - это высокая эффективность, на 60% больше, чем у турбины. Небольшое помещение МО и сравнительно низкая начальная стоимость.

Это также низкая стоимость излишков, по сравнению с паровой турбиной.

В случае неисправности дизеля, установленный на его валу электромотор, работающий от дизель-генератора, сможет вращать винт, что позволит судну двигаться с безопасной скоростью. Это уже сделано на некоторых судах химовозах.

Другое достоинство, - это количество доставленного СПГ в порт выгрузки. Оно значительно увеличивается, так как прекращается его сжигание. Один из потенциальных недостатков, - увеличение NOx и SOx эмиссии, так как ГД работает на мазуте, однако количество СО2 снижается.

Двух топливный дизель-электрический движитель, где дизеля могут использовать газ как топливо. Газ впрыскивается в воздушный приемник и к нему добавляется небольшое количество топлива в камере сгорания для воспламенения смеси газ/воздух. Здесь можно применить только MDO, полное переключение на которое, возможно в течение одного оборота дизеля. Система очень экологична. При использовании СПГ получается очень небольшое количество NOx и SOx и без твердых частиц продуктов сгорания.

Уменьшится и количество СО2, приблизительно на 100000 м3 в год по сравнению со стандартной паровой установкой.

Четыре дизеля вращают генераторы, которые вырабатывают электроэнергию для главных электромоторов и других потребителей.

Это дает высокую гибкость при различных операций. Общая потребляемая мощность меньше, чем в других системах движителей из-за этой гибкости. Здесь отпадает необходимость системы ГД – Редуктор – Вал. Дизеля могут располагаться на более высокой палубе, что уменьшит размер МО.

Даже в случае неисправности 2-х дизелей, судно будет иметь возможность двигаться с 75% построечной скорости. На судне с грузовместимостью 145000м3, оно сможет взять на 5000м3 больше груза, чем с паровой турбиной. Недостаток этой системы, - более высокая начальная цена и потеря некоторой эффективности в процессе генерирования электроэнергии.

На примере судна с грузовместимостью 145000 м3 произведем сравнение характеристик при различных системах движителя.

Рисунок В4 показывает разницу в грузовместимости, которая может быть достигнута при различных вариантах использования движителя. Скорость выкипа 0.15 % в сутки.

График В5 и таблицы В6 и В7 показывают количество необходимой энергии, начальной стоимости и эффективности различных систем.

Разница в потребляемой мощности не большая из-за различных потерь между винтом и машиной или турбиной. Так как дизель-электрический вариант производит электроэнергию, потеря эффективности больше, чем для механического вращения винта.

Транспортировка морем сжиженного природного газа всегда была только небольшой частью всей индустрии природного газа, которая требует больших вложений в разработку газовых месторождений, заводов по сжижению, грузовых терминалов и хранилищ.

Развитие морского транспорта для перевозки сжиженного природного газа

Как только первые суда для перевозки сжиженного природного газа были построены, и показали себя достаточно надежно, то изменения в их конструкции и возникающие отсюда риски были нежелательны, как для покупателей, так и для продавцов, которые были основными лицами консорциумов. Судостроители и судовладельцы также не проявляли особой активности. Количество верфей, строящих суда для перевозки сжиженного природного газа невелико, хотя недавно Испания и Китай заявили о своих намерениях начать строительство. Однако ситуация на рынке сжиженного природного газа изменилась и продолжает изменяться очень быстро. Появилось много желающих попробовать себя в этом бизнесе.

Первый в мире газовоз Methane Pioneer на погрузке у терминала в Lake Charles, Англия

Размеры газовозов с тех пор изменились незначительно. В первые 10 лет коммерческой деятельности, их вместимость увеличилась с 27 500 до 125 000 куб.м и в дальнейшем выросли до 216 000 куб.м. Первоначально, сжигаемый газ обходился судовладельцам бесплатно, так как из-за отсутствия УПСГ его надо было выбрасывать в атмосферу, а покупатель был одной из сторон консорциума. Доставить как можно больше газа, не было основной целью, как сегодня. Современные контракты, включают стоимость сожженного газа, и это ложится на плечи покупателя. По этой причине, использование газа как топлива или его сжижение стали основными причинами новых идей в судостроении.

Конструкция грузовых цистерн газовозов

Первые суда для перевозки сжиженного природного газа имели грузовые танки типа Conch, но они не получили широкого распространения. Всего было построено шесть судов с этой системой. Она базировалась на призматических самоподдерживающих танках, сделанных из алюминия с изоляцией из бальсы, которая в дальнейшем была заменена полиуретановой пеной. При строительстве судов большого размера до 165 000 куб. м, грузовые танки хотели сделать из никелевой стали, но эти разработки так и не воплотились в жизнь, так как были предложены более дешевые проекты.

Сферическая емкость типа MOSS

Мембранная емкость

Конструкция танков зависит от расчетного максимального давления и минимальной температуры. Встроенные танки — являются структурной частью корпуса судна и испытывают те же нагрузки, что и корпус газовоза. Мембранные танки — не самоподдерживающие, состоят из тонкой мембраны (0,5-1,2 мм), которая поддерживается через изоляцию, приспособленной к внутреннему корпусу. Термальные нагрузки компенсируются качеством металла мембраны (никель, сплавы алюминия).

Внутри емкости мембранного типа

Транспортировка сжиженного природного газа (СПГ)

Природный газ, это смесь углеводородов, которая после сжижения образует чистую без цвета и запаха жидкость. Такой СПГ как правило транспортируется и хранится при температуре близкой к точке его кипения около -160С°.

В реальности состав СПГ различен и зависит от источника его происхождения и процесса сжижения, но основной компонент это конечно метан. Другими составляющими могут быть, — этан, пропан, бутан, пентан и возможно небольшой процент азота.

Для инженерных расчетов, конечно, берутся физические свойства метана, но для передачи, когда требуется точный подсчет тепловой ценности и плотности, — учитывается реальный композитный состав СПГ.

Современный танкер-газовоз

Во время морского перехода, тепло передается СПГ через изоляцию танка, вызывая испарение части груза, так называемое выкипание. Состав СПГ изменяется за счет выкипания, так как более легкие компоненты, имеющие низкую температуру кипения, испаряются первыми. Поэтому, выгружаемый СПГ имеет большую плотность, чем тот, который грузился, ниже процент содержания метана и азота, но выше процент содержания этана, пропана, бутана и пентана.

Предел воспламеняемости метана в воздухе приблизительно от 5 до 14 процентов по объему. Для уменьшения этого предела, перед началом погрузки воздух удаляется из танков при помощи азота до содержания кислорода 2 процента. В теории, взрыв не произойдет, если содержание кислорода в смеси ниже 13 процентов по отношению к процентному содержанию метана. Выкипевший пар СПГ легче, чем воздух при температуре -110С°, и зависит от состава СПГ. В связи с этим, пар будет устремляться вверх над мачтой и быстро рассеиваться. Когда холодный пар смешан с окружающим воздухом, смесь пар/воздух будет хорошо видна как белое облако из-за конденсации влаги в воздухе. Обычно принято считать, что предел воспламеняемости смеси пар/воздух не распространяется слишком далеко за пределы этого белого облака.

Заполнение емкостей природным газом

Перед погрузкой, производится замена инертного газа на метан, так как при охлаждении, углекислый газ, входящий в состав инертного газа замерзает при температуре — 60С° и образует белый порошок, который забивает форсунки, клапана и фильтры. Во время продувки инертный газ замещается теплым газообразным метаном. Это делается для того, чтобы удалить все замерзающие газы и закончить процесс осушки танков.

СПГ подается с берега через жидкостной манифолд, где он поступает в зачистную линию. После чего он подается на испаритель СПГ и газообразный метан при температуре + 20С° поступает по паровой линии наверх грузовых танков.Когда 5 процентов метана определится на входе в мачту, выходящий газ направляется через компрессоры на берег или на котлы через линию сжигания газа.

Операция считается завершенной, когда содержание метана, замеренное наверху грузовой линии, превысит 80 процентов от объема. После заполнения метаном, грузовые танки охлаждаются. Операция охлаждения начинается сразу же после операции заполнения метаном. Для этого использует СПГ подаваемый с берега.

Жидкость поступает через грузовой манифолд на линию распыла, и затем в грузовые танки. Как только охлаждение танков закончено, жидкость переключается на грузовую линию для ее охлаждения. Охлаждение танков считается законченным, когда средняя температура, за исключением двух верхних датчиков, каждого танка достигает — 130С° или ниже. При достижении этой температуры и наличии уровня жидкости в танке, начинается погрузка. Пар, образующийся во время охлаждения возвращается на берег при помощи компрессоров или самотеком через паровой манифолд.

Танкер-газовоз мембранного типа в терминале

Отгрузка газовозов

Перед стартом грузового насоса, сжиженным природным газом заполняются все выгрузные колонны. Это достигается при помощи насоса зачистки. Цель этого заполнения, — избежание гидравлического удара. Затем согласно руководства по грузовым операциям производится последовательность запуска насосов и очередность выгрузки танков.

При выгрузке поддерживается достаточное давление в танках, чтобы избежать кавитации и иметь хорошее всасывание на грузовых насосах. Это достигается подачей пара с берега. При невозможности с берега подавать пар на судно, необходимо запустить судовой испаритель СПГ. Остановка выгрузки производится на заранее рассчитанных уровнях с учетом остатка, необходимого для охлаждения танков до прихода в порт погрузки. После остановки грузовых насосов осушается линия выгрузки, и прекращается подача пара с берега. Продувка берегового стендера осуществляется при помощи азота. Перед отходом продувается паровая линия азотом до содержания метана на уровне не более 1 процента от объема.

Танкер-газовоз в море

Система защиты газовозов

Перед вводом в эксплуатацию судна-газовоза, после докования или длительной стоянки, грузовые танки осушают. Это делается для того, чтобы избежать формирования льда при охлаждении, а также избежать образования агрессивных веществ, в случае если влага соединится с некоторыми компонентами инертного газа, такими как окислы серы и азота. танк газовоза Осушка танков производится сухим воздухом, который производит установка инертного газа без процесса сжигания топлива. Эта операция занимает около 24 часов для уменьшения точки росы до — 20С. Эта температура поможет избежать формирования агрессивных агентов.

Современные танки газовозов сконструированы с минимальным риском плескания груза. Судовые танки сконструированы так, чтобы ограничить силу удара жидкости. Они также обладают значительным запасом прочности. Тем не менее, экипаж всегда помнит о потенциальном риске плескания груза и возможном повреждении танка и оборудования в нем. Для избежания плескания груза, поддерживается нижний уровень жидкости не более 10 процентов от длины танка, а верхний уровень не менее 70 процентов от высоты танка.

Следующая мера для ограничения плескания груза, это ограничение движение газовоза (качка) и те условия, которые генерируют плескание. Амплитуда плескания зависит от состояния моря, крена и скорости судна.

Газовоз в море

Дальнейшее развитие газовозов

Испарившийся метан, удаляется из танка обыкновенным центробежным компрессором. Пар метана сжимается до 4,5 бара и охлаждается при этом давлении приблизительно до температуры — 160С° в криогенном теплообменнике. Этот процесс конденсирует углеводороды в жидкое состояние. Фракция азота, присутствующая в паре не может быть сконденсирована при этих условиях и остается в виде газовых пузырьков в жидком метане. Следующая фаза сепарации происходит в отделителе жидкости, откуда жидкий метан сбрасывается в танк. В это время газообразный азот и частично пары углеводорода сбрасывается в атмосферу или сжигается.

Азотный, компрессорно-расширительный блок, является четырехступенчатым интегрированным центробежным компрессором с одной расширительной ступенью и способствует компактности установки, уменьшению стоимости, улучшению контроля охлаждения и снижению потребления энергии.

Самый современный танкер-газовоз Spirit of Hela

Читайте также: