Кораб за транспортиране на газ. Газово пътешествие. Контейнеровоз CSCL Globe
Супертанкеригазовозите превозват втечнен природен газ, еквивалентен на енергията на 55 атомни бомби. Течността от тях се превръща в средство за готвене и отопление на вашия дом, но създаването на транспорт на газ по море беше изключително трудно, въпреки че тези кораби дължат съществуването си на няколко невероятни идеи. Нека да ги разгледаме.
Транспортирането на природен газ по света е голям бизнес. Супертанкеримного по-голям от Титаник и проектиран да транспортира природен газ навсякъде по света. Всичко, свързано с него, е от гигантски мащаб, но за да осъзнаете това, трябва да сте близо до него. Как тези кораби пренасят огромни количества газ по света?
Вътре има огромни резервоари. Има достатъчно място за 34 милиона литра втечнен газ, същият обем вода, който би бил достатъчен за едно обикновено семейство да пусне водата в тоалетната за 1200 години. А на кораба има четири такива резервоара, като температурата във всеки е минус 160 градуса по Целзий.
Подобно на нефта, природният газ е изкопаемо гориво, образувано от разлагането на древни организми. Той може да се пренася по тръбопроводи, но това е много скъпо и непрактично при пресичане на океани; вместо това инженерите трябваше да измислят транспортиране на газ на кораби и трудността беше, че природният газ се запалва при всяка температура, срещана на Земята. Изтичането на газ може да бъде сериозно бедствие и за щастие никога не е имало големи инциденти и операторите на танкерни корабни линии планират да продължат в същия дух.
супертанкер танк
Има много просто решение за превръщане на газ в течност. В това състояние той не може да се запали и освен това заема много по-малко място. Ако товарът беше в газообразна форма, танкерът трябваше да бъде невероятно огромен - десет пъти по-дълъг от всеки съществуващ танкер или дълъг 2500 метра.
За да превърне газ в течност, той се охлажда до температура от минус 162 градуса по Целзий, но ако се нагрее достатъчно, веществото веднага се превръща в запалим газ. За целта има втора линия на защита – азот. Това е инертен газ, който има много във въздуха. При нормални условия азотът не реагира с нищо и, което е по-важно, не позволява на горивото да се комбинира с кислорода при наличие на искра. Накратко, запалването е невъзможно, ако наоколо има достатъчно азот. При супертанкерите потенциално токсичният азот е безопасно запечатан в изолацията на газовия резервоар. При изтичане азотът не позволява на опасния товар да реагира с кислорода, а изолацията го поддържа в течно състояние. СупертанкериНа шега ги наричат най-големите фризери в света, защото са еквивалентни на триста хиляди домашни фризера, само десет пъти по-студени.
Газът се охлажда на сушата и се изпомпва в течна форма в супертанкер, но тези свръхниски температури представляват големи инженерни предизвикателства. Просто не можете да използвате стандартни стоманени тръби за тази работа. Транспортирането на тази ултра-студена течност през корабни тръбопроводи поставя корабостроителите пред нов набор от проблеми, чието решение е намерено с помощта на неръждаема стомана, към която е добавено малко хром. Този метал е способен да накара обикновената крехка стомана да издържи на ултраниски температури.
Корабостроители, създали супертанкеритранспортьорите за втечнен природен газ са гарантирали, че не само корпусите на тези кораби са готови да прекосят бурни морета, но и че хиляди метри сложни тръбопроводи, с всичките им уязвими завои, връзки и клапани, са направени от материал, който ще издържи на ниски температури - легирана неръждаема стомана.
Транспортирането на течности със супертанкери води до друг проблем - как да го предпазим от плискане. Корабостроителите на такива кораби трябваше да се грижат за два вида течност. При движение в една посока супертанкерпревозва втечнен природен газ, а на връщане, когато резервоарите са празни, носят вода като баласт, за да осигурят стабилност на кораба. Един проблем в две различни форми.
Вятърът и вълните ще разклатят супертанкера и ще накарат течността да пръска от едната към другата страна в резервоарите. Това движение може да се увеличи, увеличавайки люлеенето на самия кораб и да доведе до катастрофални последици. Този ефект се нарича влияние на свободната повърхност на течността. Буквално, това е зоната, достъпна за свободно плискане на вода. Това наистина е проблемът, водещ до. Супертанкериима невероятно решение. За да се намали влиянието на свободната повърхност на течния газ, резервоарите са направени под формата на сфера. По този начин има много по-малко място за пръскане на течност, докато резервоарът е пълен или почти празен. Резервоарите се пълнят с товар на 98 процента и тръгват на дълги пътувания, като пристигат до местоназначението на танкерите напълно, оставяйки толкова гориво, колкото е необходимо за обратния път. Следователно при нормални условия контейнерите са или пълни докрай, или почти празни.
схема на супертанкерни системи
Без товар на тяга супертанкере намалял значително и за да се намали, водата се изпомпва в баластните резервоари в корпуса на кораба точно под газовите резервоари. Пространството обаче не позволява да се направят тези отделения сферични, така че за да се предотврати пръскането на вода в тях, е необходимо друго решение - прегради за разделяне на товари. Това са физически бариери, въведени за първи път през 80-те години, за да предотвратят преобръщането на петролни танкери. Преградите предпазват танкерите от претоварване.
Промишлеността за втечнен природен газ е много обещаваща индустрия за растеж за производителите на клапани по целия свят, но тъй като клапаните за втечнен природен газ трябва да отговарят на най-строгите изисквания, те представляват най-високото ниво на инженерни предизвикателства.
Какво е втечнен природен газ?
Втечненият природен газ или LNG е обикновен природен газ, втечнен чрез охлаждане до −160 °C. В това състояние той е течност без мирис и цвят, чиято плътност е половината от тази на водата. Втечненият газ е нетоксичен, кипи при температура от −158...−163 °C, състои се от 95% метан, а останалите 5% включват етан, пропан, бутан, азот.
- Първият е добив, подготовка и транспортиране на природен газ по газопровод до инсталация за втечняване;
- Второто е преработката, втечняването на природен газ и съхранението на LNG в терминала.
- Трето - зареждане на LNG в газови танкери и морски транспорт до потребителите
- Четвърто - разтоварване на LNG на приемния терминал, съхранение, регазификация и доставка до крайните потребители
Технологии за втечняване на газ.
Както бе споменато по-горе, LNG се произвежда чрез компресиране и охлаждане на природен газ. В този случай газът намалява по обем почти 600 пъти. Този процес е сложен, многоетапен и много енергоемък - разходите за втечняване могат да съставляват около 25% от енергията, съдържаща се в крайния продукт. С други думи, трябва да изгорите един тон LNG, за да получите още три.
Седем различни технологии за втечняване на природен газ са използвани по света по различно време. В момента Air Products е водеща в технологията за производство на големи количества LNG за износ. Неговите процеси AP-SMR™, AP-C3MR™ и AP-X™ представляват 82% от общия пазар. Конкурент на тези процеси е технологията Optimized Cascade, разработена от ConocoPhillips.
В същото време малките инсталации за втечняване, предназначени за вътрешна употреба в промишлени предприятия, имат голям потенциал за развитие. Инсталации от този тип вече могат да бъдат намерени в Норвегия, Финландия и Русия.
В допълнение, местните заводи за производство на LNG могат да намерят широко приложение в Китай, където днес активно се развива производството на автомобили, задвижвани от LNG. Въвеждането на дребномащабни единици може да позволи на Китай да разшири съществуващата си транспортна мрежа за LNG превозни средства.
Наред със стационарните системи през последните години активно се развиват плаващи инсталации за втечняване на природен газ. Плаващите инсталации осигуряват достъп до газови находища, които са недостъпни за инфраструктура (тръбопроводи, морски терминали и др.).
Към днешна дата най-амбициозният проект в тази област е плаващата LNG платформа, която се изгражда от Shell на 25 км. от западния бряг на Австралия (пускането на платформата е планирано за 2016 г.).
Изграждане на завод за производство на LNG
Обикновено инсталацията за втечняване на природен газ се състои от:
- инсталации за предварителна обработка и втечняване на газ;
- технологични линии за производство на LNG;
- резервоари за съхранение;
- оборудване за товарене на танкери;
- допълнителни услуги за осигуряване на централата с електричество и вода за охлаждане.
Откъде започна всичко?
През 1912 г. е построена първата експериментална инсталация, която обаче все още не е използвана за търговски цели. Но още през 1941 г. в Кливланд, САЩ, за първи път е създадено мащабно производство на втечнен природен газ.
През 1959 г. е извършена първата доставка на втечнен природен газ от САЩ за Великобритания и Япония. През 1964 г. е построен завод в Алжир, откъдето започва редовен транспорт с танкери, по-специално до Франция, където започва да работи първият терминал за регазификация.
През 1969 г. започват дългосрочни доставки от САЩ за Япония, а две години по-късно - от Либия за Испания и Италия. През 70-те години производството на LNG започва в Бруней и Индонезия; през 80-те години Малайзия и Австралия навлизат на пазара на LNG. През 90-те години на миналия век Индонезия става един от основните производители и износители на LNG в Азиатско-Тихоокеанския регион - 22 милиона тона годишно. През 1997 г. Катар стана един от износителите на LNG.
Потребителски свойства
Чистият LNG не гори, не се запалва или експлодира сам. В открито пространство при нормални температури LNG се връща в газообразно състояние и бързо се смесва с въздуха. При изпаряване природният газ може да се запали, ако влезе в контакт с източник на пламък.
За възпламеняване е необходима концентрация на газ във въздуха от 5% до 15% (об.). Ако концентрацията е по-малка от 5%, тогава няма да има достатъчно газ, за да запали огън, а ако е повече от 15%, тогава в сместа ще има твърде малко кислород. За да бъде използван, LNG преминава през регазификация – изпарение без наличието на въздух.
LNG се счита за приоритетна или важна технология за внос на природен газ от редица страни, включително Франция, Белгия, Испания, Южна Корея и Съединените щати. Най-големият потребител на LNG е Япония, където почти 100% от нуждите от газ се покриват от внос на LNG.
Моторно гориво
От 90-те години на миналия век се появяват различни проекти за използване на LNG като моторно гориво във водния, железопътния и дори автомобилния транспорт, като най-често се използват преработени газ-дизелови двигатели.
Вече има реални работещи примери за експлоатация на морски и речни кораби, използващи LNG. В Русия се създава серийно производство на дизеловия локомотив TEM19-001, работещ на LNG. В Съединените щати и Европа се появяват проекти за преобразуване на автомобилния товарен транспорт в LNG. И дори има проект за разработване на ракетен двигател, който ще използва LNG + течен кислород като гориво.
Двигатели, работещи на LNG
Едно от основните предизвикателства, свързани с развитието на пазара на LNG за транспортния сектор, е увеличаването на броя на превозните средства и корабите, използващи LNG като гориво. Основните технически проблеми в тази област са свързани с разработването и усъвършенстването на различни видове двигатели, работещи с LNG.
Понастоящем могат да се разграничат три технологии на LNG двигатели, използвани за морски кораби: 1) двигател с искрово запалване с бедна горивно-въздушна смес; 2) двугоривен двигател със запалване на дизелово гориво и работен газ с ниско налягане; 3) двигател с двойно гориво със запалване на дизелово гориво и работен газ под високо налягане.
Двигателите с искрово запалване работят само с природен газ, докато двигателите с двойно гориво дизел-газ могат да работят с дизел, CNG и мазут. Днес има три основни производителя на този пазар: Wärtsila, Rolls-Royce и Mitsubishi Heavy Industries.
В много случаи съществуващите дизелови двигатели могат да бъдат преобразувани в двигатели с двойно гориво дизел/газ. Такова преобразуване на съществуващи двигатели може да бъде икономически осъществимо решение за преобразуване на морски кораби на LNG.
Говорейки за разработването на двигатели за автомобилния сектор, заслужава да се отбележи американската компания Cummins Westport, която разработи линия двигатели за LNG, предназначени за тежкотоварни камиони. В Европа Volvo пусна нов 13-литров двугоривен двигател, работещ с дизел и CNG.
Забележителните иновации на CNG двигателя включват двигателя с компактно запалване чрез сгъстяване (CCI), разработен от Motiv Engines. Този двигател има редица предимства, основното от които е значително по-висока топлинна ефективност от съществуващите аналози.
Според компанията топлинната ефективност на разработения двигател може да достигне 50%, докато топлинната ефективност на традиционните газови двигатели е около 27%. (Като използваме цените на горивата в САЩ като пример, камион с дизелов двигател струва $0,17 за конска сила/час за работа, конвенционален CNG двигател струва $0,14, а CCEI двигател струва $0,07).
Също така си струва да се отбележи, че както при морските приложения, много дизелови двигатели за камиони могат да бъдат преобразувани в двигатели с двойно гориво дизел-LNG.
Страни производителки на LNG
По данни от 2009 г. основните страни производители на втечнен природен газ са разпределени на пазара, както следва:
Първото място е заето от Катар (49,4 милиарда m³); следвана от Малайзия (29,5 милиарда m³); Индонезия (26,0 милиарда m³); Австралия (24,2 милиарда m³); Алжир (20,9 милиарда m³). Последен в този списък е Тринидад и Тобаго (19,7 милиарда m³).
Основните вносители на LNG през 2009 г. са: Япония (85,9 милиарда m³); Република Корея (34,3 милиарда m³); Испания (27,0 милиарда m³); Франция (13,1 милиарда m³); САЩ (12,8 милиарда m³); Индия (12,6 милиарда m³).
Русия тепърва започва да навлиза на пазара на LNG. В момента в Руската федерация работи само един завод за втечнен природен газ, Сахалин-2 (стартиран през 2009 г., контролният пакет принадлежи на Газпром, Shell има 27,5%, японските Mitsui и Mitsubishi - съответно 12,5% и 10%). В края на 2015 г. производството възлиза на 10,8 милиона тона, надвишавайки проектния капацитет с 1,2 милиона тона. Въпреки това, поради падащите цени на световния пазар, приходите от износ на LNG в доларово изражение намаляват с 13,3% на годишна база до 4,5 милиарда долара.
Няма предпоставки за подобряване на ситуацията на газовия пазар: цените ще продължат да падат. До 2020 г. в САЩ ще бъдат пуснати в експлоатация пет терминала за износ на LNG с общ капацитет от 57,8 милиона тона. Ще започне ценова война на европейския газов пазар.
Вторият основен играч на руския LNG пазар е Novatek. Новатек-Юрхаровнефтегаз (дъщерно дружество на Новатек) спечели търга за правото на ползване на Няхартински обект в Ямало-Ненецкия автономен окръг.
Компанията се нуждае от обекта Nyakhartinsky за развитието на проекта Arctic LNG (вторият проект на Novatek, фокусиран върху износа на втечнен природен газ, първият е Yamal LNG): той се намира в непосредствена близост до полето Yurkharovskoye, което се разработва от Новатек-Юрхаровнефтегаз. Площта на парцела е около 3 хиляди квадратни метра. километри. Към 1 януари 2016 г. запасите му се оценяват на 8,9 милиона тона нефт и 104,2 милиарда кубически метра газ.
През март компанията започна предварителни преговори с потенциални партньори за продажбата на LNG. Ръководството на компанията смята Тайланд за най-перспективен пазар.
Превоз на втечнен газ
Доставката на втечнен газ до потребителя е много сложен и трудоемък процес. След втечняване на газа в заводите, LNG влиза в хранилища. По-нататъшното транспортиране се извършва с помощта на специални съдове - газовозиоборудвани с криоканери. Възможно е и използването на специални превозни средства. Газът от газовози пристига в пунктовете за регазификация и след това се транспортира през тях тръбопроводи .
Танкерите са газовози.
Газовият танкер или превозвачът на метан е специално създаден съд за транспортиране на LNG в резервоари. В допълнение към газовите резервоари, такива съдове са оборудвани с хладилни агрегати за охлаждане на LNG.
Най-големите производители на кораби за транспортиране на втечнен природен газ са японски и корейски корабостроителници: Mitsui, Daewoo, Hyundai, Mitsubishi, Samsung, Kawasaki. Именно в корейските корабостроителници са построени повече от две трети от газовите кораби в света. Модерни танкери от серията Q-Flex и Q-Maxспособен да транспортира до 210-266 хиляди m3 LNG.
Първите сведения за превоз на втечнени газове по море датират от 1929-1931 г., когато компанията Shell временно преустройва танкера Megara в кораб за транспортиране на втечнен газ и построява в Холандия кораба Agnita с дедуейт 4,5 хиляди тона, предназначен за едновременен транспорт на нефт, втечнен газ и сярна киселина. Танкерите Shell са кръстени на миди- те са търгувани от бащата на основателя на компанията Маркъс Самуел
Морският транспорт на втечнени газове става широко разпространен едва след края на Втората световна война. Първоначално за превоз са използвани кораби, преустроени от танкери или сухотоварни кораби. Натрупаният опит в проектирането, изграждането и експлоатацията на първите газови превозвачи ни позволи да преминем към търсенето на най-печелившите методи за транспортиране на тези газове.
Модерен стандартен LNG танкер (метан превозвач)може да транспортира 145-155 хил. м3 втечнен газ, от който в резултат на регазификация могат да се получат около 89-95 млн. м3 природен газ. Поради факта, че метановозите са изключително капиталоемки, техният престой е недопустим. Те са бързи, скоростта на морски кораб, превозващ втечнен природен газ, достига 18-20 възела, в сравнение с 14 възела за стандартен петролен танкер.
В допълнение, операциите по товарене и разтоварване на LNG не отнемат много време (средно 12-18 часа). В случай на авария LNG танкерите имат двукорпусна конструкция, специално проектирана за предотвратяване на течове и разкъсвания. Товарът (LNG) се транспортира при атмосферно налягане и температура от -162°C в специални термично изолирани резервоари във вътрешния корпус на кораба-газоносец.
Системата за съхранение на товари се състои от първичен контейнер или резервоар за съхранение на течност, слой изолация, вторичен контейнер, предназначен да предотвратява изтичане, и друг слой изолация. Ако първичният резервоар е повреден, вторичният корпус ще предотврати изтичане. Всички повърхности в контакт с LNG са изработени от материали, устойчиви на изключително ниски температури.
Поради това обикновено използваните материали са неръждаема стомана, алуминий или инвар (сплав на основата на желязо със съдържание на никел 36%).
Отличителна черта на газовозите тип Moss, които понастоящем съставляват 41% от световния флот за превозвачи на метан, са самоносещи сферични резервоари, които обикновено са направени от алуминий и са прикрепени към корпуса на кораба с помощта на маншет по екватора на резервоар.
57% от газовите танкери използват резервоарни системи с тройна мембрана (система GazTransport, система Technigaz и система CS1). Мембранните конструкции използват много по-тънка мембрана, която се поддържа от стените на корпуса. Системата GazTransport включва първична и вторична мембрана под формата на плоски инварови панели, докато в системата Technigaz първичната мембрана е изработена от гофрирана неръждаема стомана.
В системата CS1 инварните панели от системата GazTransport, които действат като първична мембрана, са комбинирани с трислойни мембрани Technigaz (алуминиев лист, поставен между два слоя фибростъкло) като вторична изолация.
За разлика от корабите, работещи с LPG (втечнен нефтен газ), газовозите не са оборудвани с модул за втечняване на палубата и техните двигатели работят с газ от кипящ слой. Като се има предвид, че част от товара (втечнен природен газ) допълва мазута, LNG танкерите не пристигат в пристанището на местоназначение със същото количество LNG, което е било натоварено върху тях в завода за втечняване.
Максимално допустимата стойност на скоростта на изпарение в кипящ слой е около 0,15% от обема на товара на ден. Парните турбини се използват главно като задвижваща система на превозвачи на метан. Въпреки ниската си горивна ефективност, парните турбини могат лесно да бъдат адаптирани да работят с газ от кипящ слой.
Друга уникална характеристика на LNG танкерите е, че те обикновено задържат малка част от товара си, за да охладят резервоарите до необходимата температура преди натоварване.
Следващото поколение LNG танкери се характеризира с нови характеристики. Въпреки по-високия товарен капацитет (200-250 хил. м3), корабите имат същото газене - днес за кораб с товарен капацитет от 140 хил. м3 е типично газене от 12 метра поради ограниченията, прилагани в Суецкия канал и на повечето LNG терминали.
Въпреки това тялото им ще бъде по-широко и по-дълго. Мощността на парните турбини няма да позволи на тези по-големи кораби да развият достатъчна скорост, така че те ще използват дизелов двигател с двойно гориво, газ и масло, разработен през 80-те години. В допълнение, много поръчани в момента LNG превозвачи ще бъдат оборудвани с бордово устройство за регазификация.
Изпарението на газа на метановозите от този тип ще се контролира по същия начин, както на корабите, превозващи втечнен нефтен газ (LPG), което ще избегне загуби на товари по време на пътуването.
Пазар за морски транспорт на втечнен газ
Транспортирането на LNG включва транспортирането му по море от заводите за втечняване на газ до терминалите за регазификация. Към ноември 2007 г. в света има 247 LNG танкера с товарен капацитет над 30,8 милиона m3. Бумът на търговията с втечнен природен газ гарантира, че всички кораби вече са напълно заети, в сравнение със средата на 80-те години на миналия век, когато имаше 22 бездействащи кораба.
Освен това до края на десетилетието трябва да бъдат пуснати в експлоатация около 100 кораба. Средната възраст на световния флот за LNG е около седем години. 110 кораба са на четири години или по-малко, докато 35 кораба са на възраст от пет до девет години.
Около 70 танкера са в експлоатация от 20 или повече години. Въпреки това, те все още имат дълъг полезен живот пред себе си, тъй като LNG танкерите обикновено имат експлоатационен живот от 40 години поради характеристиките си на устойчивост на корозия. Те включват до 23 танкера (малки, по-стари кораби, обслужващи средиземноморската търговия с втечнен природен газ), които трябва да бъдат заменени или значително модернизирани през следващите три години.
От 247 танкера, които в момента работят, повече от 120 обслужват Япония, Южна Корея и Китайски Тайпе, 80 обслужват Европа, а останалите кораби обслужват Северна Америка. През последните няколко години се наблюдава феноменален ръст на броя на корабите, обслужващи търговията в Европа и Северна Америка, докато в Далечния изток се наблюдава само леко увеличение поради стагнацията на търсенето в Япония.
Регазификация на втечнен природен газ
След като природният газ бъде доставен до местоназначението, протича процесът на регазификация, тоест превръщането му от течно състояние обратно в газообразно състояние.
Танкерът доставя втечнен природен газ до специални терминали за регазификация, които се състоят от котвена стоянка, стелаж за разтоварване, резервоари за съхранение, изпарителна система, инсталации за обработка на изпарителни газове от резервоари и измервателен уред.
При пристигането си на терминала LNG се изпомпва от танкери в резервоари за съхранение във втечнена форма, след което LNG се преобразува в газообразно състояние, ако е необходимо. Преобразуването в газ става в изпарителна система, използваща топлина.
По отношение на капацитета на LNG терминалите, както и по обема на вноса на LNG, лидер е Япония - 246 милиарда кубически метра годишно по данни от 2010 г. На второ място са САЩ, повече от 180 милиарда кубически метра годишно (данни за 2010 г.).
По този начин основната задача в развитието на приемните терминали е преди всичко изграждането на нови звена в различни страни. Днес 62% от приемащия капацитет идва от Япония, САЩ и Южна Корея. Заедно с Обединеното кралство и Испания приемният капацитет на първите 5 държави е 74%. Останалите 26% са разпределени между 23 страни. Следователно изграждането на нови терминали ще отвори нови и ще увеличи съществуващите пазари за LNG.
Перспективи за развитие на пазарите на LNG в света
Защо индустрията на втечнения газ се развива с все по-бързи темпове в света? Първо, в някои географски региони, като Азия, транспортирането на газ с танкери е по-изгодно. На разстояние повече от 2500 километра втечненият газ вече може да се конкурира по цена с тръбопроводния газ. В сравнение с тръбопроводите LNG също има предимствата на модулното разширяване на доставките и също така елиминира проблемите при преминаване на границите в някои случаи.
Има обаче и подводни камъни. LNG индустрията заема своята ниша в отдалечени региони, които нямат собствени газови запаси. Повечето обеми LNG са договорени на етапа на проектиране и производство. Отрасълът е доминиран от система от дългосрочни договори (от 20 до 25 години), която изисква развита и сложна координация на участниците в производството, износителите, вносителите и превозвачите. Всичко това се разглежда от някои анализатори като възможна бариера пред растежа на търговията с втечнен газ.
Като цяло, за да може втечненият газ да се превърне в по-достъпен източник на енергия, цената на доставките на втечнен природен газ трябва да се конкурира успешно в цената с алтернативни източници на гориво. Днес ситуацията е обратната, което не отменя развитието на този пазар в бъдеще.
Продължение:
- Част 3: Бътерфлай клапи за криогенни температури
При подготовката на материала са използвани данни от следните сайтове:
- lngas.ru/transportation-lng/istoriya-razvitiya-gazovozov.html
- lngas.ru/transportation-lng/morskie-perevozki-spg.html
- innodigest.com/liquefied-natural-gas-LNG-as-alta/?lang=ru
- expert.ru/ural/2016/16/novyij-uchastok-dlya-spg/
Ефективността на морския транспорт на руски LNG може да бъде значително увеличена чрез използването на най-новите технологични разработки.
Влизането на Русия в световния пазар на LNG съвпадна с появата на подобрени технологии за морски транспорт на втечнен газ. Първите газовози и приемащи терминали от ново поколение, които могат значително да намалят разходите за транспортиране на LNG, влязоха в експлоатация. Газпром има уникална възможност да създаде собствена система за транспортиране на втечнен газ, използвайки най-новите постижения в тази област и да спечели предимства пред конкурентите, които ще изискват дълго време за техническо преоборудване.
Вземете предвид напредналите тенденции
Пускането на първия в Русия завод за втечнен природен газ на Сахалин, подготовката за изграждането на още по-голямо производствено съоръжение на базата на находището Щокман и разработването на проект за завод за втечнен природен газ в Ямал включват морския транспорт на втечнен газ в списъка на технологиите, критични за нашата страна. Това прави уместно да се анализират най-новите тенденции в развитието на морския транспорт на втечнен природен газ, така че не само съществуващите, но и обещаващи технологии да бъдат включени в развитието на местни проекти.
Сред проектите, изпълнени през последните години, могат да бъдат подчертани следните области за повишаване на ефективността на морския транспорт на LNG:
1. Увеличаване капацитета на LNG танкерите;
2. Увеличаване дела на корабите с мембранни резервоари;
3. Използване на дизелови двигатели като корабна електроцентрала;
4. Поява на дълбоководни LNG терминали.
Увеличаване капацитета на LNG танкерите
Повече от 30 години максималният капацитет на LNG танкерите не надвишава 140-145 хиляди кубически метра. м, което е еквивалентно на товароподемност от 60 хиляди тона LNG. През декември 2008 г. беше пуснат в експлоатация танкерът LNG Mozah (фиг. 1), тип Q-Max, водещ в серия от 14 кораба с капацитет 266 хиляди кубически метра. м. В сравнение с най-големите съществуващи кораби, капацитетът му е с 80% по-голям. Едновременно с изграждането на танкери тип Q-Max, в южнокорейските корабостроителници бяха направени поръчки за изграждането на 31-ви кораб тип Q-Flex с капацитет 210-216 хиляди кубически метра. м, което е почти 50% повече от съществуващите кораби. 
Според информация на Samsung Heavy Industries, в чиято корабостроителница е построена Mozah, в обозримо бъдеще капацитетът на LNG танкерите няма да надвишава 300 хиляди кубически метра. м, което се дължи на технологичните трудности при изграждането им. Увеличаването на капацитета на корабите от типа Q-Max и Q-Flex обаче беше постигнато само чрез увеличаване на дължината и ширината на корпуса, като същевременно се запази стандартното газене от 12 метра за големи LNG танкери, което се определя от дълбочини на съществуващи терминали. През следващото десетилетие ще бъде възможно да се експлоатират газовози с газене 20-25 м, което ще увеличи капацитета до 350 хиляди кубически метра. m и подобряване на характеристиките на шофиране чрез подобряване на хидродинамичните контури на корпуса. Това също ще намали разходите за строителство, тъй като по-големи танкери могат да бъдат построени без увеличаване на размера на доковете и хелингите.
При организирането на износа на LNG от Русия е необходимо да се оцени възможността за използване на кораби с повишен капацитет. Строителство на кораби с вместимост 250-350 хил. куб.м. m ще намали единичните разходи за транспортиране на руски газ и ще спечели конкурентно предимство на външните пазари.
U увеличаване на дела на мембранните танкери
Понастоящем два основни вида товарни резервоари (резервоари, в които се транспортира LNG) се използват на танкери за LNG: вградена сферична (система Kvaerner-Moss) и вградена призматична мембрана (система за транспортиране на газ - Technigas). Вмъкващите се сферични резервоари са с дебелина 30-70 mm (екваториален пояс - 200 mm) и са изработени от алуминиеви сплави. Те са монтирани („вложени“) в корпуса на танкера без връзка с конструкциите на корпуса, лежащи на дъното на кораба чрез специални опорни цилиндри. Резервоарите с призматична мембрана имат форма, близка до правоъгълна. Мембраните са изработени от тънък (0,5-1,2 мм) лист от легирана стомана или инвар (желязо-никелова сплав) и са само обвивка, в която се зарежда втечнен газ. Всички статични и динамични натоварвания се предават през топлоизолационния слой към корпуса на кораба. Безопасността изисква наличието на основна и вторична мембрана, осигуряващи безопасността на LNG при повреда на основната, както и двоен слой топлоизолация – между мембраните и между вторичната мембрана и корпуса на кораба.
С вместимост на танкера до 130 хил. куб.м. метра, използването на сферични резервоари е по-ефективно от мембранните резервоари, в диапазона от 130-165 хиляди кубични метра. m, техните технически и икономически характеристики са приблизително равни; с по-нататъшно увеличаване на капацитета използването на мембранни резервоари става за предпочитане.
Мембранните резервоари са приблизително половината от теглото на сферичните резервоари; тяхната форма позволява пространството на корпуса на кораба да се използва максимално ефективно. Поради това мембранните танкери имат по-малки размери и водоизместимост на единица товароносимост. Те са по-евтини за изграждане и по-икономични за експлоатация, по-специално поради по-ниските пристанищни такси и такси за преминаване през Суецкия и Панамския канал.
В момента има приблизително равен брой танкери със сферични и мембранни резервоари. Поради увеличаването на капацитета, в близко бъдеще мембранните танкери ще преобладават, техният дял от корабите в процес на изграждане и планираните за строителство е около 80%.
Във връзка с руските условия важна характеристика на корабите е способността да работят в арктическите морета. Според експерти компресионните и ударните натоварвания, възникващи при пресичане на ледени полета, са опасни за мембранните танкери, което прави експлоатацията им в трудни ледени условия рискована. Производителите на мембранни танкери твърдят обратното, позовавайки се на изчисления, според които мембраните, особено гофрираните, имат висока деформационна гъвкавост, което предотвратява тяхното разкъсване дори при значителни повреди на конструкциите на корпуса. Не може обаче да се гарантира, че мембраната няма да бъде пробита от елементи на същите тези структури. Освен това кораб с деформирани резервоари, дори и да останат запечатани, не може да бъде допуснат за по-нататъшна експлоатация, а подмяната на част от мембраните изисква продължителен и скъп ремонт. Следователно проектите за ледени танкери LNG включват използването на вмъкнати сферични резервоари, чиято долна част е разположена на значително разстояние от водолинията и подводната част на страната.
Необходимо е да се разгледа възможността за изграждане на мембранни танкери за износ на LNG от Колския полуостров (Териберка). За завода за втечнен природен газ в Ямал, очевидно, могат да се използват само кораби със сферични резервоари.
Приложение на дизелови двигатели и бордови агрегати за втечняване на газ
Характеристика на новите проектни кораби е използването на дизелови и дизелово-електрически агрегати като главни двигатели, които са по-компактни и икономични от парните турбини. Това направи възможно значително намаляване на разхода на гориво и намаляване на размера на машинното отделение. Доскоро LNG танкерите бяха оборудвани изключително с парни турбини, способни да използват природен газ, изпарен от резервоарите. Чрез изгаряне на изпарен газ в парни котли, турбинните LNG танкери покриват до 70% от търсенето на гориво.
На много кораби, включително типовете Q-Max и Q-Flex, проблемът с изпарението на LNG се решава чрез инсталиране на инсталация за втечняване на газ на борда. Изпареният газ се втечнява отново и се връща в резервоарите. Бордовата инсталация за повторно втечняване на газ значително увеличава цената на LNG танкера, но на линии със значителна дължина използването му се счита за оправдано.
В бъдеще проблемът може да бъде решен чрез намаляване на изпарението. Ако за кораби, построени през 80-те години на миналия век, загубите от изпаряване на LNG възлизат на 0,2-0,35% от обема на товара на ден, тогава на съвременните кораби тази цифра е приблизително наполовина по-малка - 0,1-0,15%. Може да се очаква, че през следващото десетилетие нивото на загубите от изпарение ще намалее с още една половина.
Може да се предположи, че в условията на ледена навигация на танкер за втечнен природен газ, оборудван с дизелов двигател, е необходимо наличието на бордово устройство за втечняване на газ, дори и при намалено ниво на летливост. При плаване в ледени условия пълната мощност на задвижващата система ще се използва само за част от маршрута и в този случай обемът на изпарения газ от резервоарите ще надвиши способността на двигателите да го оползотвори.
Новите LNG танкери трябва да бъдат оборудвани с дизелови двигатели. Наличието на бордово устройство за втечняване на газ най-вероятно ще бъде препоръчително както при работа по най-дългите маршрути, например до източното крайбрежие на Съединените щати, така и при извършване на совалкови полети от полуостров Ямал.
Поява на дълбоководни LNG терминали
Първият в света офшорен терминал за приемане и регазиране на LNG, Gulf Gateway, влезе в експлоатация през 2005 г., като също така стана първият терминал, построен в Съединените щати през последните 20 години. Офшорните терминали са разположени на плаващи съоръжения или изкуствени острови, на значително разстояние от бреговата линия, често извън териториалните води (т.нар. офшорни терминали). Това дава възможност да се намали времето за строителство, както и да се гарантира, че терминалите са разположени на безопасно разстояние от съоръженията на сушата. Може да се очаква, че създаването на офшорни терминали през следващото десетилетие значително ще разшири възможностите на Северна Америка за внос на LNG. В САЩ има пет терминала и има проекти за строителство на още около 40, 1/3 от които са пътни терминали. 
Офшорните терминали могат да приемат кораби със значително газене. Дълбоководните терминали, например Gulf Gateway, изобщо нямат ограничения за газене на кораба, други проекти предвиждат газене до 21-25 м. Като пример може да се посочи проектът за терминал BroadWater. Терминалът се предлага да бъде разположен на 150 км североизточно от Ню Йорк, в Лонг Айлънд Саунд, защитен от вълни. Терминалът ще се състои от малка рамково-пилотна платформа, монтирана на дълбочина 27 метра, и плаващо устройство за съхранение и регазификация (FSRU), с дължина 370 метра и ширина 61 метра, което едновременно ще служи като котвена стоянка за LNG танкери с газене нагоре до 25 метра (фиг. 2 и 3). Проектите на редица крайбрежни терминали също предвиждат обработка на кораби с повишено газене и капацитет от 250-350 хиляди кубически метра. м. 
Въпреки че не всички нови проекти за терминали ще бъдат изпълнени, в обозримо бъдеще по-голямата част от LNG ще бъде внесен в Америка чрез терминали, способни да обработват LNG танкери с газене над 20 м. В по-дългосрочен план подобни терминали ще играят важна роля роля в Западна Европа и Япония.
Изграждането на корабни терминали в Териберка, способни да приемат кораби с газене до 25 м, ще ни позволи да спечелим конкурентно предимство при износа на LNG за Северна Америка, а в бъдеще и за Европа. Ако проектът за завод за втечнен природен газ бъде реализиран в Ямал, плитките води на Карско море край бреговете на полуострова не позволяват използването на плавателни съдове с газене над 10-12 метра.
заключения
Незабавната поръчка на 45 свръхголеми LNG танкера от типа Q-Max и Q-Flex промени преобладаващите представи за ефективността на морския транспорт на LNG. Според клиента на тези кораби, Qatar Gas Transport Company, увеличаването на единичния капацитет на танкерите, както и редица технически подобрения, ще намалят транспортните разходи за LNG с 40%. Разходите за изграждане на кораби за единица товароподемност са с 25% по-ниски. Тези кораби все още не са приложили пълния набор от обещаващи технически решения, по-специално повишено газене и подобрена топлоизолация на резервоарите.
Какъв ще бъде „идеалният“ LNG танкер на близкото бъдеще? Това ще бъде кораб с вместимост 250-350 хиляди кубически метра. m LNG и газене над 20 м. Мембранните резервоари с подобрена топлоизолация ще намалят изпарението до 0,05-0,08% от обема на транспортирания LNG на ден, а бордовото устройство за втечняване на газ почти напълно ще елиминира загубите на товари. Дизеловата електроцентрала ще осигурява скорост от около 20 възела (37 км/ч). Изграждането на още по-големи кораби, оборудвани с пълна гама от съвременни технически решения, ще намали разходите за транспортиране на втечнен природен газ наполовина в сравнение със съществуващото ниво, а разходите за изграждане на кораби с 1/3.
Намаляването на цената на морския транспорт на LNG ще има следните последици:
1. LNG ще получи допълнителни предимства пред „тръбния“ газ. Разстоянието, на което LNG е по-ефективен от тръбопровода, ще бъде намалено с още 30-40%, от 2500-3000 км на 1500-2000 км, а за подводните тръбопроводи - на 750-1000 км.
2. Разстоянията за морски транспорт на LNG ще се увеличат, а логистичните схеми ще станат по-сложни и разнообразни.
3. Потребителите ще имат възможност да диверсифицират източниците на LNG, което ще увеличи конкуренцията на този пазар.
Това ще бъде значителна стъпка към формирането на единен глобален газов пазар, вместо двата съществуващи локални пазара на LNG – Азиатско-Тихоокеанския и Атлантическия. Допълнителен тласък за това ще даде и модернизацията на Панамския канал, която се планира да приключи до 2014-2015 г. Увеличаването на размера на шлюзовите камери в канала от 305x33,5 m до 420x60 m ще позволи на най-големите танкери за LNG да се движат свободно между двата океана.
Нарастващата конкуренция изисква Русия да използва максимално най-новите технологии. Цената на грешка по този въпрос ще бъде изключително висока. Танкерите за втечнен природен газ, поради високата си цена, са в експлоатация от 40 или повече години. Чрез включването на остарели технически решения в транспортните схеми Газпром ще подкопае позициите си в конкурентната борба на пазара на LNG за десетилетия напред. Напротив, осигурявайки транспорт между дълбоководния корабен терминал в Териберка и офшорни терминали в Съединените щати с помощта на кораби с голям тонаж и повишено газене, руската компания ще надмине своите конкуренти от Персийския залив по отношение на ефективността на доставката.
Заводът за втечнен природен газ в Ямал няма да може да използва най-ефективните танкери за втечнен природен газ поради плитката водна зона и ледените условия. Най-доброто решение вероятно ще бъде фидерна транспортна система с трансбордиране на LNG през Teriberka.
Перспективите за широко използване на морския транспорт за износ на газ поставят на дневен ред въпроса за организиране на строителството на танкери за втечнен природен газ в Русия или поне участието на руски предприятия в тяхното изграждане. В момента нито едно от местните корабостроителни предприятия няма проекти, технологии и опит в изграждането на такива кораби. Освен това в Русия няма нито една корабостроителница, способна да строи кораби с голям тонаж. Пробив в тази насока може да бъде придобиването от група руски инвеститори на част от активите на компанията Aker Yards, която разполага с технологии за изграждане на LNG танкери, включително леден клас, както и корабостроителници в Германия и Украйна способни да строят кораби с голям тонаж.
|
Велика Елена |
Ал Гатара (тип Q-Flex) |
Mozah (тип Q-Max) |
|
|
Година на построяване |
|||
|
Капацитет (бруто регистър тонове) |
|||
|
ширина (m) |
|||
|
Странична височина (m) |
|||
|
газене (m) |
|||
|
Обем на резервоара (куб.м) |
|||
|
Тип резервоари |
сферична |
мембрана |
мембрана |
|
Брой резервоари |
|||
|
Система за задвижване |
въздушна турбина |
дизел |
Корабите с дължина над 300 метра за транспортиране на втечнен природен газ ще могат да разрязват лед с дебелина до 2 метра. Докато не бъдат построени фабрики на Луната или Марс, ще бъде трудно да се намери по-малко гостоприемно индустриално предприятие от Yamal LNGе завод за преработка на природен газ на стойност 27 милиарда долара, разположен в Русия на 600 километра северно от Арктическия кръг. През зимата, когато слънцето не се показва повече от два месеца, температурите тук достигат -25 на сушата и -50 в ослепителната мъгла на морето. Но тази пустиня съдържа много изкопаеми горива, около 13 трилиона кубически метра, което е еквивалентно на около 8 милиарда барела петрол.
Конвенционалните танкери все още не могат да пробият арктическия лед на Карско море, въпреки топенето му поради глобалното затопляне. Използването на малки кораби за ледоразбиване като ескорт на танкери остава изключително скъпо и трудоемко. Ето защо международно сътрудничество на дизайнери, инженери, строители и собственици на кораби планира да похарчи 320 милиона долара за създаване на най-малко 15 300-метрови танкера, способни сами да пробият леда. Корабът ще трябва да изпълнява задачите си в изключително тежки условия“, каза Bloomberg Мика Ховилайнен, специалист по ледоразбиване в Aker Arctic Technology Inc., базирана в Хелзинки компания, занимаваща се с проектиране на кораби. „Системите му трябва да работят правилно в много широк температурен диапазон. Тези танкери са най-големите превозвачи на газ, строени някога, с ширина 50 метра. Когато са напълно натоварени, всеки може да носи малко над 1 милион барела петрол. Всичките 15 ще могат да транспортират 16,5 милиона тона втечнен природен газ годишно - достатъчно, за да осигурят половината от годишното потребление на Южна Корея и близо до възможностите на Yamal LNG. Те ще пътуват на запад към Европа през зимата и на изток към Азия през лятото, преминавайки през два метра лед. Ледоразбивачите не разбиват леда, както много хора си мислят. Корпусите на корабите са проектирани да огъват ръба на ледената шапка и да разпределят тежестта равномерно по цялата й повърхност. При движение в лед танкерът използва кърмовата си част, която е специално пригодена за смилане на дебел лед.
Изграждането на такива кораби е част от много по-голяма игра. „Това е може би най-голямата стъпка напред в развитието на Арктика“, каза руският президент Владимир Путинпрез декември при пускането на първия газов танкер в завода за LNG Ямал. Говорейки за предсказанието на поета от 18 век Михаил ЛомоносовЗа разширяването на Русия и Сибир Путин подчерта: „Сега можем спокойно да кажем, че Русия ще се разшири през Арктика през този и следващия век. Тук се намират най-големите минерални запаси. Това е мястото на бъдещата транспортна артерия - Северния морски път, който, сигурен съм, ще стане много ефективен.
За да се избегне прекомерната работа на генераторите, специален двигател, произведен от шведско-швейцарския инженерен гигант АББ ЕООД, разединява двигателите от витлата. Това означава, че витлата могат да се въртят по-бързо или по-бавно, без да предизвикват виене на двигателя, казва Петер Тервиш, президент на отдела за индустриална автоматизация на АББ. Разделянето на работното натоварване на двигателя и витлото подобрява горивната ефективност с 20 процента, каза той. Като бонус „получавате много по-добра маневреност“, казва Тервиш. Управлението на супертанкер никога не е било толкова лесно. Въпреки че танкерите с втечнен природен газ плават от около половин век, превозвайки гориво от сухия Близък изток, до последното десетилетие нямаше нужда от специални "ледени" модели, когато норвежката Снохвити руски проект "Сахалин-2"за първи път започна производство на газ в по-студен климат. Пристанище Yamal LNG, Сабета, е проектиран и построен в тандем с корабите, които ще го обслужват. Петролната и газовата индустрия с право се счита за една от най-високотехнологичните индустрии в света. Оборудването, използвано за добив на нефт и газ, наброява стотици хиляди артикули и включва различни устройства - от елементи спирателни кранове, тежащи няколко килограма, до гигантски конструкции - сондажни платформи и танкери, с гигантски размери и струващи много милиарди долари. В тази статия ще разгледаме офшорните гиганти на нефтената и газовата индустрия. Газовози тип Q-maxНай-големите газови танкери в историята на човечеството могат с право да се нарекат танкери от типа Q-max. "Q"тук означава Катар и "макс"- максимум. Цяло семейство от тези плаващи гиганти е създадено специално за доставка на втечнен газ от Катар по море. Корабите от този тип започнаха да се строят през 2005 г. в корабостроителниците на компанията Samsung Heavy Industries- корабостроително подразделение на Samsung. Първият кораб беше пуснат на вода през ноември 2007 г. Той беше кръстен "Моза", в чест на съпругата на шейх Моза бинт Насър ал-Миснед. През януари 2009 г., след като натовари 266 000 кубични метра втечнен природен газ в пристанището на Билбао, кораб от този тип за първи път прекоси Суецкия канал. Компанията експлоатира газовози тип Q-max STASCo, но са собственост на Катарската компания за пренос на газ (Nakilat) и са наети предимно от катарски компании за производство на LNG. Общо са подписани договори за строителството на 14 такива кораба. Размерите на такъв кораб са 345 метра (1132 фута) дължина и 53,8 метра (177 фута) ширина. Корабът е висок 34,7 м (114 фута) и има газене около 12 метра (39 фута). В същото време корабът може да поеме максимален обем LNG, равен на 266 000 кубически метра. м (9 400 000 кубични метра). Ето снимки на най-големите кораби от тази серия:
Танкер "Моза"- първият кораб от тази серия. Кръстен на съпругата на шейх Моза бинт Насър ал-Миснед. Церемонията по именуване се състоя на 11 юли 2008 г. в корабостроителницата Samsung Heavy Industriesв Южна Корея.
танкер« БУ Самра»
Танкер« Мекаинес» Кораб за полагане на тръби „Пионерски дух“През юни 2010 г. швейцарска компания Allseas Marine Contractorsсключи договор за изграждане на кораб, предназначен за транспортиране на сондажни платформи и полагане тръбопроводипо дъното на морето. Корабът на име "Питер Шелте", но по-късно преименуван на , е построен в корабостроителницата на компанията DSME (Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering)и през ноември 2014 г. замина от Южна Корея за Европа. Плавателният съд е трябвало да се използва за полагане на тръби Южен потокв Черно море.
Корабът е дълъг 382 м и широк 124 м. Припомняме, че височината на Empire State Building в САЩ е 381 м (до покрива). Височината на борда е 30 м. Корабът е уникален и с това, че оборудването му позволява полагане на тръбопроводи на рекордни дълбочини - до 3500 м.
в процес на завършване, юли 2013 г
в корабостроителницата Daewoo в Geoje, март 2014 г
във финален етап на завършване юли 2014г Сравнителни размери (площ на горната палуба) на гигантски кораби, отгоре надолу:
Източник на снимката - ocean-media.su Плаващ завод за втечнен природен газ "Прелюд"Следният гигант има сравними размери с плаващия тръбен слой - "Прелюдия FLNG"(от английски - „плаващ завод за производство на втечнен природен газ“ Прелюдия"") - първото в света предприятие за производство втечнен природен газ (LNG)поставен на плаваща база и предназначен за производство, обработка, втечняване на природен газ, съхранение и превоз на LNG в морето. Към днешна дата "Прелюдия"е най-големият плаващ обект на Земята. Най-близкият по размер кораб до 2010 г. беше петролен супертанкер „Почукай Невис“ 458 метра дължина и 69 метра ширина. През 2010 г. той беше нарязан на метален скрап, а лаврите на най-големия плаващ обект отиде при тръбополагача "Питер Шелте", по-късно преименуван на За разлика от тях дължината на платформата "Прелюдия" 106 метра по-малко. Но е по-голям като тонаж (403 342 тона), ширина (124 m) и водоизместимост (900 000 тона).
Освен това "Прелюдия"не е кораб в точния смисъл на думата, т.к няма двигатели, като на борда има само няколко водни помпи, използвани за маневриране Решението за изграждане на завод "Прелюдия"Беше взето Royal Dutch Shell 20 май 2011 г., а строителството е завършено през 2013 г. Според проекта плаващата конструкция ще произвежда 5,3 милиона тона течни въглеводороди годишно: 3,6 милиона тона LNG, 1,3 милиона тона кондензат и 0,4 милиона тона LPG. Теглото на конструкцията е 260 хиляди тона. Водоизместимостта при пълно натоварване е 600 000 тона, което е 6 пъти повече от водоизместимостта на най-големия самолетоносач.
Плаващият завод ще бъде разположен край бреговете на Австралия. Това необичайно решение за разполагане на завод за LNG в морето беше причинено от позицията на австралийското правителство. Той позволи добив на газ в шелфа, но категорично отказа да разположи завод на брега на континента, опасявайки се, че подобна близост ще се отрази неблагоприятно на развитието на туризма. Подобни публикации: |
