CC BY
200
Сжиженный природный газ
\\\\\\\\\\\\\\\
\
Регазификация СПГ
I
А.Э. Сафаров, начальник сектора конструирования криогенного оборудования ООО «Мониторинг Вентиль и Фитинг» (MV&F)
Из всего добываемого в мире природного газа в настоящее время более 26 % сжижается и транспортируется в жидком виде. Сжиженный природный газ (СПГ) - самый экологически чистый и безопасный вид топлива из массово используемых. СПГ получают из природного газа путём сжатия, очистки от примесей с последующим охлаждением. При сжижении природный газ уменьшается в объёме примерно в 600 раз. Сжиженный природный газ удобен для хранения и транспортировки. СПГ является перспективным энергоносителем и обеспечивает экономическую и экологическую эффективность по отношению к другим видам топлива.
Ключевые слова: сжиженный природный газ, регазификация СПГ, регазификационный терминал.
трасль сжиженного природного газа развивается в мире возрастающими темпами. При расстоянии транспортировки более чем в 2500 км СПГ может конкурировать по цене с трубопроводным газом. По сравнению с трубопроводами рынок СПГ обладает гибкостью и мобильностью, имеет преимущества модульного наращивания поставок, а также снимает в ряде случаев проблемы пересечения границ. Рост рынка СПГ многократно превышает перспективы роста рынка трубопроводного природного газа (рис. 1).
Для России развитие рынка СПГ -весьма актуальный и перспективный вопрос, связанный, в первую очередь, со снабжением топливом удалённых территорий, к которым можно отнести Калининградскую область и арктические регионы. Развитие некоторых отдалённых территорий России без СПГ просто невозможно. СПГ для России -это также бесспорный высокопотенциальный экспортный ресурс.
Сжиженный природный газ в жидком виде никто не использует. Ожижение необходимо исключительно для транспортировки, накопления и хранения. В любом случае перед применением сжиженный природный газ регазифицируют, и он используется конечными потребителями в виде топлива в привычном для всех газообразном виде при температуре окружающей среды. Использование сжиженного природного газа позволяет следующее:
• газифицировать коммунальные и промышленные объекты, удалённые от магистральных или распределительных трубопроводов;
Рис. 1. Прогноз спроса на СПГ
• создать топливный резерв у потребителя для покрытия нагрузок в пиковый период;
• использовать СПГ на различных видах транспорта в качестве моторного топлива; 53
• получить тепловую и электрическую энергию, а также промышленный холод. Итак, в качестве топлива природный газ используется только в газообразном состоянии, поэтому процесс регазификации СПГ является ключевым буквально для каждого практического применения. Регазификация СПГ - технологический процесс по переводу сжиженного природного газа в газообразное состояние при использовании энергии окружающей среды: атмосферного воздуха или морской воды. Регазификация СПГ на небольших и средних станциях чаще всего осуществляется в атмосферных испарителях, а на крупных морских терминалах -в теплообменниках с морской водой. После регазификации СПГ превращается в газ и становится пригодным для обычного использования - подачи по трубопроводам потребителям или для заправки в газовые баллоны.
Первой страной, построившей терминал по регазификации и начавшей в 1964 году импорт СПГ, стала Великобритания. На данный момент количество регазификационных СПГ-терминалов достигло 125, ещё 20 строятся. Крупнейшими импортёрами СПГ в мире являются Япония, Южная Корея, Испания, Китай и Индия. Наибольший объём экспорта СПГ обеспечивают Катар, Малайзия, Индонезия, Австралия, Алжир и республика Тринидад и Тобаго. Самым мощным терминалом по объёму регазификации (38 млн т/год) является Incheon LNG Terminal (Южная Корея), его хранилища вмещают 2,88 млн кубометров. Терминал Zhuhai LNG Terminal (КНР) имеет наибольший объём хранилища -6,4 млн кубометров, его мощности позволяют регазифицировать 3,5 млн т/год.
В зависимости от необходимого рабочего давления на выходе строят регазифи-кационные станции СПГ среднего или высокого давления. Станции среднего давления (0,6...1,6 МПа) используются для выдачи газа в трубопроводы, на коммунальные и промышленные объекты. Рабочее давление в трубопроводе совпадает с рабочим давлением криогенного сосуда. Если необходимо проводить заправку автотранспорта или баллонов высокого давления, используются станции высокого давления (20.30 МПа). На станции высокого давления дополнительно устанавливают криогенный поршневой насос, испаритель высокого давления и блок аккумуляторов газа высокого давления. Возможно совмещение и одновременное использование запаса СПГ из хранилища на выдачу газа как со средним, так и с высоким давлением. Основное оборудование регазификационного терминала включает:
• устройство слива СПГ;
• ёмкость хранения СПГ;
• атмосферный испаритель;
• электрический подогреватель газа во взрывозащищённом исполнении;
• газовый регулирующий щит;
• блок аккумуляторов газа;
• насосный агрегат;
• систему автоматики;
• системы безопасности.
Ниже показаны станции регазификации СПГ (рис. 2, 3).
Принцип работы станции по регазификации СПГ мало зависит от размеров и назначения, различаются только технические характеристики оборудования в зависимости от производительности.
■^СоцияО^
Рис. 2. Станция регазификации СПГ для подогрева воздуха в вентиляционно-калориферных установках, оснащённых оборудованием MV&F (криогенный центробежный насосный агрегат во взрывозащищённом исполнении и испарители подъёма давления)
г
Рис. 3. Станция регазификации СПГ производства MV&F для заправки автомобилей КПГ
Компания «Мониторинг Вентиль и Фитинг» (MV&F) имеет опыт разработки и выпуска оборудования для работы с СПГ с применением самой современной технологии и богатого мирового опыта. Рассмотрим описание работы станции регазификации СПГ с применением оборудования, выпускаемого MV&F.
СПГ доставляется железнодорожным, автомобильным или морским транспортом в специальных ёмкостях и переливается в стационарный резервуар станции. Для хранения и перевозки СПГ компания предлагает криогенные ёмкости производства Worthington Industries. В ассортименте имеются стандартные и специальные сосуды для хранения, а также полуприцепы и ISO-контейнеры для транспортировки криогенных продуктов.
Перекачивание происходит по трубопроводу или металлорукаву. В зависимости от требований по теплопритокам из окружающей среды к криогенной жидкости металлорукава могут быть без изоляции, с наружной изоляцией из современных газонаполненных теплоизоляционных материалов и с экранно-вакуумной изоляцией. Компания «Мониторинг Вентиль и Фитинг» (MV&F) предлагает метал-лорукава и трубопроводы всех этих типов.
Наиболее совершенным типом криогенной теплоизоляции является экранно-вакуумная (многослойно-вакуумная, слоисто-вакуумная) теплоизоляция. Это двустенная конструкция с необходимым количеством слоёв теплоизоляции и с отвакуумирован-ным пространством между оболочками. На внешней оболочке имеется клапан для вакуумирования, который обычно одновременно служит и защитным устройством, предохраняющим наружный кожух от повышения давления во избежание рисков разгерметизации внутреннего трубопровода.
Для ускорения процесса перелива и исключения потерь газа за счёт сброса в атмосферу избыточного давления из резервуара используют криогенные центробежные насосы. Криогенные центробежные насосные агрегаты (рис. 4, 5) предназначены для перекачивания СПГ из транспортных автоцистерн в стационарные резервуары, находящиеся под избыточным давлением. Компания MV&F выпускает насосные агрегаты на базе насосов мирового лидера в этой области - компании ACD. Всё оборудование насосного агрегата смонтировано на единой раме, используется взрывозащи-щённое и искробезопасное оборудование.
Собственно, для газификации сжиженный природный газ подаётся из резервуара в атмосферные испарители - сердце любой станции регазификации. Для работы атмосферному испарителю не требуется топливо или электричество, используются теплопритоки из окружающей среды благодаря развитой поверхности теплообмена. Испарители не имеют движущихся частей, что повышает надёжность и минимизирует затраты на обслуживание. Кроме того, не происходит выделения углекислого газа или других вредных выбросов в отличие от систем, основанных на сжигании топлива.
Рис. 4. Криогенный центробежный насосный агрегат MV&F во взрывозащищённом исполнении с двумя насосами ACD
Рис. 5. Станция регазификации среднего давления. Процесс перекачивания СПГ из транспортного резервуара в стационарный с использованием криогенного центробежного насосного агрегата MV&F во взрывозащищённом исполнении
■^СОЦИЯО^
Сжиженный природный газ
\\\\\\\\\\\\\\\
\
56
Рис. 6. Атмосферный испаритель подъёма давления СПГ производства MV&F
Для повышения производительности на испарителе специальной конструкции может быть установлен блок принудительной конвекции. Температура газа после испарителей на 10...20 °С ниже температуры окружающей среды. Компания MV&F обладает собственными ресурсами по производству атмосферных испарителей среднего давления (до 4 МПа) различной конфигурации и типов, имеется широкий ряд стандартных моделей продукционных испарителей и испарителей подъёма давления (рис. 6, 7).
Если потребителю требуется ком-примированный природный газ (КПГ) высокого давления (20.30 МПа) для заправки автомобилей, передвижных автомобильных газовых заправщиков (ПАГЗ) или баллонов, то между ёмкостью и атмосферным испарителем устанавливается криогенный поршневой насосный агрегат (рис. 8). Производство таких насосных агрегатов локализовано в компании с использованием поршневых насосов ведущего производителя в области разработки и изготовления такого оборудования - компании ACD. Насосные агрегаты укомплектованы всем необходимым основным и вспомогательным оборудованием для безопасной и эффективной работы.
При производстве КПГ из СПГ применяют атмосферные испарители (рис. 9) высокого давления, которые изготавливаются из биметаллических труб. В производственной программе MV&F есть модели испарителей как с естественной, так и с принудительной конвекцией воздуха.
В холодное время года природный газ дополнительно подогревается до требуемой температуры при помощи электрических подогревателей (ТЭН). Подогрев осуществляют как прямым контактом ТЭН со средой, так и через промежуточный теплоноситель. Электрические взрывозащищённые нагреватели производства MV&F отличаются качеством исполнения самого высокого уровня. Используются комплектующие и материалы лучших поставщиков. Благодаря этому нагреватели MV&F имеют высокую надёжность и продолжительный срок эксплуатации. Соответствие нагревателей Техническим регламентам Таможенного союза подтверждается сертификатами.
В случае использования потребителем газа высокого давления необходимо дополнительно установить блок аккумуляторов газа (БАГ) для сглаживания пиковых нагрузок. БАГ используется в качестве ресивера природного газа между
Рис. 7. Атмосферные продукционные испарители СПГ среднего давления производства MV&F в составе станции ре-газификации (Томская область)
Рис. 8. Криогенный поршневой насосный агрегат MV&F высокого давления во взры-возащищённом исполнении в составе мобильной СКПГ-станции
Рис. 9. Оборудование производства MV&F (БАГ, атмосферный испаритель с секцией естественной и принудительной конвекции, нагреватель электрический во взры-возащищённом исполнении) в составе мобильной СКПГ-станции
криогенным насосом и блоком регулировки газа или потребителем, также он может использоваться как источник газа в случае отсутствия СПГ в хранилище. Компания производит БАГи на основе облегчённых стальных баллонов производства Worthington Industries.
Число баллонов, схема их подключения и комплектация арматурой выполняются в соответствии с требованиями заказчика (рис. 10).
На последнем этапе газ поступает в заправочную КПГ-колонку или на газовый регулирующий щит, где редуцируется до рабочего давления. Там же осуществляется контроль выходных параметров газа, таких как температура и рабочее давление. Компания MV&F имеет большой опыт производства газовых щитов различных типов и конфигурации.
Всё оборудование MV&F соответствует российским стандартам, о чём свидетельствуют декларации и сертификаты Таможенного союза. Также специалистами компании обеспечивается сборка, комплексные испытания, гарантийное, постгарантийное и сервисное обслуживание всего выпускаемого оборудования. Накопленный в компании «Мониторинг Вентиль и Фитинг» практический опыт конструирования и изготовления самых разнообразных систем и установок поможет создавать и эксплуатировать самое надёжное и самое экономичное оборудование.
I »
ЛЕТ С ВАМИ
57
Рис. 10. БАГ производства MV&F
"^СОциЯО^
