Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ ПАРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПЕРЕГРУЗКЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА МЕТОДОМ СУДНО-СУДНО'

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ ПАРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПЕРЕГРУЗКЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА МЕТОДОМ СУДНО-СУДНО Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
124
41
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
сжиженный природный газ / перегрузка природного газа / отпарной газ / образование пара / метод судно– судно / давление газа / liquefied natural gas / gas load overload / boil-off gas / steam generation / ship-to-ship / gas pressure

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Лазарев Дмитрий Михайлович

Рассмотрены факторы парообразования при перегрузке сжиженного природного газа методом судно-судно. Исследовано влияние параметров на парообразование, которые оказывают значение на скорость перегрузки, а также потери отпарного пара, вызванные необходимостью контроля давления в судовых танках. Представлен имеющийся опыт по данному направлению и проанализирована наработанная практика перегрузок СПГ методом судно-судно на территории России и Норвегии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Лазарев Дмитрий Михайлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FACTORS GOVERNING THE LNG BOIL-OFF DURING SHIP-TO-SHIP TRANSFER

The factors of vaporization during the transshipment of liquefied natural gas by the ship-to-ship method are considered. The influence of parameters on vaporization, which have a value on the overload rate, as well as the loss of steam caused by the need to control the pressure in ship tanks, is investigated. The existing experience in this area is presented and the accumulated practice of LNG transshipment by the ship-to-ship method on the territory of Russia and Norway is analyzed.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ ПАРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПЕРЕГРУЗКЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА МЕТОДОМ СУДНО-СУДНО»

УДК 339.165.4

https://doi.org/10.24412/0131-4270-2022-3-4-44-50

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ ПАРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПЕРЕГРУЗКЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА МЕТОДОМ СУДНО-СУДНО_

FACTORS GOVERNING THE LNG BOIL-OFF DURING SHIP-TO-SHIP TRANSFER

Лазарев Д.М.

Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского, 690003, г. Владивосток, Россия E-mail: dmlazarev@mail.ru

Резюме: Рассмотрены факторы парообразования при перегрузке сжиженного природного газа методом судно-судно. Исследовано влияние параметров на парообразование, которые оказывают значение на скорость перегрузки, а также потери отпарного пара, вызванные необходимостью контроля давления в судовых танках. Представлен имеющийся опыт по данному направлению и проанализирована наработанная практика перегрузок СПГ методом судно-судно на территории России и Норвегии.

Ключевые слова: сжиженный природный газ, перегрузка природного газа, отпарной газ, образование пара, метод судно-судно, давление газа.

Для цитирования: Лазарев Д.М. Исследование факторов парообразования при перегрузке сжиженного природного газа методом судно-судно // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2022. № 3-4. С. 44-50.

DOI:10.24412/0131-4270-2022-3-4-44-50

Dmitriy M. Lazarev

Admiral G.I. Nevelskoy Maritime State University, 690003, Vladivostok, Russia

E-mail: dmlazarev@mail.ru

Abstract: The factors of vaporization during the transshipment of liquefied natural gas by the ship-to-ship method are considered. The influence of parameters on vaporization, which have a value on the overload rate, as well as the loss of steam caused by the need to control the pressure in ship tanks, is investigated. The existing experience in this area is presented and the accumulated practice of LNG transshipment by the ship-to-ship method on the territory of Russia and Norway is analyzed.

Keywords: liquefied natural gas; gas load overload; boil-off gas; steam generation, ship-to-ship, gas pressure.

For citation: Lazarev D.M. FACTORS GOVERNING THE LNG BOIL-OFF DURING SHIP-TO-SHIP TRANSFER. Transport and storage of Oil Products and hydrocarbons, 2022, no. 3-4, pp. 44-50.

DOI:10.24412/0131-4270-2022-3-4-44-50

Введение

Взрывной рост потребления сжиженного природного газа в эпоху глобального потепления заставляет прибегать к высокоэффективным методам доставки СПГ конечному потребителю. Использование танкеров-газовозов (бункеровщиков) имеет ряд преимуществ перед береговыми терминалами, автоцистернами и другими видами доставки.

На сегодняшний день существует несколько доступных методов перегрузки СПГ, например с автоцистерны на судно, с судна на судно и с терминала на судно, как показано на рис. 1.

В данной статье рассмотрено влияние внешних факторов на поведение СПГ (парообразование) при проведении перегрузок между судами. Такие операции могут включать как перегрузку груза СПГ между танкерами-газовозами, так и бункеровку судов, использующих СПГ в качестве топлива.

Сравнение методов перегрузки СПГ

Подходящий метод перегрузки следует выбирать с учетом удаленности, вместимости резервуаров СПГ и существующих ограничений для доставки.

Перегрузка с автомобиля-цистерны на судно наиболее широко применялась в качестве метода доставки СПГ и обеспечивала хорошую эксплуатационную гибкость, однако ограниченная грузоподъемность автоцистерн является серьезным недостатком.

При перегрузке терминал-судно можно доставить значительный объем СПГ, однако суда, работающие на СПГ,

часто испытывают трудности при подходе к терминалу. Приведем здесь некоторые из них:

- большие размеры современных судов, как и их значительная осадка, могут превысить возможности старых портов, некоторых рек и каналов;

- причалы старого образца часто бывают маленькие, слабые;

- береговые хранилища могут быть ограничены в размерах портового пространства, а также в скорости перекачки.

В методе перегрузки судно-судно СПГ доставляется на судно, работающее на СПГ, другим судном, то есть судном-бункеровщиком СПГ. Преимущество этого метода

I

Рис. 1. Схематическое изображение различных методов перегрузки

состоит в том, что перегрузку СПГ можно проводить в одном месте, где судно выполняет собственные грузовые операции. Кроме того, данный метод обеспечивает большую пропускную способность и более высокую скорость перегрузки, чем метод автоцистерна-судно, и лучшую эксплуатационную гибкость, чем метод терминал-судно.

В результате вышесказанного можно прийти к заключению, что метод логистических решений по доставке СПГ, включая операции по бункеровке методом судно-судно, считается наиболее эффективным [1].

Сравнение имеющихся систем грузовых танков СПГ

В настоящее время в мире используются танкеры-газовозы (бункеровщики) с основными четырьмя типами грузовых танков (табл. 1). Тип А, В, С, и мембранные танки.

Состав системы перегрузки СПГ между двумя судами

Система СПГ между судами включает: грузовые танки, выгружающий и приемный, грузовые насосы (используемые на выгружающем судне), линии перегрузки СПГ (судовые и гибкие шланги), систему (муфты) аварийного рассоединения, а также линии возврата паров (рис. 2). Линии жидкости для перегрузки СПГ и линии возврата паров для регулирования давления в грузовых танках изготовлены из аусте-нитной нержавеющей стали типа 316 или 304 (ASTMA312 ТР316 или 304). Они подходят для криогенных температур и применяются с полиуретановой или вакуумной изоляцией с двойными стенками. Грузовые шланги, как правило, изготавливаются из композитного многослойного полиамида и являются гибкими, что позволяет осуществлять относительные перемещения между судами при воздействии ветра, волнения и изменения осадки и т.д.

При хранении СПГ образование отпарного (кипящего) газа неизбежно из-за подвода тепла, даже несмотря на то что резервуары для хранения хорошо изолированы. Типичная скорость выкипания СПГ в условиях хранения составляет 0,1-0,25% в сутки от всего объема СПГ и зависит

от теплопритока к танку, рабочего давления в танке, погодных условий во время рейса (волнение, колебания груза), а также от операций по погрузке/разгрузке СПГ. При перегрузке образуется дополнительное количество отпарного газа, в объеме 8-10 раз большем, нежели при хранении, за счет поступления тепла через грузовые трубопроводы, теплопередачи от грузовых насосов и охлаждающего действия СПГ на танки хранения СПГ.

В начале перегрузки СПГ имеется высокая вероятность образования большого количества отпарного газа из-за следующих факторов:

- разница температуры принимающего танка с температурой груза;

- разбрызгивание жидкости, выходящей из загрузочной линии, пока загрузочная линия не погрузится в воду;

- площадь поверхности жидкости в нижней части танка сферической формы намного меньше, чем для танков призматической формы, и, поскольку испарение связано с площадью поверхности, она может оказывать значительное влияние на количество образующегося пара.

Управление давлением отпарного газа во время операции перегрузки СПГ достигается с помощью:

- накопления давления в танках с СПГ;

- возврата отпарного газа на выгружающееся судно;

- использования газосжигающих установок;

- использования установки повторного сжижения для возврата жидкости в судовые танки;

- распыления СПГ в паровом пространстве танков СПГ и захолаживании (понижении температуры) грузовых танков;

- отправки отпарного газа на судовые потребители (генераторы, газосжигающие установки и др.).

Для всех типов судов, работающих с СПГ, управление давлением в танках имеет решающее значение, и, следовательно, как только перегрузка начинается с медленной скорости, обычной практикой является поэтапное увеличение скорости перегрузки и контроль давления в резервуаре. Этот процесс носит название гитрир. Последовательность увеличения скорости перегрузки согласовывается на предварительном

Таблица 1

Краткая характеристика существующих типов грузовых танков

Тип А Тип B (призматические) Тип B (Moss) Тип С Мембранный

Преимущества Высокая прочность. Продольная переборка предотвращает слошинг* Высокая прочность. Продольная переборка предотвращает слошинг* Высокая прочность, конструкция танка предотвращает слошинг*. Частичный вторичный барьер. Нет ограничений по размерам партий перегрузки. Нет ограничений из-за влияния свободной поверхности Допускается использование однокорпусного судна. Высокая прочность. Продольная переборка предотвращает слошинг*. Не требуется второго барьера. Наличие большого опыта эксплуатации данного типа судов. Низкий коэффициент отпарного газа

Недостатки Требуется установление второго барьера Малая численность в мире Меньшее количество используемого пространства судна по отношению к другим типам. Высота танков ограничивает видимость с места управления судном Малоприменим для перевозок больших обьемов груза. Меньшее количество используемого пространства судна Ограничения вместимости по слошингу*. Ограничение по партиям перегрузки вследствии действия слошинга*

*Слошинг - колебания жидкости в грузовом танке при колебаниях судна, способное нанести ущерб внутренним мембранам грузовых танков.

■ Рис. 2. Схема перегрузки СПГ между двумя судами

шланг возвратного пара

загрузки судна СПГ. Было изучено влияние различных факторов на профиль причала, включая утечку тепла, начальную температуру танкера для СПГ, мощность компрессора ОГ и максимальную скорость охлаждения танкера. Результаты показывают, что образование ОГ на причале составляет от 1,2 до 2,5% от общего объема перекачки СПГ. Время загрузки СПГ увеличилось примерно на восемь часов из-за того, что судно-танкер прогрелось до 30 °С.

выгружаемый танк

приемный танк

этапе. Далее, когда СПГ перекачивается между танками, давление имеет тенденцию падать. Выкипание из-за теплового потока через изоляцию танка происходит непрерывно, и в результате внутри танка образуется отпарной газ.

Обзор выполненных исследований

Для практического анализа поведения отпарного газа при перегрузках СПГ был проведен обзор выполненных ранее работ по анализу поведения от парного газа:

Ли и др. [2] проанализировали параметры, влияющие на количество ОГ при разгрузке с танкера СПГ на терминал, и предложили стратегию оптимизации. Результаты показали, что выгрузка обедненного СПГ (с минимальным потреблением СПГ) из приемного резервуара приводит к наименьшему количеству чистого ОГ и что рабочее давление приемного резервуара является важным фактором, влияющим на количество ОГ.

Шао и др. [3] выполнили динамическое моделирование перегрузки СПГ между судами с различными параметрами с помощью Aspen HYSYS. Результаты показывают, что ОГ и связанное с этим повышение давления в приемном резервуаре определялись в основном разницей температур между выгружаемым и приемным танками, давлением в приемном резервуаре и количеством остатка в резервуаре. В [3] исследовали оптимальное время для перегрузки СПГ с судна на судно с использованием Aspen HYSYS. На процесс перекачки СПГ при параметрическом исследовании оказывали влияние изоляция, диаметр труб, длина нагнетательного трубопровода и его конструкция.

Ян и др. [4] исследовали эффективность отгрузки СПГ из плавучих хранилищ в танкеры СПГ. Результаты показали, что массовый расход ОГ повышался с увеличением разницы высот между трубами, хотя разница была незначительной. Результаты также показали, что по мере увеличения массового расхода при перекачке СПГ расход образовавшегося ОГ сначала начал уменьшаться, а затем увеличился, что означает, что для перекачки СПГ существует оптимальный массовый расход. Кроме того, массовый расход ОГ увеличивался при добавлении тяжелых углеводородов.

Курле и др. [5] выполнено динамическое моделирование для получения профилей образования ОГ в процессе

Исследование поведения СПГ

В этом исследовании была поставлена задача практического анализа поведения СПГ при перегрузках СПГ для оценки количества образующихся паров (а именно испарения газа) и возврата паров во время перегрузки СПГ с судно на судно.

Для реализации этой цели в рамках данного исследования были поставлены следующие задачи:

- проанализировать объемы образования пара и возврата пара с различными параметрами, такими как разница температур между резервуарами, скорость перекачки, характеристики теплоизоляции труб, состав СПГ и контроль давления;

- оценить вклад каждого параметра для оценки количества образующихся паров.

Влияние температуры приемного танка на парообразование СПГ

При начальной температуре в приемном танке -155 °С, то есть близко к температуре выгружаемого СПГ, возврат паров при минимальной скорости перегрузки остается близким к нулю. При начальной температуре грузовых танков около -135 °С, то есть теплее, чем у выгружающихся танкеров, содержащих на борту груз СПГ с температурой -161 °С, наблюдается всегда значительно большее количество выделяемого отпарного газа. На первом этапе перегрузки в начале грузовых операций всегда необходимо наладить стабилизацию давления в грузовых танках принимающего судна и выполнять последующее увеличение скорости перегрузки поэтапно. Данные наблюдения подтверждаются исследованиями [6], где были изучены изменения массового расхода паров возврата, давления в приемном резервуаре и количества паров возврата при начальных температурах СПГ 145, 147 и 149 °С в приемном танке (рис. 3). При начальной температуре приемной емкости 145 °С, то есть выше, чем в выгружаемом танке, скорость возврата паров резко возрастала после начала бункеровки, а затем снижалась до тех пор, пока давления в приемном и выгружаемом танках не сравнялись.

Влияние скорости перегрузки на образование отпарного газа

В исследование положен статистический анализ проведения 123 грузовых СТС (судно-судно) операций в порту Honningsvag (Норвегия)в 2019-2020 годах и 23 грузовых СТС операции в порт Мурманск в период 2020-2022 годов

с применением СТС-системы по перегрузке СПГ KLAW (Тге11еЬогд) и учетом расхода СПГ судовыми потребителями через счетчики потребления СПГ.

Среднее значение перегруженного СПГ при одной СТС-операции составило 160 959 м3, при средней скорости перегрузки 7713 м3/час. Среднее значение времени перегрузки составило 26 ч 04 мин и средние значения парообразования СПГ - около 305 м3 СПГ за одну СТС-операцию на каждом судне (табл. 2).

Можно сделать однозначный вывод, что парообразование СПГ от повышенной скорости перегрузки превосходит потери от получаемого тепла извне при перегрузке вследствие значительной энергии от грузовых насосов и возникающих турбулентностей при перемещении СПГ.

Данный факт подтвержден анализом [6] поступления тепла при скоростях 300, 500 и 1000 м3/ч на парообразование и паровозврат. В случае скорости перегрузки 300 м3/ч общее количество подводимого тепла через трубопроводы и грузовые танки было больше, чем в других случаях, из-за более длительного времени перегрузки, однако мощность насоса, преобразованная в тепло, была относительно небольшой. Напротив, при скорости перегрузки 1000 м3/ч количество подводимого тепла через трубопроводы и резервуар было относительно небольшим из-за короткого времени перегрузки, однако большая мощность на валу насоса была преобразована в тепло (табл. 3).

Изменения расхода паров возврата при различных расходах бункеровки показаны на рис. 4. Суммарные объемы возврата паров при расходах бункеровки 300, 500 и 1000 м3/ч составили примерно 3963, 4017 и 3955 кг соответственно, а значения чистого парообразования в приемной емкости составили 391, 417 и 388 кг соответственно.

Это указывает на то, что скорость перегрузки потока не оказывает существенного влияния на образование пара. Из этого также следует, что факторы, влияющие на образование и возврат пара при различных расходах перегрузки, включают не только подведение тепла, но и другие факторы, зависящие от изменения расхода перегрузки, такие как изменение давления в приемном танке. Например, в случае скорости перегрузки 1000 м3/ч давление в приемном танке значительно возрастало, поскольку расход обратного пара был относительно мал при его фиксированном значении. В результате чего из-за давления, оказываемого паром на поверхность СПГ, уменьшенное количество СПГ испарялось, а тепло, поступающее в систему, способствовало повышению температуры СПГ. Несмотря на то что наибольшее количество тепла поступает при расходе 1000 м3/ч, из-за эффекта давления от перекачки количество выделяемого пара такое же. Оптимальный расход при перегрузке должен определяться с учетом количества генерируемых и возвращаемых паров, рабочего давления в танке и лимита времени перегрузки, что может повлиять на график работы принимающего судна (рис. 4).

Рис. 3. Изменение скорости обратного потока паров и давления в приемном танке при начальной температуре в приемном танке 145, 147, 149 °С: сплошная линия - массовый расход паровозврата, пунктирная линия - давление в приемном танке

Зависимость скорости парообразования от состава СПГ

Состав СПГ зависит от месторождения природного газа, перерабатывающего завода и требований заказчика. Исследователями [6] было проанализировано влияние состава СПГ на образование и возврат пара. Сравнивали четыре состава СПГ: бедный, средний, обогащенный-1 и обогащенный-2, как показано в табл. 4. Варианты с обогащенным составом были разделены на обогащенный-1 и обогащенный-2 (чтобы определить влияние содержания азота).

Чтобы сделать сравнения корректными, все остальные конструктивные параметры (за исключением составов СПГ в резервуарах) оставались постоянными.

Таблица 2

Расход СПГ на судовых потребителях при скоростях перегрузки в заданном диапазоне

3000-5500 м3/ч 5500-7000 м3/ч 7000-9000 м3/ч

Средние общие объемы парообразования СПГ 440 м3 289 м3 230 м3

Среднее время перегрузки 48 ч 56 м 25 ч 50 м 21 ч 39 м

Средний общий объем парообразования СПГ, м3/час 8,9 м3/час 11,15 м3/час 10,6 м3/час

Таблица 3 Количество поступившего тепла при перегрузке СПГ на скоростях 300, 500, 1000 м3/ч

300 м3/ч 500 м3/ч 1000 м3/ч

Поступление тепла от насоса 59,866 76,805 151,431

Поступление тепла от насоса 43,658 27,150 13,338

Поступление тепла от насоса 69,411 43,169 21,213

Общее поступление тепла 172,935 147,124 185,982

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 4. Изменение скорости возврата паров при расходах перегрузки 300, 500 и 1000 м3/ч

Общее количество возвратных паров в случае СПГ с обогащенным СПГ-1 было меньше, чем в случае с обедненным СПГ, поскольку в случае с обогащенным СПГ-1 давление было выше, чем в случае с обедненным СПГ (см. табл. 4). Кроме того, значения чистого парообразования приемного резервуара (mnet, vg, r) для обедненного, базового и обогащенного СПГ-1 вариантов составляли 626,14, 434,83 и -314,20 кг соответственно. Отрицательная величина чистого парообразования в приемном резервуаре в случае обогащенного СПГ-1 объясняется тем, что давление в приемном танке было ниже, чем давление в выгружаемом танке в течение определенного времени после начала перегрузки (см. табл. 4 и рис. 4). Таким образом, возврат пара в этот период не происходил, поскольку часть пара конденсировалась с постепенным повышением давления. Наоборот, в случае обедненной смеси СПГ давление в приемном танке постепенно снижалось, пока не сравнялось с давлением в бункерном резервуаре, что привело к относительно большому количеству генерируемого пара. Значения чистого образования пара в системе в целом (mnet, vg, overall) для бедных, средних и обогащенного-1 случаев: 167,18, 17,01 и 386,24 кг соответственно. СПГ-1 генерировал большее количество пара за счет вытеснения объема в выгружаемом резервуаре, в котором выгружаемый объем был заменен на пар. Чтобы определить влияние азота в смеси СПГ, были рассмотрены случаи с обогащенным СПГ-1 и обогащенным

I Таблица 4

Состав СПГ в бункерных емкостях (моль., %) и результаты

СПГ-2. Различие в составе СПГ-1 и СПГ-2 заключалось в том, что вариант СПГ-2 имел азота в мольной доли на 0,05 меньше, а мольная доля этана на 0,05 больше, чем у СПГ-1. Как показано в табл. 4, чистое образование отпарного газа в приемном резервуаре (mnet, BOG, r) значения для случаев СПГ-1 и СПГ-2 было 314,20 и 1696,62 кг соответственно. Это произошло потому, что при уменьшении фракции азота равновесное давление в случае СПГ-2 стало ниже, чем в случае СПГ-1; таким образом, больше пара возвращается в выгружаемый танк, создавая больше пара в приемном танке. В целом можно определить, что начальное давление выгружаемого танка по составу СПГ при заданной температуре существенно влияет на образование пара (рис. 5).

Способ управления давлением газа в СПГ-резервуарах

Количество генерируемого и возвращаемого пара зависит от разницы давлений между выгружаемым и приемным танками. При выгрузке СПГ из выгружаемых танков, объем жидкости уменьшается, что приводит к образованию большего количества пара для заполнения пространства, оставленного выгруженным СПГ, и для поддержания давления внутри танка.

Выполненное исследование подтвердило необходимость поддержания давления в выгружаемом танке в качестве начального состояния с помощью регулятора давления. Как это принято в отрасли СПГ при проведении бунке-ровочных операций, давление СПГ в приемном танке на несколько бар выше, чем в выгружаемых танках. Таким образом, в данном исследовании первоначальное давление (температура) выгружаемого и приемного резервуара устанавливалось на 2,94 бар (=147°С) и 3,31 бар (=145°С) соответственно.

На рис. 6 показано, что давление в приемном танке с помощью регулятора давления постепенно уменьшилось со временем. Но давление приемного танка без регулятора

Состав

Метан

Этан

Пропан

Азот

н-Пентан

н-Бутан

Температура (°С) Давление, бар

Общее кол-во вернувшегося пара, кг Образование газа в приемном танке, (mnet, vg, r) кг Чистое парообразование, (mnet, vg, overall), кг

Обедненный СПГ Базовый СПГ Обогащенный СПГ-1 I Обогащенный СПГ-2

0,985 0,013 0,001 0,001 0,000 0,001 - 147 2,916 4224,51 626,14 -167,18

0,923 0,050 0,015 0,005 0,001 0,006 - 147 2,941 4016,52 434,83 17,01

0,860 0,094 0,025 0,010 0,001 0,010 - 147 3,077 3230,68 -314,20 386,24

0,86 0,099 0,025 0,005 0,001 0,010 - 147 2,803 5296,50 1696,62 -134,93

Рис. 5. Изменение давления в приемном танке при разном составе СПГ

| Рис. 6. Изменение давления в приемном танке

о.

со ю

I

си

ш со

ст

3.1«

3.05

3.00 ■

2.95

2.90

2.85

2.80

2.75

Обогащенный СПГ- 1

Базовый СПГ

Обедненный СПГ

Обогащенный СПГ- 2

600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4ЙОО 5400 Время, секунды

давления резко снижалось в начале бункеровки и оставалось практически неизменной после выравнивания с давлением в выгружаемом танке. Аналогично скорость обратного потока с контролем давления паров оставалось почти постоянной. Однако скорость обратного потока паров в танке без давления регулятора резко снижалась в начале перегрузки и оставалась практически постоянной после выравнивания с давлением в выгружаемом танке, как показано на рис. 7.

Объемы возврата паров и генерация пара суммированы в табл. 5. Общее количество паров, возвращаемых в выгружаемые танки, уменьшилось с 7392 до 3317 кг при установке регулятора давления. Кроме того, чистое образование пара в приемной емкости было снижено до 4047 кг и чистая генерация отпарного газа в целом по системе уменьшилась на 16,2%, то есть уплотнилась путем применения контроля давления. Это указывает на то, что поддержание давления в выгружаемом танке с помощью клапана регулировки давления в линии возврата паров может обеспечить эффективное управление парами за счет стабилизации скорости обратного потока пара и снижения общего образования пара.

Выводы

Перегрузка СПГ с судна на судно в настоящее время привлекает все больше внимания в морском секторе и имеет существенные отличия от обычной погрузки/разгрузки СПГ на береговом терминале. Основные выводы по управлению перегрузкой СПГ между танкерами-газовозами, включая бункеровочные операции, формулируются следующим образом:

1. Температура приемного СП-танка, где отмечается более высокая температура, чем в выгружающемся танке способствует пропорциональному увеличению возвращаемого отпарного газа. Оптимальная разница температур должна определяться с учетом управления давлением в резервуаре. При проведении операций по перегрузке СПГ на принимающих танкерах рекомендовано понижение температуры грузовых танков посредством захолаживания и отбора

Рис. 7. Изменение скорости возврата отпарного газа

максимально возможного количества отпарного газа на судовые потребители.

2. Увеличение скорости перегрузки снижает количество поступающего тепла через трубопроводы и грузовые шланги, хотя тепло, поступающее от грузовых насосов, увеличивается. Как следствие рекомендуется использовать минимальное количество грузовых насосов на максимальной производительности для достижения максимальной скорости перегрузки. В этой связи рекомендуется использование минимального количества грузовых насосов на максимальной производительности для уменьшения передачи тепла.

3. Управление процессом контроля давления в грузовых танках СПГ с помощью клапана регулирования давления указывает на значительное снижение процесса

Таблица 5

Сравнение образования отпарного газа с системой и без системы контроля давления, кг

Без системы контроля давления С системой контроля давления

Общее количество вернувшегося 7392,55 3317,15

отпарного газа

Парообразование в приемном танке Mnet, 3352,41 -695,32

vg, r

Чистое парообразование (в системе) Mnet, vg, overall -380,61 -442,49 49

парообразования в грузовых танках, что положительно влияет на повышение скорости перегрузки между судами.

4. Состав СПГ влияет на возврат и образование пара. Различные составы СПГ в выгружаемом танке приводят к

изменению начального давления в нем, влияя на возврат и образование пара в приемном танке. Изменение содержания азота в СПГ существенно влияет на давление и возврат паров.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. IMO. Studies on the fessibility and use of as a fuel for shipping. 2016. Air Pollut. Energy Effic. Stud.

2. Li, Y.2016, Dynamic optimization of the Boil-Off Gas fluctuations at an LNG receiving terminal. J. Nat. Gas. Sci. Eng. vol. 30, pp. 322-330.

3. Benito, A. 2009, Accurate determination of LNG quality unloaded in Receiving Terminals: An Innovative Approach. Int. Gas. Union World Gas. Conf., 2009, pp. 4627-4646.

4. Yan, G.; Gu, Y. Effect of parameters on performance of LNG-FPSO Loading system

5. Kurle, Y.M.; Wang, S.; Xu, Q. 2017, Dynamic simulation of LNG loading, generation, and recovery at LNG exporting terminals. Comput. Chem. Eng., 2017, vol. 97, pp. 47-58

6. IACS. LNG Bunkering Guidelines. IACS Rec. 2016. No. 142.

7. Sharafian, A.; Herrera, O.E.; Merida, W. 2016, Performance analysis of liquefied natural gas storage tanks inrefueling stations. J. Nat. Gas. Sci. Eng. 2016, vol. 36, pp. 496-509.

8. Hyunyong Lee, JunghoChoi ,Inchul Jung, Sangick Lee, Sangdeuk Yoon, Borim Ryu and Hokeun Kang, Effect of Parameters on Vapor Generation inShip-to-Ship Liquefied Natural Gas Bunkering.

REFERENCES

1. IMO. Studies on the fessibility and use of as a fuel for shipping. Air Pollut. Energy Effic. Stud., 2016.

2. Li Y. Dynamic optimization of the Boil-Off Gas fluctuations at an LNG receiving terminal. J. Nat. Gas. Sci. Eng., 2016, vol. 30, pp. 322-330.

3. Benito A. Accurate determination of LNG quality unloaded in receiving terminals: an innovative approach. Proc. of Int. Gas. Union World Gas. Conf., 2009, pp. 4627-4646.

4. Yan G. Gu Y. Effect of parameters on performance of LNG-FPSO Loading system.

5. Kurle Y.M., Wang, S., Xu, Q. Dynamic simulation of LNG loading, generation, and recovery at LNG exporting terminals. Comput. Chem. Eng., 2017, vol. 97, pp. 47-58.

6. IACS. LNG bunkering guidelines. IACS Rec., 2016, no. 142.

7. Sharafian, A., Herrera O.E., Merida W. Performance analysis of liquefied natural gas storage tanks in refueling stations. J. Nat. Gas. Sci. Eng., 2016, vol. 36, pp. 496-509.

8. Hyunyong Lee, Jungho Choi, Inchul Jung, Sangick Lee, Sangdeuk Yoon, Borim Ryu and Hokeun Kang, Effect of Parameters on Vapor Generation in Ship-to-Ship Liquefied Natural Gas Bunkering.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Лазарев Дмитрий Михайлович, магистр, Морской государственный Dmitriy M. Lazarev, master, Admiral G.I. Nevelskoy Maritime State университет имени адмирала Г.И. Невельского. University.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.