|
|
РЕГАЗИФИКАТОРЫ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА. Регазификаторы сжиженного природного газа
РЕГАЗИФИКАТОРЫ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА
Регазификация - процесс превращения СПГ из жидкого состояния в газ.
Для выбора способа регазификации следует учитывать следующее:
место расположения завода
доступность и надежность источника тепла
изменчивость потребительского спроса
ограничения по выбросу в атмосферу и водоемы
ограничения по использованию морских ресурсов в производственных целях
производительность испарительных систем и эксплуатационные требования
эксплуатационная гибкость и безотказность работы
сметная стоимость проекта и эксплуатационные расходы
Регазификационные терминалы располагаются в основном на морских побережьях, так как большие партии СПГ доставляются в основном танкерами (Метановозами).
В России же работает только один СПГ- завод, построенный в рамках проекта «Сахалин-2» оператором которого является Sakhalin Energy Investment Company. Контрольный пакет акций этой компании принадлежит
«Газпрому», хотя изначально проект разрабатывали иностранцы. В 2010-м он вышел на проектную мощность в десять миллионов тонн в год (впоследствии мощность планируется нарастить в полтора раза). Около 65 процентов сахалинского СПГ покупает Япония, остальные объемы поставляются в Северную Америку и Южную Корею.
Принципиальная схема регазификационного терминала
СПГ-терминал - это специальный регазификационный терминал для приема сжиженного природного газа (СПГ) и подготовки газа к использованию.
Технология работы:
по прибытии на терминал СПГ перекачивается из танкеров - газовозов в резервуары для его хранения в сжиженном виде;
по мере необходимости СПГ переводится в газообразное состояние:
превращение в газ происходит в системе испарения с помощью нагрева;
подогрев может осуществляться прямым и непрямым способом:
Наиболее часто в качестве горячего теплоносителя используется морская вода, в качестве промежуточного теплоносителя - пропан.
Основное технологическое оборудование СПГ - терминала:
причалы для танкеров-газовозов с наливными эстакадами и разгрузочными рукавами;
изотермические резервуары хранения;
погружные насосы низкого давления резервуаров;
оборудование по управлению потоками отпарного газа;
компрессоры и реконденсаторы;
насосы высокого давления, нагнетающие СПГ в испарители;
испарители (регазификаторы) СПГ;
узел коммерческого учета и узел одоризации.
Инфраструктура СПГ - терминала:
энергетическая установка;
факельная и дренажная система;
системы обеспечения безопасности эксплуатации;
установки производства технического воздуха и воздуха КИП, генераторы азота, и тд.
Регазификационные терминалы бывают:
наземные. Структура: причал, сливная эстакада, резервуары для хранения СПГ, испарители, установки обработки газов испарения из резервуаров, узел учета,
оффшорные, монтируемые на морской платформе (гравитационной или свайной), расположенной у побережья.
плавучие (FSRU). Танкеры - газовозы, дооснащенные системой регазификации
Плавучие терминалы делятся на:
LNG RV - регазификационные суда (LNG re-gasification vessel), используемые для перевозки СПГ и самостоятельной регазификации его в пункте разгрузки;
FSRU - плавучие регазификационные установки (Floating storage and regasification unit), используются, как стационарные объекты регазификации и хранения, стоящие на рейде или у причала и соединенные газопроводом с берегом.
Процесс разгрузки СПГ - танкера предполагает наличие портовых сооружений. При разгрузке береговые рукава присоединяются к танкеру, и судовые насосы начинают откачивать СПГ в береговые резервуары.
Разгрузка длится обычно 10-15 часов. Между операциями разгрузки соединительные трубопроводы охлаждаются циркулирующими СПГ из береговых резервуаров. Резервуары СПГ являются важным элементом и самой дорогой частью приемного терминала. Испаренный газ, непрерывно образующийся в резервуарах и газопроводах из-за теплопритоков из окружающей среды сжимается до давления в 0,7-1,0 МПа, снова сжижается и через конденсатор присоединяется к потоку СПГ, направляемому на регазификацию . Дополняет цепочку факел для аварийного сброса газа. На установках регазификации СПГ возвращается в газообразное состояние для того, чтобы по газопроводу попасть к потребителю.
Рисунок 1- Принципиальная схема регазификационного терминала
Регазификационный терминал СПГ в Калининградской области FRSU «Маршал Василевский»
Маршал Василевский" – единственная в России плавучая регазификационная установка (ПРГУ). Судно также может использоваться для перевозки СПГ. Оно имеет арктический класс Arc4, то есть самостоятельно может преодолевать льды толщиной до 80 см. Танкер ходит под флагом РФ.
Владелец судна - ООО "Газпром флот", фрахтователь – ООО "Газпром экспорт", техническое управление осуществляет группа компаний "Совкомфлот".
FSRU "Маршал Василевский" (стоит почти $300 млн) и регазификационный терминал (42 млрд рублей) представляют собой альтернативную систему газоснабжения Калининградской области (на случай гипотетического риска нарушения транзита газа через Литву - страну НАТО). После запуска терминала в 2019 году судно полгода простояло без дела в Калининграде, а затем начало перевозить грузы СПГ по всему миру.
Схемы регазификации
На сегодняшний день в индустрии широко используются четыре схемы регазификации:
регазификаторы с водяным орошением составляют 70% рынка;
регазификаторы с погружной горелкой – 20%;
испарители жидкостного типа – 5%;
атмосферные испарители – 5%.
Наиболее распространенным способом регазификации является регазификация в теплообменных аппаратах с водяным орошением и использованием в качестве теплоносителя морской воды.
1. Регазификаторы с водяным орошением
Регазификаторы с водяным орошением(ORV), или испарители открытого типа – самые распространенный вид регазификаторов. Применяется на морских терминалах СПГ и в качестве теплоносителя чаще всего используется морская вода. Испарители данного вида хорошо зарекомендовали себя в Японии, Кореи и Европе.
В этих теплообменниках СПГ распределяется коллектором по вертикальным трубкам, собранным в панели, на которые сверху стекает оросительная вода . Эта вода сверху подается в сливные трубы и собирается внизу в общий коллектор. За счет прямого теплообмена между морской водой и СПГ происходит нагрев и испарение природного газа.
Конструкционным материалом для данного типа регазификаторов является алюминиевый сплав, имеющий высокую механическую прочность для эксплуатации при криогенной температуре. Также этот сплав имеет высокую теплопроводность, что способствует эффективному теплообмену.
Вертикальные трубки, в которых происходит регазификация газа, покрыты цинковыми сплавами для антикоррозионной защиты. Особенностью данного вида испарителей является возможность регулировать нагрузки, компенсировать колебания входного объема газа, температуру газа на выходе, а также температуру морской воды.
 
Рисунок 2 - Регазификаторы с водяным орошением
Преимущества и недостатки регазификаторов с водяным орошением
Преимущества:
- эффективность, надежность и безопасность;
простота эксплуатации и обслуживания, так как конструкция панелей позволяет проводить наружный осмотр трубок;
возможность регулирования нагрузки отключением отдельных секций панелей;
низкие эксплуатационные расходы, так как в схеме используется самый дешевый и доступный теплоноситель – морская вода.
Недостаткиданноготипарегазификаторов:
большой расход воды;
негативное влияние на экологию из-за слива в море использованной хлорированной и охлажденной воды, уничтожающей морскую биоту;
высокие капитальные затраты.
Регазификатор с погружной горелкой
Регазификаторы с погружной горелкой (SCV) – вторая по распространению в мире технология регазификации. Обычно эту систему выбирают для использования в холодных регионах в качестве резервной для регазификаторов с водяным орошением, если температура воды опускается ниже +5°С.
В этих регазификаторах трубный пучок, по которому циркулирует сжиженный природный газ, погружен в водяную ванну, на дне которой установлена горелка с подводом сжатого воздуха. По змеевику пропускается СПГ, который нагреваясь, превращается в природный газ. Тепло передается от водяной бани к жидкости трубного пучка. Температура воды поддерживается за счет сжигания природного газа. Дымовые газы через подводное распределительное устройство с мелкими отверстиями попадают в воду. Продукты горения после выхода из воды сбрасываются в атмосферу.
Рисунок 3 - Регазификатор с погружной горелкой
Преимущества и недостатки регазификаторов с погружной горелкой
Преимущества:
компактность, вследствие высокой эффективности теплообмена между продуктами сгорания, водой и СПГ;
меньшие капитальные затраты чем у регазификаторов с водяным орошением;
возможность быстрого запуска и хорошего регулирования нагрузки;
высокая безопасность эксплуатации: утечка газа легко обнаруживается углеводородными сигнализаторами; отсутствует возможность возгорания, так как температура внутри ванны всегда находится ниже температуры возгорания газа.
Недостатки:
более сложная конструкция, так как имеется большее количество оборудования – воздушный компрессор, система разбрызгивания, горелка и др.;
высокие эксплуатационные расходы;
уменьшение товарного количества газа из-за расхода на топливные горелки;
необходимость нейтрализации используемой воды, так как вода закисляется продуктами сгорания газа и становится коррозионноактивной.
Атмосферные регазификаторы
Атмосферные испарители (AAV) используются с криогенными системами и получили широкое распространение, так как обеспечивают самый экономичный и экологически чистый способ газификации криогенных жидкостей. При газификации используется только энергия окружающей среды и испарение осуществляется за счет теплопритоков окружающего воздуха благодаря развитой поверхности теплообмена.
Атмосферный испаритель - это теплообменник, состоящий из длинных вертикальных трубок, которые способствуют поддуву воздуха вниз. Это обеспечивается тем, что плотность более теплого воздуха наверху меньше плотности более холодного воздуха на дне испарителя. СПГ подается в нижнюю часть испарителя. Тепло от окружающего воздуха через стенки труб передается сжиженному газу, заставляя его испаряться. Воздух подводится к верхней части испарителя. Поток воздуха равномерно распределяется по теплообменнику, исключая обледенение отдельных участков испарителя.
 
Рисунок 4 - Атмосферные регазификаторы
Преимущества и недостатки атмосферных регазификаторов
Преимуществаданнойсистемырегазификации:
минимальное воздействие на окружающую среду;
использование бесплатного теплоносителя – воздуха;
невысокие капитальные и эксплуатационные затраты.
Недостатки:
внушительные габаритные размеры, что требует значительную площадь под размещение оборудования;
подходит только для мест с теплым климатом.
Регазификаторы жидкостного типа с промежуточным теплоносителем
Испарители жидкостного типа используют в качестве теплоносителя жидкость, которая циркулирует в замкнутой системе, и передает тепло сжиженному газу. Обычно используются следующие теплоносители:
гликоль или вода;
горячая вода.
В качестве теплового источника может выступать морская вода, циркулирующая по открытому контуру. В нижнюю часть испарителя подается СПГ. А морская вода поступает в межтрубное пространство
Рисунок 5- Регазификаторы жидкостного типа с промежуточным
теплоносителем
Преимущества и недостатки регазификаторов жидкостного типа
Преимуществарегазификаторовжидкостноготипа:
минимальное воздействие на окружающую среду;
не происходит замерзания воды ввиду отсутствия прямого контакта;
можно использовать совмещенную схему с электрогенератором для когенерации тепла.
Недостатки:
высокие капитальные затраты;
сложная схема регазификатора.
ТАКЖЕ ЕСТЬ
Жидкостные испарители по принципу цикла Ренкина
Данная система использует пропановые, бутановые или другие углеводородные хладагенты в качестве теплоносителя. Использование углеводородных сред помогает избежать проблем с замерзанием теплоносителя при температуре +1ºС, что снижает затраты на топливо.
Нагрев сжиженного газа достигается использованием двух теплообменников: первый использует удельную теплоту конденсата пропана, второй использует морскую воду для окончательного нагрева жидкой фазы. Во втором теплообменнике также происходит испарение пропана (из первого теплообменника) для последующей его циркуляции.
Так как нагрев морской водой осуществляется только во втором теплообменнике, отсутствует прямой контакт с сжиженным газом, и, соответственно, не происходит замерзание воды.
Пропан или бутан также могут выступать в качестве теплоносителя при установке специального оборудования - труборасширителя. При использовании паровой фазы сжиженного газа в качестве теплоносителя можно получить дополнительную энергию. На большинстве предприятий давление в трубе ниже давления газа на выходе, поэтому этот факт зачастую используется для получения энергии. Например, когда сжиженный газ нагнетается под давлением 10 МПа и более, затем нагревается и расширяется до 3 МПа, высвободившееся давление можно использовать для получения энергии. Расширившийся газ охлаждается при помощи морской воды до температуры трубопровода.
Заключение
Одной из главных задач регазификации является минимизация воздействия на окружающую среду, и достижение максимальной производительности регазификационного терминала.
В настоящее время существует уже большой выбор схем регазификации, их выбор зависит прежде всего от климатических зон, и особенностей той или иной страны.
Учитывая климатические особенности Российской Федерации необходимы дополнительные исследования для разработки эффективных установок по регазификации СПГ.
Выводы
Оптимальный выбор схемы регазификации сжиженного природного газа зависит от места расположения производства, от доступности источников тепла, а также от государственных норм регулирования и требованиям к мощности и параметрам эксплуатации. Главными задачами выбора той или иной схемы регазификации/испарения являются достижение минимального негативного воздействия на окружающую среду и получение максимальной производительности оборудования
Список использованных источников
Выгон Г., Белова М. Развитие мирового рынка СПГ: вызовы и возможности для России. // Энергетический центр Московской школы управления Сколково. 2013
Фальман А. Г., Агейский Д. Э. Перспективы регазификации СПГ.
// Вестник международной академии холода. 2015. № 2.
http://gazovik-lpg.ru/cat/articles2/spg/ustanovki
http://www.ngt-holding.ru/regasification-liquefied-natural-gas
Федорова Е.Б. Современное состояние и развитие мировой индустрии сжиженного природного газа: технологии и оборудование.
Для презы на всякий случай
Типы регазификаторов
Рассмотрим основные характеристики и описания различных типов регазификаторов, которые применяют на установках СПГ.
Регазификатор с водяным орошением
Сжиженный природный газ распределяется коллектором по вертикальным трубкам, собранным в пакет, по высоте которого стекает оросительная вода. Эта вода сверху подается в сливные трубы и собирается внизу в общий коллектор.
 Теплообмен вода – СПГ осуществляется по схеме противотока (сборка труб по типу 1) или по схеме противотока и прямотока (сборка труб в форме U), профиль труб оребренный для улучшения теплообмена.
Схема регазификаторов простая, поэтому эксплуатация и обслуживание относительно просты (наружный осмотр трубок доступен).
Стабильность механизма теплообмена.
Возможность больших объемов регазификации сжиженного газа увеличением числа сборок труб.
В случае использования морской воды необходимо ее хлорировать (против коррозии насосов и водопроводов).
Регазификатор с погружной горелкой
Трубный пучок, по которому циркулирует сжиженный природный газ, погружен в металлическую или бетонную емкость, заполненную водой. Горелка погружного горения установлена на дне емкости и питается газом и сжатым воздухом. Поток газа из горелки барботирует в слое воды, нагревая ее (30°С) и перемешивая, что обеспечивает хороший теплообмен между водой и СПГ и предупреждает образование льда на трубном пучке.
Регазификатор компактный, учитывая высокую эффективность теплообмена между продуктами сгорания, водой и СПГ.
Регулировка подачи смеси газ–воздух в горелку должна обеспечить небольшое содержание окислов азота в продуктах сгорания.
Часто требует нейтрализации воды подачей свежей ее порции, так как вода закисляется продуктами сгорания газа и становится коррозионноактивной.
Регазификатор с промежуточным флюидом
 Криогенные теплообменники с трубными или пластинчатыми пучками, позволяющими теплообмен между несколькими флюидами (СПГ/промежуточный теплоноситель/горячий источник).
Теплообменники хорошо адаптированные к процессам рекуперации холода СПГ |
|
|
Скачать 1.11 Mb.