Процес терміналу прийому СПГ
Після прибуття корабля для транспортування СПГ, СПГ перекачується в резервуари для зберігання через суднові розвантажувальні насоси, зброю судна для рідкої фази та розвантажувальні трубопроводи. Випарений газ (BOG), що утворюється під час розвантаження, частково повертається у вантажні танки СПГ-судна, щоб вирівняти тиск усередині танків. Інша частина BOG стискається компресорами BOG, а потім конденсується в реконденсаторі. Конденсований газовий газ разом із вихідним ЗПГ перекачується нагнітальними насосами високого тиску у випарник для регазифікації.
Випарник перетворює СПГ у газоподібний природний газ. Потім природний газ регулюється тиском і вимірюється перед відправленням у мережу транспортного трубопроводу. Крім того, також можна безпосередньо стиснути BOG до вихідного тиску в трубопроводі за допомогою допоміжних компресорів, минаючи процес регазифікації.
Система регазифікації/транспортування СПГ включає занурені рідинні насоси в резервуар для зберігання СПГ, реконденсатор, нагнітальні насоси високого/низького тиску, розташовані поза резервуаром, випарник і вимірювальні пристрої.
За звичайних робочих умов працює лише випарник із відкритою стійкою (ORV)/інтегрований випарник із повною ємністю (IFV). Однак під час технічного обслуговування або аварійного зниження пікових навантажень занурений випарник (SCV) може працювати паралельно.
Класифікація випарників СПГ
Випарники є важливим обладнанням у приймальних терміналах СПГ, і їх конструктивні конструкції відрізняються залежно від джерела тепла, яке вони використовують.
1. Залежно від коефіцієнта використання випарники можна класифікувати на випарники основного навантаження та випарники зі зменшенням пікового навантаження.
2. Залежно від типу джерела тепла випарники можна класифікувати як випарники навколишнього середовища (використовують такі джерела, як атмосферне повітря, морська вода або геотермальна вода), технологічні випарники (використовують тепло від термічних або хімічних процесів) і випарники прямого вогню ( з використанням тепла, що утворюється при спалюванні палива).
Поширені типи випарників СПГ, які можна знайти в приймальних терміналах
Повітряний випарник (AAV)
Проміжний випарник рідини (IFV)
Випарник з відкритою стійкою (ORV)
Випарник зануреного горіння (SCV)
(1) Повітряний випарник (AAV)
TheПовітряний випарниквикористовує атмосферне повітря як джерело тепла для випаровування СПГ.AAV має просту структуру та низькі експлуатаційні витрати. Він може самостійно використовувати навколишнє повітря як джерело тепла, повністю уникаючи викидів забруднюючих речовин і шуму. Крім того, він може збирати конденсат і талу крижану воду для виробництва або домашнього використання.
Однак AAV має деякі недоліки. Наприклад, при низьких температурах навколишнього середовища для доповнення тепла потрібен додатковий нагрівач. Також необхідне регулярне розморожування, щоб запобігти обмерзанню поверхні трубок випарника.
Завдяки відносно низькому споживанню енергії від нагрівання повітря AAV підходить лише для систем з меншими масштабами установки та нижчими вимогами до випаровування СПГ.
(2) Проміжний випарник рідини (IFV)
БМП використовує проміжну теплообмінну рідину для пом’якшення наслідків обмерзання. Звичайні проміжні рідини, що використовуються, включають пропан, ізобутан, фреон і аміак.
На практиці цей випарник працює в два етапи. Перший етап передбачає теплообмін між СПГ і проміжною рідиною, тоді як другий етап включає теплообмін між проміжною рідиною та рідиною джерела тепла.
IFV займає невелику площу та може забезпечити стабільну швидкість випаровування. Крім того, немає ризику замерзання морської води. Його суттєва перевага полягає в комплексному використанні енергії, зокрема для цілей когенерації (поєднання тепла та електроенергії).
Цей тип випарника широко використовується в системах випаровування СПГ з основним навантаженням, із значним використанням на японських приймальних терміналах.
(3) Відкритий випарник (ORV)
ORV використовує морську воду як джерело тепла та пропонує просту конструкцію, зручну експлуатацію та легке обслуговування. Це основний тип випарника, який використовується в багатьох приймальних терміналах СПГ у всьому світі.
Механічна структура СПГ ORV є простою, з основними зовнішніми інтерфейсами, включаючи вхід СПГ, вихід випареного природного газу (ПГ) і вхід/вихід морської води. Теплообмінні труби встановлені всередині каркасної конструкції.
Основною одиницею випарника є теплообмінна трубка з декількома трубками, розташованими у формі пластини. Кожна труба приварена до колектора для газу або рідини, щоб утворити пластину пучка труб, а кілька пластин пучка труб утворюють випарник.
СПГ надходить із нижньої магістральної труби та розподіляється по окремих невеликих теплообмінних трубках, що течуть вгору всередині пучка труб для теплообміну. У верхній частині випарника встановлено пристрій для розподілу морської води. Морська вода надходить зверху та розподіляється у вигляді тонкої плівки вздовж зовнішньої стінки пучка труб, передаючи тепло зрідженому природному газу всередині труб, нагріваючи його та викликаючи випаровування. ORV потребує мінімального обладнання та його легко обслуговувати. Працює без відкритого вогню, забезпечуючи високі стандарти безпеки.
Крім того, для вирішення проблем зовнішнього обледеніння існує варіант під назвою SuperORV. У ньому використовуються двошарові теплообмінні труби, де СПГ надходить у внутрішню трубу через нижній розподільник з подальшим поступовим випаровуванням у кільцевому зазорі між внутрішньою та зовнішньою трубами.
(4) Заглиблений випарник (SCV)
SCV в основному складається з водяної бані, пальника, повітродувки, труби для впорскування димових газів, корпусу, пучка теплообмінних труб і димоходу. Паливний газ спалюється всередині пальника, а високотемпературний димовий газ скидається у водяну баню через нижню випускну трубу, викликаючи турбулентний рух у водяній бані.
СПГ всередині теплообмінних труб зазнає достатнього теплообміну з водою, що сильно перемішується, що призводить до нагрівання та випаровування. Завдяки прямому контакту та інтенсивному теплообміну між високошвидкісним димовим газом і водяною банею, коефіцієнт теплопередачі поза трубами є високим, забезпечуючи рівномірну температуру водяної бані.
SCV пропонує швидке та зручне
ПорівнянняВипарники СПГ
В даний час термінали прийому СПГ зазвичай використовують ORV, IFV, SCV і AAV. AAV має більше обмежень і відносно менше використовується в приймальних терміналах.
Відкритий випарник (ORV) використовує морську воду як теплоносій і є більш економічно ефективним у порівнянні з зануреним випарником (SCV).
Однак важливо враховувати, що ORV потребує вищих початкових інвестиційних витрат на обладнання, включаючи водозабірні та випускні отвори морської води, трубопроводи морської води, насоси морської води та обладнання для очищення морської води.
Для базових терміналів прийому СПГ ORV має бути основним вибором. Однак ORV має обмеження у випадках надмірно низьких температур морської води, морської води, що містить шкідливі речовини для обладнання, або коли розглядається захист морського середовища.
SCV вимагає відносно менших початкових інвестицій, займає меншу площу та забезпечує швидкий запуск і зупинку. Однак SCV потребує палива, що призводить до вищих експлуатаційних витрат порівняно з ORV.
Занурений полум’яний випарник (IFV) використовує титанові трубки для теплообміну, що забезпечує безпечну та стабільну роботу навіть за наявності поганої якості морської води. Основною проблемою IFV є значні обмеження у виборі проміжних рідин.
Вибір випарників
Вибір випарників повинен брати до уваги їх технологічну потужність, застосовність, безпеку та надійність, гнучкість, інвестиційні витрати, умови використання (основне навантаження, пікове зниження, екстрене використання), фактори навколишнього середовища та кліматичні умови. Залежно від конкретних вимог відповідні випарники можна вибрати окремо або в комбінації для застосування.
1. Обробна потужність:
Обробна потужність випарника повинна відповідати проектній пропускній здатності приймального терміналу. Якщо термінал потребує лише «введення рідини, виведення рідини» з природним газом виключно для споживання на місці, або якщо річний обсяг обробки невеликий і є достатньо місця, можна розглянути випарники навколишнього повітря (AAV).
2. Адаптивність і надійність:
Враховуючи «функціональне розташування» приймального терміналу, будь то базове навантаження, пікове зниження або їх поєднання, адаптивність і надійність випарника стають вирішальними. Якщо необхідна безперервна та надійна робота, вибір випарників має включати ті, які підходять для обробки основного навантаження, а також для аварійного зменшення піку, наприклад, випарники із зануреним згорянням (SCV), які забезпечують швидкий запуск і зупинку.
3. Екологічні міркування:
Умови навколишнього середовища навколо приймального терміналу в першу чергу стосуються зовнішньої температури (включаючи температуру атмосфери та морської води), а також природи та параметрів морської води. Наприклад, при виборі випарників з відкритою стійкою (ORV) необхідно враховувати такі фактори, як діаметр і концентрація твердих частинок у морській воді, наявність іонів важких металів, значення рН та інші хімічні властивості морської води.
Економічні міркування
Інвестиційні витрати на випарники становлять значну частину загальних інвестицій у приймальний термінал. Вибираючи випарники, слід провести повне порівняння між їх основними інвестиціями та експлуатаційними витратами.
Випарник із відкритою стійкою (ORV) використовує велику кількість морської води та має певні вимоги до якості морської води. Він має вищі інвестиції та витрати на встановлення, але нижчі експлуатаційні витрати.
Початкові інвестиції включають витрати на обладнання для випаровування, опорні отвори для забору та випуску морської води, трубопроводи для морської води, насоси для морської води та обладнання для очищення морської води. Експлуатаційні витрати також повинні враховувати інтервал і витрати на повторне нанесення антикорозійних покриттів на поверхні теплопередачі.
У порівнянні з заглибленим випарником згоряння (SCV), ORV використовує морську воду, а експлуатаційне споживання в основному складається зі споживання електроенергії насосами морської води. Тому його перевага полягає в значно нижчих експлуатаційних витратах, при цьому співвідношення експлуатаційних витрат між двома типами становить приблизно 1:10.
SCV перевершує з точки зору загальних інвестицій і витрат на встановлення, компактних розмірів і операційної гнучкості. Однак фатальним недоліком SCV є його високі експлуатаційні витрати.
За сприятливих умов навколишнього середовища морської води використання ORV є, очевидно, найнадійнішим і економічно ефективним варіантом.
Однак, якщо якість морської води має серйозний негативний вплив на матеріали, що використовуються в ORV (наприклад, високі концентрації великих зважених твердих речовин у морській воді, які можуть значно вплинути на антикорозійне покриття на поверхнях теплопередачі та скоротити термін їх служби), ORV не слід вибирати.
Висновок
Кожен тип газифікатора має свої переваги та недоліки, а також певні робочі середовища, які підходять для них. Щоб справлятися з різними умовами на приймальних терміналах СПГ, доцільно вибрати 1-2 типи газифікаторів для комбінування, які можуть використовувати їхні відповідні переваги та компенсувати внутрішні обмеження.
Як правило, під час налаштування газифікаторів зазвичай потрібна комбінація типів 1-2. На даний момент при виборі газифікаторів перевага віддається конфігурації ORV+SCV.
Випарник з відкритою стійкою (ORV) підходить для прийому терміналів з великою технологічною потужністю та низькими експлуатаційними витратами. Заглиблений випарник (SCV) має відносно вищі експлуатаційні витрати, але нижчі початкові інвестиції та надійну роботу.
У випадках, коли морська вода містить високий рівень осаду або не відповідає необхідним хімічним властивостям, проміжний випарник рідини (IFV) можна розглядати як альтернативу.
Зараз у Китаї працюють 22 термінали прийому СПГ, ще 13 вздовж берегової лінії знаходяться в стадії будівництва. Будівництво терміналів прийому СПГ значною мірою сприятиме імпорту ресурсів СПГ в нашу країну.
Газифікатори є важливим компонентом приймальних терміналів СПГ, і правильний вибір газифікаторів безпосередньо впливає на безпеку, надійність та економічні аспекти роботи терміналу.
