развитие морского транспорта для перевозки сжиженного природного газа
Транспортировка морем сжиженного природного газа всегда была только небольшой частью всей индустрии природного газа, которая требует больших вложений в разработку газовых месторождений, заводов по сжижению, грузовых терминалов и хранилищ. Как только первые суда для перевозки сжиженного природного газа были построены, и показали себя достаточно надежно, то изменения в их конструкции и возникающие отсюда риски были нежелательны, как для покупателей, так и для продавцов, которые были основными лицами консорциумов.
Судостроители и судовладельцы также не проявляли особой активности. Количество верфей, строящих для перевозки сжиженного природного газа невелико, хотя недавно Испания и Китай заявили о своих намерениях начать строительство.
Однако ситуация на рынке сжиженного природного газа изменилась и продолжает изменяться очень быстро. Появилось много желающих попробовать себя в этом бизнесе.
В начале 1950-х годов развитие техники сделало возможным морскую транспортировку сжиженного природного газа на большие расстояния. Первым судном для перевозки сжиженного природного газа стал переоборудованный сухогруз «Marlin Hitch », постройки 1945 года, в котором свободно стояли алюминиевые танки с внешней теплоизоляцией из бальсы. был переименован в «Methane Pioneer » и в 1959 году совершил свой первый рейс с 5000 куб. метров груза из США в Великобританию. Несмотря на то, что вода, проникшая в трюм, намочила бальсу, судно работало довольно долго, пока не стало использоваться как плавучее хранилище.
первый в мире газовоз «Methane Pioneer»
В 1969 году, первое специальное судно для сжиженного природного газа было построено в Великобритании для осуществления рейсов из Алжира в Англию, которое получило название «Methane Princess ». Газовоз имел алюминиевые танки, паровую турбину, в котлах которой можно было утилизировать выкипевший метан.
газовоз «Methane Princess»
Технические данные первого в мире газовоза «Methane Princess»:
Построено в 1964 году на верфи «Vickers Armstong Shipbuilders
» для компании-оператора «Shell Tankers U.K.
»;
Длина - 189 м;
Ширина - 25 м;
Силовая установка - паровая турбина, мощностью 13750 л.с.;
Скорость - 17,5 узлов;
Грузовместимость - 34500 куб. м метана;
Размеры газовозов с тех пор изменились незначительно. В первые 10 лет коммерческой деятельности, они увеличились с 27500 до 125000 куб. м и в дальнейшем выросли до 216000 куб. м. Первоначально, сжигаемый газ обходился судовладельцам бесплатно, так как из-за отсутствия УПСГ его надо было выбрасывать в атмосферу, а покупатель был одной из сторон консорциума. Доставить как можно больше газа, не было основной целью, как сегодня. Современные контракты, включают стоимость сожженного газа, и это ложится на плечи покупателя. По этой причине, использование газа как топлива или его сжижение стали основными причинами новых идей в судостроении.
конструкция грузовых танков газовозов
газовоз
Первые суда для перевозки сжиженного природного газа имели грузовые танки типа Conch, но они не получили широкого распространения. Всего было построено шесть судов с этой системой. Она базировалась на призматических самоподдерживающих танках, сделанных из алюминия с изоляцией из бальсы, которая в дальнейшем была заменена полиуретановой пеной. При строительстве судов большого размера до 165000 куб. м, грузовые танки хотели сделать из никелевой стали, но эти разработки так и не воплотились в жизнь, так как были предложены более дешевые проекты.
Первые мембранные емкости (танки) были построены на двух судах-газовозах в 1969 году. Одна была выполнена из стали толщиной 0,5 мм, а другая из рифленой нержавеющей стали толщиной 1,2 мм. В качестве изоляционного материала использовался перлит и ПВХ блоки для нержавеющей стали. Дальнейшее развитие в процессе изменило конструкцию танков. Изоляция была заменена на бальсу и фанерные панели. Также уже отсутствовала и вторая мембрана из нержавеющей стали. Роль второго барьера играл триплекс из алюминиевой фольги, который покрывался стеклом с обеих сторон для прочности.
Но наибольшую популярность получили танки типа «MOSS». Сферические емкости этой системы были заимствованы у судов перевозящих нефтяные газы и очень быстро получили распространение. Причинами такой популярности являются самоподдерживающаяся дешевая изоляция и постройка отдельно от судна.
Недостатком сферического танка является необходимость охлаждать большую массу алюминия. Норвежская компания «Moss Maritime » разработчик танков типа «MOSS», предложила заменить внутреннюю изоляцию емкости полиуретановой пеной, но это пока не воплощено в жизнь.
До конца 1990 годов, конструкция «MOSS» была доминирующей в строительстве грузовых танков, но в последние годы, в связи с изменением цен, почти две трети заказанных газовозов имеют мембранные танки.
Мембранные танки строятся только после спуска на воду. Это достаточно дорогая технология, а также занимает довольно длительное время постройки 1,5 года.
Так как основными задачами судостроения на сегодняшний день являются увеличение грузовместимости при неизменных размерах корпуса и уменьшение стоимости изоляции, в настоящее время для судов, перевозящих сжиженный природный газ, применяются три основных вида грузовых танков: сферический тип танка «MOSS», мембранный тип системы «Газ Транспорт № 96» и мембранный танк системы «Технигаз Mark III». Разработана и внедряется система «CS-1», которая является комбинацией вышеуказанных мембранных систем.
сферические танки типа MOSS
мембранные танки типа Технигаз Mark III на газовозе «LNG Lokoja»
Конструкция танков зависит от расчетного максимального давления и минимальной температуры. Встроенные танки - являются структурной частью корпуса судна и испытывают те же нагрузки, что и корпус газовоза .
Мембранные танки - не самоподдерживающие, состоят из тонкой мембраны (0,5-1,2 мм), которая поддерживается через изоляцию, приспособленной к внутреннему корпусу. Термальные нагрузки компенсируются качеством металла мембраны (никель, сплавы алюминия).
транспортировка сжиженного природного газа (СПГ)
Природный газ, это смесь углеводородов, которая после сжижения образует чистую без цвета и запаха жидкость. Такой СПГ как правило транспортируется и хранится при температуре близкой к точке его кипения около -160С°.
В реальности состав СПГ различен и зависит от источника его происхождения и процесса сжижения, но основной компонент это конечно метан. Другими составляющими могут быть, - этан, пропан, бутан, пентан и возможно небольшой процент азота.
Для инженерных расчетов, конечно, берутся физические свойства метана, но для передачи, когда требуется точный подсчет тепловой ценности и плотности, - учитывается реальный композитный состав СПГ.
Во время морского перехода , тепло передается СПГ через изоляцию танка, вызывая испарение части груза, так называемое выкипание. Состав СПГ изменяется за счет выкипания, так как более легкие компоненты, имеющие низкую температуру кипения, испаряются первыми. Поэтому, выгружаемый СПГ имеет большую плотность, чем тот, который грузился, ниже процент содержания метана и азота, но выше процент содержания этана, пропана, бутана и пентана.
Предел воспламеняемости метана в воздухе приблизительно от 5 до 14 процентов по объему. Для уменьшения этого предела, перед началом погрузки воздух удаляется из танков при помощи азота до содержания кислорода 2 процента. В теории, взрыв не произойдет, если содержание кислорода в смеси ниже 13 процентов по отношению к процентному содержанию метана. Выкипевший пар СПГ легче, чем воздух при температуре -110С°, и зависит от состава СПГ. В связи с этим, пар будет устремляться вверх над мачтой и быстро рассеиваться. Когда холодный пар смешан с окружающим воздухом, смесь пар/воздух будет хорошо видна как белое облако из-за конденсации влаги в воздухе. Обычно принято считать, что предел воспламеняемости смеси пар/воздух не распространяется слишком далеко за пределы этого белого облака.
заполнение грузовых танков природным газом
газоперерабатывающий терминал
Перед погрузкой, производится замена инертного газа на метан, так как при охлаждении, углекислый газ, входящий в состав инертного газа замерзает при температуре -60С° и образует белый порошок, который забивает форсунки, клапана и фильтры.
Во время продувки инертный газ замещается теплым газообразным метаном. Это делается для того, чтобы удалить все замерзающие газы и закончить процесс осушки танков.
СПГ подается с берега через жидкостной манифолд, где он поступает в зачистную линию. После чего он подается на испаритель СПГ и газообразный метан при температуре +20С° поступает по паровой линии наверх грузовых танков.
Когда 5 процентов метана определится на входе в мачту, выходящий газ направляется через компрессоры на берег или на котлы через линию сжигания газа.
Операция считается завершенной, когда содержание метана, замеренное наверху грузовой линии, превысит 80 процентов от объема. После заполнения метаном, грузовые танки охлаждаются.
Операция охлаждения начинается сразу же после операции заполнения метаном. Для этого использует СПГ подаваемый с берега.
Жидкость поступает через грузовой манифолд на линию распыла, и затем в грузовые танки. Как только охлаждение танков закончено, жидкость переключается на грузовую линию для ее охлаждения. Охлаждение танков считается законченным, когда средняя температура, за исключением двух верхних датчиков, каждого танка достигает - 130С° или ниже.
При достижении этой температуры и наличии уровня жидкости в танке, начинается погрузка. Пар, образующийся во время охлаждения возвращается на берег при помощи компрессоров или самотеком через паровой манифолд.
отгрузка газовозов
Перед стартом грузового насоса, сжиженным природным газом заполняются все выгрузные колонны. Это достигается при помощи насоса зачистки. Цель этого заполнения, - избежание гидравлического удара. Затем согласно руководства по грузовым операциям производится последовательность запуска насосов и очередность выгрузки танков. При выгрузке поддерживается достаточное давление в танках, чтобы избежать кавитации и иметь хорошее всасывание на грузовых насосах. Это достигается подачей пара с берега. При невозможности с берега подавать пар на судно, необходимо запустить судовой испаритель СПГ. Остановка выгрузки производится на заранее рассчитанных уровнях с учетом остатка, необходимого для охлаждения танков до прихода в порт погрузки.
После остановки грузовых насосов осушается линия выгрузки, и прекращается подача пара с берега. Продувка берегового стендера осуществляется при помощи азота.
Перед отходом продувается паровая линия азотом до содержания метана на уровне не более 1 процента от объема.
система защиты газовозов
Перед вводом в эксплуатацию судна-газовоза , после докования или длительной стоянки, грузовые танки осушают. Это делается для того, чтобы избежать формирования льда при охлаждении, а также избежать образования агрессивных веществ, в случае если влага соединится с некоторыми компонентами инертного газа, такими как окислы серы и азота.
танк газовоза
Осушка танков производится сухим воздухом, который производит установка инертного газа без процесса сжигания топлива. Эта операция занимает около 24 часов для уменьшения точки росы до - 20С. Эта температура поможет избежать формирования агрессивных агентов.
Современные танки газовозов сконструированы с минимальным риском плескания груза. Судовые танки сконструированы так, чтобы ограничить силу удара жидкости. Они также обладают значительным запасом прочности. Тем не менее, экипаж всегда помнит о потенциальном риске плескания груза и возможном повреждении танка и оборудования в нем.
Для избежания плескания груза, поддерживается нижний уровень жидкости не более 10 процентов от длины танка, а верхний уровень не менее 70 процентов от высоты танка.
Следующая мера для ограничения плескания груза, это ограничение движение газовоза (качка) и те условия, которые генерируют плескание. Амплитуда плескания зависит от состояния моря, крена и скорости судна.
дальнейшее развитие газовозов
строящийся танкер для перевозки СПГ
Судостроительная компания «Kvaerner Masa-Yards » начала производство газовозов типа «Moss», которые значительно улучшили экономические показатели и стали почти на 25 процентов экономичнее. Новое поколение газовозов позволяет увеличить грузовое пространство с помощью сферических расширенных танков, не сжигать испарившийся газ, а сжижать его при помощи компактной УПСГ и значительно экономить топливо, используя дизель-электрическую установку.
Принцип работы УПСГ состоит в следующем: метан сжимается компрессором и посылается прямо в так называемый «холодный ящик», в котором газ охлаждается при помощи закрытой рефрижераторной петли (цикл Брайтона). Азот является рабочим охлаждающим агентом. Грузовой цикл состоит из компрессора, пластинчатого криогенного теплообменника, отделителя жидкости и насоса для возврата метана.
Испарившийся метан, удаляется из танка обыкновенным центробежным компрессором. Пар метана сжимается до 4,5 бара и охлаждается при этом давлении приблизительно до температуры - 160С° в криогенном теплообменнике.
Этот процесс конденсирует углеводороды в жидкое состояние. Фракция азота, присутствующая в паре не может быть сконденсирована при этих условиях и остается в виде газовых пузырьков в жидком метане. Следующая фаза сепарации происходит в отделителе жидкости, откуда жидкий метан сбрасывается в танк. В это время газообразный азот и частично пары углеводорода сбрасывается в атмосферу или сжигается.
Криогенная температура создается внутри «холодного ящика» методом циклического сжатия - расширения азота. Газообразный азот с давлением 13,5 бара сжимается до 57 бар в трехступенчатом центробежном компрессоре и при этом охлаждается водой после каждой ступени.
После последнего охладителя, азот идет в «теплую» секцию криогенного теплообменника, где он охлаждается до -110С°, и затем расширяется до давления 14,4 бар в четвертой ступени компрессора - расширителе.
Газ покидает расширитель с температурой около -163С° и затем поступает в «холодную» часть теплообменника, где он охлаждает и сжижает пар метана. Азот затем идет через «теплую» часть теплообменника, перед тем как поступить на всасывание в трехступенчатый компрессор.
Азотный, компрессорно-расширительный блок, является четырехступенчатым интегрированным центробежным компрессором с одной расширительной ступенью и способствует компактности установки, уменьшению стоимости, улучшению контроля охлаждения и снижению потребления энергии.
Итак, если кто-то желает на газовоз оставляйте свое резюме и как говориться: «Семь футов под килем ».
Эффективность морских перевозок российского СПГ может быть существенно увеличена благодаря применению новейших технологических разработок.
Выход России на мировой рынок СПГ совпал с появлением усовершенствованных технологий морской транспортировки сжиженного газа. В строй вошли первые суда-газовозы и приемные терминалы нового поколения, способные значительно сократить стоимость перевозки СПГ. Компания «Газпром» имеет уникальную возможность создать свою систему транспортировки сжиженного газа, используя новейшие достижения в этой области, и получить преимущества перед конкурентами, которым потребуется длительное время для технического перевооружения.
Учесть передовые тенденции
Запуск первого в России завода СПГ на Сахалине, подготовка к
строительству еще более крупного производства на базе
Штокмановского месторождения и разработка проекта завода СПГ на
Ямале, включают морские перевозки сжиженного газа в список
критически важных для нашей страны технологий. Это делает
актуальным анализ последних тенденций в развитии морского
транспорта СПГ, с тем, чтобы в разработку отечественных проектов
закладывались не только существующие, но и перспективные
технологии.
Из реализованных в последние годы проектов можно выделить следующие
направления в повышении эффективности морских перевозок СПГ:
1. Увеличение вместимости LNG-танкеров;
2. Увеличение доли судов с танками мембранного типа;
3. Использование в качестве судовой энергетической установки
дизельных двигателей;
4. Появление глубоководных LNG-терминалов.
Увеличение вместимости LNG-танкеров
На протяжении более чем 30-ти лет, максимальная вместимость
LNG-танкеров не превышала 140-145 тыс. куб. м, что эквивалентно
грузоподъемности 60 тыс. т СПГ. В декабре 2008 года в строй был
введен LNG-танкер Mozah (Рис. 1), типа Q-Max, головной в серии из
14-ти судов, вместимостью 266 тыс. куб. м. По сравнению с
крупнейшими существующими судами, его вместимость больше на 80%.
Одновременно с постройкой танкеров типа Q-Max, на южнокорейских
верфях были размещены заказы на строительство 31-го судна типа
Q-Flex, вместимостью по 210-216 тыс. куб. м, что почти на 50%
больше, чем у существующих судов.
По информации компании Samsung Heavy Industries, на верфи которой
был построен Mozah, в обозримом будущем вместимость LNG-танкеров не
превысит 300 тыс. куб. м, что связано с технологическими
сложностями их постройки. Однако, увеличение вместимости судов
типов Q-Max и Q-Flex достигнуто только за счет роста длины и ширины
корпуса, при сохранении стандартной для крупных LNG-танкеров осадки
в 12 метров, что определяется глубинами у существующих терминалов.
В ближайшее десятилетие появится возможность эксплуатировать
газовозы с осадкой 20-25 м, что позволит увеличить вместимость до
350 тыс. куб. м и повысить ходовые качества за счет улучшения
гидродинамических обводов корпуса. Это также сократит стоимость
строительства, так как большие по вместимости танкеры можно будет
строить без увеличения размера доков и стапелей.
При организации экспорта СПГ из России необходимо оценить
возможность использования судов увеличенной вместимости. Постройка
судов вместимостью 250-350 тыс. куб. м позволит сократить удельные
затраты на транспортировку российского газа и получить конкурентное
преимущество на зарубежных рынках.
Увеличение доли мембранных танкеров
В настоящее время на LNG-танкерах используются два основных типа
грузовых танков (резервуаров, в которых перевозится СПГ): вкладные
сферические (система Kvaerner-Moss) и встроенные призматические
мембранные (система Gas Transport - Technigas) . Вкладные
сферические танки имеют толщину 30-70 мм (экваториальный пояс - 200
мм) и изготавливаются из алюминиевых сплавов. Они устанавливаются
(«вкладываются») в корпус танкера без соединения с корпусными
конструкциями, опираясь на днище корабля через специальные опорные
цилиндры. Призматические мембранные танки имеют форму, близкую к
прямоугольной. Мембраны изготавливаются из тонкого (0.5-1.2 мм)
листа легированной стали либо инвара (сплав железо-никель) и
являются лишь оболочкой, в которую загружается сжиженный газ. Все
статические и динамические нагрузки через слой теплоизоляции
передаются на корпус судна. Безопасность требует наличия основной и
вторичной мембраны, обеспечивающей сохранность СПГ на случай
повреждения основной, а также двойного слоя теплоизоляции - между
мембранами и между вторичной мембраной и корпусом корабля.
При вместимости танкера до 130 тыс. куб. метров использование
сферических танков более эффективно, чем мембранных, в диапазоне
130-165 тыс. куб. м их технико-экономические характеристики
примерно равны, при дальнейшем увеличении вместимости использование
мембранных танков становится предпочтительным.
Мембранные танки примерно вдвое легче, чем сферические, их форма
позволяет использовать корпусное пространство корабля с
максимальной эффективностью. Благодаря этому, мембранные танкеры
имеют меньшие размеры и водоизмещение в расчете на единицу
грузоподъемности. Они дешевле при постройке и экономичнее в
эксплуатации, в частности, за счет более низких портовых сборов и
платы за проход через Суэцкий и Панамский каналы.
В настоящее время, танкеров со сферическими и мембранными
резервуарами примерно поровну. Благодаря росту вместимости, в
ближайшем будущем мембранные танкеры будут преобладать, среди
строящихся и планируемых к постройке судов их доля около 80% .
Применительно к российским условиям, важной особенностью судов
является возможность эксплуатации в арктических морях. По мнению
специалистов, сжатия и ударные нагрузки, возникающие при
преодолении ледовых полей, опасны для мембранных танкеров, что
делает рискованным их эксплуатацию в тяжелых ледовых условиях.
Производители мембранных танкеров утверждают обратное, приводя
расчеты, что мембраны, особенно гофрированные, обладают высокой
деформативной податливостью, что исключает их разрыв даже при
значительном повреждении корпусных конструкций. Однако нельзя
гарантировать, что мембрана не будет пробита элементами этих самых
конструкций. Кроме того, судно с деформированными танками, даже
сохранившими герметичность, не может быть допущено к дальнейшей
эксплуатации, а замена части мембран требует длительного и
дорогостоящего ремонта. Поэтому, проекты ледовых LNG-танкеров
предусматривают применение вкладных сферических танков, нижняя
часть которых отстоит на значительном удалении от ватерлинии и
подводной части борта.
Необходимо рассмотреть возможность постройки мембранных танкеров
для вывоза СПГ с Кольского полуострова (Териберка). Для завода СПГ
на Ямале, по всей видимости, могут быть использованы только суда со
сферическими танками.
Применение дизелей и бортовых установок по сжижению газа
Особенностью судов новых проектов стало применение в качестве
главных двигателей дизельных и дизель-электрических установок,
более компактных и экономичных, чем паровые турбины. Это позволило
существенно сократить расход топлива и уменьшить размеры машинного
отделения. До недавнего времени, LNG-танкеры оснащались
исключительно паротурбинными установками, способными утилизировать
испаряющийся из резервуаров природный газ. Сжигая испарившийся газ
в паровых котлах, турбинные LNG-танкеры покрывают до 70%
потребности в топливе.
На многих судах, в том числе типов Q-Max и Q-Flex, проблема
испарения СПГ решена за счет размещения на борту установки для
сжижения газа. Испарившийся газ вновь сжижается и возвращается в
резервуары. Бортовая установка для повторного сжижения газа заметно
удорожает LNG-танкер, но на линиях значительной протяженности ее
применение считается оправданным.
В перспективе, проблема может быть решена за счет снижения
испаряемости. Если для судов, построенных в 1980-х гг., потери на
испарение СПГ составляли 0.2-0.35% от объема груза в сутки, то на
современных судах это показатель ниже примерно вдвое - 0.1-0.15% .
Можно ожидать, что в ближайшее десятилетие уровень потерь на
испаряемость будет снижен еще в два раза.
Можно предположить, что в условиях ледового плавания LNG-танкера,
оснащенного дизельным двигателем, наличие бортовой установки по
сжижению газа является необходимым, даже при сниженном уровне
испаряемости. При плавании в ледовых условиях, полная мощность
двигательной установки будет использоваться только на части
маршрута и в этом случае объем испарившегося из резервуаров газа
превысит возможности двигателей по его утилизации.
Новые танкеры для перевозки СПГ должны оснащаться дизельными
двигателями. Наличие бортовой установки для сжижения газа, по всей
видимости, будет целесообразно как при работе на наиболее
протяженных маршрутах, например, на восточное побережье США, так и
при челночных рейсах с полуострова Ямал.
Появление глубоководных LNG-терминалов
Первый в мире рейдовый терминал по приему и регазации СПГ, Gulf
Gateway, вошел в строй в 2005 году, став также первым терминалом,
построенным в США за последние 20 лет. Рейдовые терминалы
размещаются на плавучих сооружениях или искусственных островах, на
значительном удалении от береговой черты, нередко - за пределами
территориальных вод (так называемые оффшорные терминалы). Это
позволяет сократить сроки строительства, а также обеспечить
удаление терминалов на безопасное расстояние от береговых объектов.
Можно ожидать, что создание рейдовых терминалов в ближайшее
десятилетие значительно расширит возможности Северной Америки по
импорту СПГ. В США действует пять терминалов и существуют проекты
строительства еще примерно 40-ка, из них 1/3 - рейдовых.
Рейдовые
терминалы могут принимать суда со значительной осадкой.
Глубоководные терминалы, например, Gulf Gateway, вообще не имеют
ограничений по осадке судов, проекты других предусматривают осадку
до 21-25 м. В качестве примера, можно привести проект терминала
BroadWater. Терминал предлагается расположить в 150 км
северо-восточнее Нью-Йорка, в защищенном от волн проливе
Лонг-Айленд. Терминал будет состоять из небольшой каркасно-свайной
платформы, установленной на глубине 27 метров и плавучей установки
по хранению и регазации (Floating Storage and Regasification Unit -
FSRU), длиной 370 и шириной 61 метр, которая одновременно будет
служить причалом для LNG-танкеров с осадкой до 25 метров (Рис. 2 и
3) . Проекты ряда береговых терминалов также предусматривает
обработку судов с увеличенной осадкой и вместимостью 250-350 тыс.
куб. м.
Хотя далеко не все проекты новых терминалов будут реализованы, в
обозримом будущем большая часть СПГ будет ввозится в Америку через
терминалы, способные принимать LNG-танкеры с осадкой более 20 м. В
более отдаленной перспективе, аналогичные терминалы будут играть
заметную роль в Западной Европе и в Японии.
Постройка в Териберке отгрузочных терминалов, способных принимать
суда с осадкой до 25 м, позволит получить конкурентное преимущество
при экспорте СПГ в Северную Америку, а в перспективе и в Европу. В
случае реализации проекта завода СПГ на Ямале, мелководность
Карского моря у побережья полуострова исключает применение судов с
осадкой более 10-12 метров.
Выводы
Заказ сразу 45-ти сверхкрупных LNG-танкеров типов Q-Max и Q-Flex
изменил сложившиеся представления об эффективности морских
перевозок СПГ. По информации заказчика этих судов, Qatar Gas
Transport Company, увеличение единичной вместимости танкеров, а
также ряд технических усовершенствований, позволит сократить
затраты на транспортировку СПГ на 40%. Стоимость постройки судов, в
расчете на единицу грузоподъемности, на 25% ниже. В этих судах еще
не реализован весь набор перспективных технических решений, в
частности увеличенная осадка и улучшенная теплоизоляция танков.
Каким же будет «идеальный» LNG-танкер ближайшего будущего? Это
будет судно вместимостью 250-350 тыс. куб. м СПГ и осадкой более 20
м. Мембранные резервуары с улучшенной теплоизоляцией сократят
испаряемость до 0.05-0.08% от объема перевозимого СПГ в сутки, а
бортовая установка по сжижению газа практически полностью исключит
потери груза. Дизельная энергетическая установка обеспечит скорость
около 20 узлов (37 км/ч). Постройка еще более крупных судов,
обладающих всем комплексом перспективных технических решений,
позволит сократить стоимость перевозки СПГ вдвое по сравнению с
существующим уровнем, а затраты на постройку судов - на 1/3.
Снижение стоимости морских перевозок СПГ будет иметь следующие последствия:
1. СПГ получит дополнительные преимущества перед «трубным» газом.
Расстояние, на котором СПГ эффективнее трубопровода, сократится еще
на 30-40%, с 2500-3000 км до 1500-2000 км, а для подводных
трубопроводов - до 750-1000 км.
2. Увеличатся расстояния морских перевозок СПГ, логистические схемы
станут более сложными разнообразными.
3. У потребителей будет возможность диверсифицировать источники
СПГ, что увеличит конкуренцию на этом рынке.
Это станет значительным шагом на пути к формированию единого
глобального газового рынка, вместо двух существующих сегодня
локальных рынков СПГ - Азиатско-Тихоокеанского и Атлантического.
Дополнительный импульс к этому даст модернизация Панамского канала,
которую планируется завершить к 2014-2015 гг. Увеличение размеров
шлюзовых камер в канале с 305х33.5 м до 420х60 м, позволит
крупнейшим LNG-танкерам свободно перемещаться между двумя
океанами.
Увеличение конкуренции требует от России максимально использовать
новейшие технологии. Цена ошибки в этом вопросе будет крайне
высока. LNG-танкеры, в силу высокой стоимости, эксплуатируются по
40 и более лет. Заложив в транспортные схемы морально устаревшие
технические решения, «Газпром» на десятилетия вперед подорвет свои
позиции в конкурентной борьбе на рынке СПГ. Напротив, обеспечив
перевозки между глубоководным отгрузочным терминалом в Териберке и
рейдовыми терминалами в США с помощью крупнотоннажных судов с
увеличенной осадкой, российская компания превзойдет конкурентов из
Персидского залива по эффективности поставок.
Завод СПГ на Ямале не сможет использовать наиболее эффективные
LNG-танкеры в силу мелководности акватории и ледовых условий.
Лучшим решением, вероятно, станет фидерная система транспортировки,
с перевалкой СПГ через Териберку.
Перспективы широкого использования морских перевозок при экспорте
газа, ставит на повестку дня вопрос об организации строительства
LNG-танкеры в России, или хотя бы участия российских предприятий в
их постройке. В настоящее время, ни одно из отечественных
судостроительных предприятий не располагает проектами, технологиями
и опытом строительства таких судов. Более того, в России нет ни
одной верфи, способной строить крупнотоннажные суда. Прорывом в
данном направлении может стать приобретение группой российских
инвесторов части активов компании Aker Yards, распологающей
технологиями строительства LNG-танкеров, в том числе ледового
класса, а также верфями в Германии и на Украине, способными строить
крупнотоннажные суда.
|
Гранд Елена |
Al Gattara (тип Q-Flex) |
Mozah (тип Q-Max) |
|
|
Год постройки |
|||
|
Вместимость (брутто регистровых тонн) |
|||
|
Ширина (м) |
|||
|
Высота борта (м) |
|||
|
Осадка (м) |
|||
|
Объем танков (куб. м) |
|||
|
Тип танков |
сферические |
мембранные |
мембранные |
|
Кол-во танков |
|||
|
Двигательная установка |
паротурбинная |
дизельная |
Долгосрочная стратегия развития «Газпрома» предполагает освоение новых рынков и диверсификацию видов деятельности. Поэтому одной из ключевых задач компании сегодня является увеличение производства сжиженного природного газа (СПГ) и доли на рынке СПГ. Выгодное географическое положение России позволяет поставлять газ по всему миру. Растущий рынок Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР) в ближайшие десятилетия будет ключевым потребителем газа. Усилить позиции в АТР «Газпрому» позволят два дальневосточных СПГ-проекта — уже действующий «Сахалин-2 » и находящийся в стадии реализации «Владивосток-СПГ ». На страны атлантического региона нацелен другой наш проект — Балтийский СПГ . О том, как сжижают газ и транспортируют СПГ, мы расскажем в нашем фоторепортаже.
Первый и пока единственный в России завод по сжижению газа (завод СПГ) расположен на берегу залива Анива на юге Сахалинской области. Первую партию СПГ завод произвел в 2009 году. С тех пор в Японию, Южную Корею, Китай, Тайвань, Таиланд, Индию и Кувейт отправлено уже более 900 партий СПГ (1 стандартная партия СПГ = 65 тыс. тонн). Завод ежегодно производит более 10 млн тонн сжиженного газа и обеспечивает более 4% мировых поставок СПГ. Эта доля может вырасти — в июне 2015 года «Газпром» и Shell подписали Меморандум по реализации проекта строительства третьей технологической линии завода СПГ по проекту «Сахалин-2».
Оператором проекта «Сахалин-2» является компания Sakhalin Energy, доли в которой имеют «Газпром» (50% плюс 1 акция), Shell (27,5% минус 1 акция), Mitsui (12,5%) и Mitsubishi (10%). Sakhalin Energy ведет освоение Пильтун-Астохского и Лунского месторождений в Охотском море. На завод СПГ поступает газ Лунского месторождения.
Проделав путь длиной более 800 км — с севера острова на юг — газ приходит на завод по этой желтой трубе. Первым делом на газоизмерительной станции определяют состав и объем поступившего газа и отправляют его на очистку. Сырье перед сжижением надо избавить от примесей пыли, углекислого газа, ртути, сероводорода и воды, которая при сжижении газа превращается в лед.
Основной компонент СПГ — метан, которого в составе должно быть не менее 92%. Осушенный и очищенный сырьевой газ продолжает свой путь по технологической линии, начинается его сжижение. Этот процесс делится на два этапа — сначала газ охлаждают до −50 градусов, затем — до −160 градусов по Цельсию. После первой стадии охлаждения происходит отделение тяжелых компонентов — этана и пропана.
В результате этан и пропан отправляют на хранение в эти два резервуара (этан и пропан будут нужны на дальнейших стадиях сжижения).
Эти колонны — главный холодильник завода, именно в них газ становится жидким, охлаждаясь до −160 градусов. Сжижают газ по специально разработанной для завода технологии. Ее суть в том, что метан охлаждают с помощью хладагента ранее выделенного из сырьевого газа: этана и пропана. Процесс сжижения проходит при нормальном атмосферном давлении.
Сжиженный газ отправляют в два резервуара, где он также при атмосферном давлении хранится вплоть до его отгрузки на газовоз. Высота этих сооружений — 38 метров, диаметр — 67 метров, объем каждого резервуара — 100 тыс. кубометров. Резервуары имеют двустенную конструкцию. Внутренний корпус выполнен из хладостойкой никелевой стали, внешний — из предварительно напряженного железобетона. Полутораметровое пространство между корпусами заполнено перлитом (горная порода вулканического происхождения), он поддерживает необходимый температурный режим во внутреннем корпусе резервуара.
Экскурсию по заводу СПГ нам провел ведущий инженер предприятия Михаил Шиликовский. Он пришел в компанию в 2006 году, участвовал в завершении строительства завода, его запуске. Сейчас на предприятии работают две параллельные технологические линии, каждая из них производит до 3,2 тыс. кубометров СПГ в час. Разделение производства позволяет снизить энергозатратность процесса. По этой же причине газ охлаждают поэтапно.
В пятистах метрах от завода СПГ расположен терминал отгрузки нефти. Он устроен намного проще. Ведь здесь нефть, по сути, пережидает время отправки очередному покупателю. Нефть также поступает на юг Сахалина с севера острова. Уже на терминале она смешивается с газовым конденсатом, выделенным при подготовке газа к сжижению.
Хранится «черное золото» в двух таких резервуарах объемом по 95,4 тыс. тонн каждый. Резервуары снабжены плавающей крышей — если бы мы смотрели на них с высоты птичьего полета, увидели бы объем нефти в каждом из них. На полное заполнение резервуаров нефтью требуется около 7 дней. Поэтому отгрузка нефти производится раз в неделю (отгрузка СПГ — раз в 2-3 дня).
За всеми производственными процессами на заводе СПГ и нефтяном терминале внимательно следят с центрального пульта управления (ЦПУ). Камерами и датчиками оборудованы все производственные площадки. ЦПУ разделен на три части: первая отвечает за системы жизнеобеспечения, вторая контролирует системы безопасности, третья отслеживает производственные процессы. Контроль за сжижением газа и его отгрузкой лежит на плечах трех человек, каждый из которых в течение своей смены (она длится 12 часов) ежеминутно проверяет до 3 контрольных схем. В этой работе важна быстрота реакции и опыт.
Один из опытнейших людей здесь — малазиец Виктор Ботин (почему его имя и фамилия так созвучны с русскими он не знает сам, но говорит, что этот вопрос ему при знакомстве задает каждый). На Сахалине Виктор вот уже 4 года обучает молодых специалистов на симуляторах ЦПУ, но с реальными задачами. Обучение новичка длится полтора года, потом еще столько же тренер пристально следит за его работой «в поле».
А вот сотрудники лаборатории ежедневно исследуют не только образцы поступившего на производственный комплекс сырья и изучают состав отгружаемых партий СПГ и нефти, но и проверяют качество нефтепродуктов и смазочных материалов, которые используются как на территории производственного комплекса, так и за его пределами. На этом кадре вы видите, как техник-лаборант Альбина Гарифулина изучает состав смазочных материалов, которые будут использоваться на буровых платформах в Охотском море.
А это уже не исследования, а опыты с СПГ. Со стороны жидкий газ схож с простой водой, но быстро испаряется при комнатной температуре и настолько холодный, что работать с ним без специальных перчаток невозможно. Суть этого опыта в том, что любой живой организм замораживается при соприкосновении с СПГ. Хризантема, опущенная в колбу, полностью покрылась ледяной коркой всего за 2-3 секунды.
А тем временем начинается отгрузка СПГ. Порт Пригородное принимает газовозы различной вместимости — от небольших, способных за раз перевезти 18 тыс. кубометров СПГ, до таких крупных как танкер-газовоз «Река Обь» (Ob River), который вы видите на фото, вместимостью почти 150 тыс. кубометров. Сжиженный газ идет в танки (так называют резервуары для перевозки СПГ на газовозах) по трубам, расположенным под 800-метровым причалом.
Отгрузка СПГ на такой танкер длится 16-18 часов. Соединяют причал с судном специальные рукава — стендеры. Это можно легко определить по толстому слою льда на металле, который образуется из-за разницы температур СПГ и воздуха. В теплое время года на металле образуется более внушительная корка. Фото из архива.
СПГ отгрузили, лед растопили, стендеры отсоединили, можно отправляться в путь. Наш пункт назначения — южнокорейский порт Гвангянг.
Так как для отгрузки СПГ танкер швартуется в порту Пригородном левым бортом, выйти из порта газовозу помогают четыре буксира. Они в буквальном смысле тащат его за собой до тех пор, пока танкер не сможет развернуться, чтобы продолжить путь самостоятельно. Зимой в обязанности этих буксиров входит и расчистка подходов к причалам от льда.
СПГ-танкеры являются более скоростными в сравнении с другими грузовыми судами, и уж тем более могут дать фору любому пассажирскому лайнеру. Максимальная скорость газовоза «Река Обь» — более 19 узлов или около 36 км в час (скорость стандартного нефтетанкера — 14 узлов). Судно может добраться до Южной Кореи чуть больше чем за двое суток. Но, принимая во внимание плотное расписание терминалов отгрузки и приема СПГ, скорость танкера и его маршрут корректируются. Наш вояж будет длиться почти неделю и включит одну небольшую остановку у берегов Сахалина.
Такая остановка позволяет сэкономить топливо и уже стала традиционной у всех экипажей газовозов. Пока мы стояли на якоре в ожидании подходящего времени отправления, рядом с нами своей очереди на швартовку в сахалинском порту ждал танкер «Гранд Мерея».
А сейчас мы предлагаем вам поближе познакомиться с газовозом «Река Обь» и его командой. Эта фотография была сделана осенью 2012 года — во время перевозки первой в мире партии СПГ северным морским путем.
Первопроходцем стал именно танкер «Река Обь», который в сопровождении ледоколов «50 лет Победы», «Россия», «Вайгач» и двух ледовых лоцманов доставил партию СПГ, принадлежащую дочерней компании «Газпрома» — «Газпром маркетинг и трейдинг » (Gazprom Marketing & Trading) или сокращенно ГМТ (GM&T), из Норвегии в Японию. Путь занял почти месяц.
«Река Обь» по своим параметрам может сравниться с плавучим жилым кварталом. Длина танкера — 288 метров, ширина — 44 метра, осадка — 11,2 метра. Когда находишься на таком гигантском судне, даже двухметровые волны кажутся брызгами, которые, разбиваясь о борт, создают причудливые узоры на воде.
Свое название газовоз «Река Обь» получил летом 2012 года — после заключения договора аренды между «Газпром маркетинг и трейдинг» и греческой судоходной компанией «Дайнагаз» (Dynagas). До этого судно называлось «Клин Пауэр» (Clean Power) и до апреля 2013 года работало по всему миру для ГМТ (в том числе дважды прошло по северному морскому пути). Затем оно было отфрахтовано «Сахалин Энерджи» (Sakhalin Energy) и теперь до 2018 года будет работать на Дальнем Востоке.
Мембранные танки для сжиженного газа находятся в носовой части судна и, в отличие от резервуаров сферической формы (какие мы видели у «Гранд Мерея»), скрыты от глаз — их выдают только трубы с вентилями, торчащие над палубой. Всего на «Реке Обь» четыре танка — объемом 25, 39 и два по 43 тыс. кубометра газа. Каждый из них заполняется не более чем на 98,5%. Резервуары для СПГ имеют многослойный стальной корпус, пространство между слоями заполнено азотом. Это позволяет сохранять температуру жидкого топлива, а также за счет создания в прослойках мембран большего давления, чем в самом танке, предотвратить повреждение резервуаров.
Предусмотрена на танкере и система охлаждения СПГ. Как только груз начинает нагреваться, в танках включается насос, который качает со дна резервуара более холодный СПГ и распыляет его на верхние слои нагревшегося газа. Такой процесс охлаждения СПГ самим СПГ позволяет снизить потери «голубого топлива» во время транспортировки потребителю к минимуму. Но работает он только во время движения судна. Нагревшийся газ, который уже не поддается охлаждению, по специальной трубе выходит из резервуара и направляется в машинное отделение, где сжигается вместо судового топлива.
За температурой СПГ и его давлением в танках ежедневно следит газовый инженер Роналдо Рамос (Ronaldo Ramos). Он по несколько раз в день снимает показания датчиков, установленных на палубе.
Более глубокий анализ груза проводит компьютер. У пульта управления, где есть вся необходимая информация об СПГ, дежурят старший помощник капитана-дублер Панкач Пунит (Pankaj Puneet) и третий помощник капитана Николай Будзинский.
А это машинное отделение — сердце танкера. На четырех палубах (этажах) расположены двигатели, дизели-генераторы, насосы, котлы и компрессоры, которые отвечают не только за движение судна, но и за все системы жизнедеятельности. Слаженная работа всех этих механизмов обеспечивает команду питьевой водой, теплом, электроэнергией, свежим воздухом.
Эти фотография и видео были сделаны на самом дне танкера — почти на уровне 15 метров под водой. В центре кадра — турбина. Приводимая в движение паром, она совершает 4-5 тыс. оборотов в минуту и заставляет вращаться винт, который, в свою очередь, приводит в движение сам корабль.
За тем, чтобы все на судне работало, как часы, следят механики во главе со старшим механиком Манитом Синхом (Manjit Singh)...
…и вторым механиком Ашвани Кумаром (Ashwani Kumar). Оба родом из Индии, но, по собственным оценкам, большую часть жизни провели в море.
За исправность оборудования в машинном отделении отвечают их подчиненные — механики. В случае поломки они незамедлительно приступают к ремонту, а также регулярно проводят технический осмотр каждого агрегата.
То, что требует более тщательного внимания, отправляется в ремонтный цех. Такой тоже здесь есть. Третий механик Арнульфо Оле (Arnulfo Ole, слева) и механик-стажер Илья Кузнецов (справа) ремонтируют деталь одного из насосов.
Мозг судна — капитанский мостик. Капитан Велемир Василич (Velemir Vasilic) зов моря услышал еще в раннем детстве — в каждой третьей семье его родного города в Хорватии живет моряк. В 18 лет он уже вышел в море. С тех пор прошел 21 год, он сменил не один десяток судов — работал и на грузовых, и на пассажирских.
Но даже в отпуске всегда найдет возможность выйти в море, пусть даже и на небольшой яхте. Признается, что тогда появляется настоящая возможность насладиться морем. Ведь на работе у капитана много забот — он отвечает не только за танкер, но и за каждого члена команды (их на «Реке Обь» 34 человека).
Капитанский мостик современного судна по наличию рабочих панелей, приборов и различных датчиков напоминает кабину авиалайнера, даже штурвалы похожи. На фото матрос Алдрин Галанг (Aldrin Galang) ждет команды капитана перед тем как взяться за штурвал.
Газовоз оборудован радарами, позволяющими с точностью указать тип находящегося поблизости судна, его название и численность экипажа, навигационными системами и GPS-датчиками, которые автоматически определяют местонахождение «Реки Обь», электронными картами, отмечающими точки прохождения судна и прокладывающими его предстоящий маршрут, и электронными компасами. Опытные моряки, однако, учат молодежь не зависеть от электроники — и время от времени дают задание определить месторасположение судна по звездам или солнцу. На фото третий помощник капитана Роджер Диас (Roger Dias) и второй помощник капитана Мухаммад Имран Ханиф (Muhammad Imran Hanif).
Не удалось пока техническому прогрессу вытеснить бумажные карты, на которых с помощью простого карандаша и линейки каждый час отмечается месторасположение танкера, и судовой журнал, который также заполняется от руки.
Итак, настало время продолжить наш путь. «Реку Обь» снимают с якоря весом в 14 тонн. Якорную цепь длиной почти 400 метров поднимают специальные машины. За этим следят несколько членов команды.
На все про все — не более 15 минут. Сколько бы времени занял этот процесс, если бы якорь поднимали вручную, команда подсчитать не берется.
Моряки со стажем говорят, что современная корабельная жизнь сильно отличается от той, что была еще 20 лет назад. Сейчас во главе угла — дисциплина и строгое расписание. С момента старта на капитанском мостике организовано круглосуточное дежурство. Три группы по два человека ежедневно по восемь часов в день (разумеется, с перерывами), несут вахту на ходовом мостике. Дежурные следят за курсом газовоза и в целом за обстановкой, как на самом судне, так и за его пределами. Одну из вахт под строгим контролем Роджера Диаса и Николая Будзинского несли и мы.
У механиков в это время другая работа — они не только следят за оборудованием в машинном отделении, но и поддерживают в рабочем состоянии запасное и аварийное оборудование. Например, меняют масло в спасательной шлюпке. Таких на «Реке Обь» на случай экстренной эвакуации две, каждая рассчитана на 44 человека и уже заполнена необходимым запасом воды, еды и лекарств.
Матросы в это время моют палубу…
…и наводят уборку в помещениях — чистота на судне важна не менее дисциплины.
Разнообразие в рутинную работу вносят практически ежедневные учебные тревоги. Участие в них принимает весь экипаж, отложив на время свои основные обязанности. За неделю нашего пребывания на танкере мы наблюдали три учебные тревоги. Сначала команда всеми силами тушила воображаемый пожар в инсенераторе.
Затем спасала упавшего с большой высоты условного пострадавшего. На этом кадре вы видите уже практически спасенного «человека» — его передали в руки медицинской команде, которая транспортирует пострадавшего в госпиталь. Роль каждого в учебных тревогах закреплена чуть ли не документально. Медицинскую команду в подобных тренировках возглавляет кок Цезарь Круз Кампана (Ceazar Cruz Campana, в центре) и его помощники Максимо Респеца (Maximo Respecia, слева) и Рейгериелд Алагос (Reygerield Alagos, справа).
Третья учебная тренировка — поиск условной бомбы — больше походила на квест. Руководил процессом старший помощник капитана Гривал Гианаджан (Grewal Gianni, третий слева). Весь экипаж судна разделился на команды, каждая из которых получила карточки с перечнем необходимых для проверки мест...
…и приступила к поиску большой зеленой коробки с надписью «Бомба». Разумеется, на скорость.
Работа работой, а обед по расписанию. За трехразовое питание отвечает филиппинец Цезарь Круз Кампана, его вы уже видели на фото ранее. Профессиональное кулинарное образование и опыт работы на судах более 20 лет позволяют ему делать свою работу быстро и играючи. Признается, что за это время объездил весь мир, кроме Скандинавии и Аляски, и хорошо изучил пристрастия каждого народа в еде.
Не каждый справится с заданием сытно накормить такую интернациональную команду. Чтобы всем угодить, он на завтрак, обед и ужин готовит блюда индийской, малазийской и континентальной кухни. Помогают ему в этом Максимо и Рейгериелд.
Нередко с визитом в камбуз (на корабельном языке так называют кухню) заглядывают и члены команды. Они иногда, скучая по дому, сами готовят блюда национальной кухни. Готовят не только для себя, но и угощают весь экипаж. В этом случае коллективно помогали доделывать индийский десерт ладду, который приготовил Панкач (слева). Пока кок Цезарь завершал приготовление основных блюд на ужин, Роджер (второй слева) и Мухаммад (второй справа) помогали коллеге лепить маленькие шарики из сладкого теста.
Российские моряки знакомят зарубежных коллег со своей культурой через музыку. Третий помощник капитана Сергей Сольнов перед ужином играет на гитаре музыку с исконно русскими мотивами.
Совместное проведение свободного времени на судне приветствуется — офицерский состав несет службу по три месяца кряду, рядовой — почти год. За это время все члены экипажа стали друг для друга не просто коллегами, а друзьями. Команда по выходным (здесь это воскресенье: обязанности каждого не отменены, но заданий экипажу стараются давать меньше) устраивает совместные просмотры фильмов, конкурсы в караоке или командные соревнования в видеоиграх.
Но наибольшим спросом здесь пользуется активный отдых — в условиях открытого моря самым активным командным видом спорта считается настольный теннис. В местном спортзале экипаж устраивает настоящие турниры у теннисного стола.
Тем временем уже ставший привычным пейзаж начал меняться, на горизонте появилась земля. Мы приближаемся к берегам Южной Кореи.
На этом транспортировка СПГ заканчивается. На регазификационном терминале сжиженный газ снова становится газообразным и направляется южнокорейским потребителям.
А «Река Обь» после полного опустошения танков возвращается на Сахалин за очередной партией СПГ. В какую из азиатских стран газовоз отправится после, зачастую становится известно непосредственно перед началом загрузки судна российским газом.
Наш газовый вояж завершился, а СПГ-составляющая бизнеса «Газпрома», словно огромный газовый танкер, активно набирает крейсерскую скорость. Мы желаем этому большому «кораблю» большого плавания. P. S. Фото и видео съемки были выполнены с соблюдением всех требований техники безопасности. Выражаем благодарность за помощь в организации съемок сотрудникам «Газпром маркетинг и трейдинг» и «Сахалин Энерджи». Очень беглая экскурсия по газовозу March 22nd, 2012 Современный танкер для перевозки сжиженного природного газа (СПГ) корейской постройки. Желтые конструкции на палубе - верхняя часть грузовых танков. Значки под клюзом показывают, что имеется бульб и подруливающее устройство. В районе миделя традиционно расположены грузовые манифолды. В белой надстройке в районе грузовой палубы находится помещение грузовых механизмов (компрессорная). Сами же грузовые насосы - погружные, расположены в танках. Ходовой мостик довольно таки прост для современного очень дорогого судна и не выглядит "навороченным" - стандартный комплект. Колонка рулевого со штурвалом. Голубенькая рукоятка, расположенная справа от штурвала - резервный способ управления рулевой машины, в случае отказа "следящего" режима. Идем по приборам! На современных судах давно уже ввели т.н. навигационную панель (conning display), куда сводится различная информация о движении судна. ПУГО - пост управления грузовыми операциями. Управление клапанами, насосами, компрессорами и прочей лабудой осуществляется с помощью компьютерных терминалов. Судно оборудовано централизованной системой автоматики. Над консолью расположены мониторы системы видеообзора - установлено несколько камер как снаружи судна, так и в некоторых внутренних помещениях. Т.н. грузовой компьютер. С его помощью старпом расчитывает остойчивость и прочие элементы безопасности судна для разных режимов загрузки/балластировки, как для морского перехода, так и для стоянки в порту и для грузовых операций. Панель контроля за работой грузовых насосов - давление после насоса, рабочий ток приводного двигателя. Внимательный зритель обратит внимание, что ампераж весьма мал, рабочий ток находится где-то в пределах 60 ампер и, соответственно, насосы имеют малую мощность. Однако, следует заметить, что это судно оснащено высоковольтной электростанцией с номинальным напряжением 6,600 вольт, что в произведении дает такую же мощность, как у насоса малого напряжения но большого тока. Повышение напряжения также дает весьма позитивный эффект на габариты оборудования и сечения кабелей. Взглянем на палубу, убедимся, что ничего особо интересного там не просматривается. ;-) Заглянем в машинное отделение. Судно построено по новомодной тендеции дизель-электрохода. Поэтому имеет всего лишь вспомогательный котел. Установлено 4 дизель-генератора. Приводные дизельные двигатели работают на двойном топливе. Основной режим работы - на газе, с добавлением небольшого количества дизтоплива для обеспечения дизельных процессов. Генераторы много выше человеческого роста. В качестве гребных двигателей используются электродвигатели. Так выглядит трансформатор для одного из них. Установлено два гребных двигателя. Но работают они на один вал через редуктор. Просторный лифт обслуживает машинное отделение. Помимо этого установлен еще лифт обычных габаритов на жилых палубах надстройки. Насосы. Для управления частотой вращения гребных электродвигателей установлены частотные конвертеры. Тиристорные модули в них имеют водяное охлаждение. Чтобы в случае возможной протечки электрические компоненты не повредились, соленость (проводимость) воды находится под контролем. ЦПУ - центральный пост управления. Как и в ПУГО - управление посредством компьютерных терминалов. Система единая с ПУГО - как уже говорил выше, система автоматики централизованная. Экран контроля за электростанцией. Судно на якоре, так что работает всего лишь один генератор на 19% мощности. Отсутсвие оптимальной нагрузки на дизель генераторы при стоянках - один из недостатков электроходов. Ну и напоследок немного сладенького. Вид грузового танка этого газовоза изнутри. Вдалеке видна колонна с грузовыми насосами и измерителями уровня. Может создаться впечатление, что танк выложен кирпичиками. Но это не так. Просто мембрана имеет некоторое подобие гофра. Вот так это выглядит вблизи. А здесь можно посмотреть на весь бутерброд изоляции танка. На этом обзор завершу. Да, получилось весьма коротко. Но если есть интерес, позже могу сделать немного более подробный обзор старейшего на сегодня в мире газовоза с подобной мембранной конструкцией, а также другого современного газовоза с альтернативной конструкцией грузовых танков (сферические). Отрасль СПГ является очень перспективной развивающейся отраслью для арматуростроителей всего мира, но поскольку арматура для СПГ должна отвечать самым строгим требованиям - являет собой высший уровень инженерных задач. Что называют сжиженным природным газом? Сжиженный природный газ, или СПГ, представляет собой обычный природный газ, приведенный в жидкое состояния методом охлаждения его до −160 °C. В таком состоянии он представляет собой жидкость без запаха и цвета, плотность которой в два раза меньше плотности воды. Сжиженный газ не токсичен, кипит при температуре −158...−163 °C, состоит на 95 % из метана, а в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот.
Технологии сжижения газа. Как уже говорилось выше, СПГ получают путем сжатия и охлаждения природного газа. При этом газ уменьшается в объеме почти в 600 раз. Процесс этот сложный, многоступенчатый, и очень энергозатратный - расходы на сжижение могут составлять около 25% энергии, содержащейся в конечном продукте. Иными словами, нужно сжечь одну тонну СПГ, чтобы получить еще три. В мире в разное время было использовано семь различных технологий сжижения природного газа. В сфере технологий для производства больших объёмов СПГ, предназначенных на экспорт, сегодня лидирует компания Air Products. Разработанные ею процессы AP-SMR™,AP-C3MR™ и AP-X™ составляют 82% всего рынка. Конкурентом данных процессов является технология Optimized Cascade, разработанная компанией ConocoPhillips. Вместе с тем, большим потенциалом развития обладают малогабаритные установки сжижения, предназначенные для внутреннего использования на промышленных предприятиях. Установки подобного типа можно уже встретить в Норвегии, Финляндии и России. Кроме того, локальные установки производства СПГ могут найти широкое применение в Китае, где сегодня активно развивается выпуск автомобилей, работающих на СПГ. Внедрение малогабаритных установок может позволить Китаю масштабировать уже существующую транспортную сеть СПГ-автомобилей. Наряду со стационарными системами, в последние годы активно развиваются плавающие установки сжижения природного газа. Плавающие заводы открывают доступ к газовым месторождениям, которые недоступны для объектов инфраструктуры (трубопроводов , морских терминалов и т.п.). На сегодняшний день наиболее амбициозным проектом в данной области является плавающая платформа СПГ , которая строится компанией Shell в 25 км. от западного берега Австралии (запуск платформы намечен на 2016 год). Устройство завода по производству СПГ
Как правило, завод по сжижению природного газа состоит из:
С чего все началось? В 1912 году был построен первый экспериментальный завод, который, однако, еще не использовался для коммерческих целей. Но уже в 1941 году в Кливленде, (США) было впервые налажено масштабное производство сжиженного природного газа. В 1959 году была осуществлена первая поставка сжиженного природного газа из США в Великобританию и Японию. В 1964 году был построен завод в Алжире, откуда начались регулярные перевозки танкерами , в частности во Францию, где начал работать первый регазификационный терминал. В 1969 году начались долгосрочные поставки из США в Японию, через два года - из Ливии в Испанию и Италию. В 70-е годы производство СПГ началось в Брунее и Индонезии, в 80-е на рынок СПГ выходят Малайзия и Австралия. В 1990-е Индонезия становится одним из основных производителей и экспортеров СПГ в Азиатско-Тихоокеанском регионе - 22 млн. тонн в год. В 1997 году - Катар становится одним из экспортеров СПГ. Потребительские свойства
Чистый СПГ не горит, сам по себе не воспламеняется и не взрывается. На открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро смешивается с воздухом. При испарении природный газ может воспламениться, если произойдет контакт с источником пламени. Для воспламенения необходимо иметь концентрацию газа в воздухе от 5 % до 15 % (объемных). Если концентрация менее 5 %, то газа будет недостаточно для начала возгорания, а если более 15 %, то в смеси будет слишком мало кислорода. Для использования СПГ подвергается регазификации - испарению без присутствия воздуха. СПГ рассматривается как приоритетная или важная технология импорта природного газа целым рядом стран, включая Францию, Бельгию, Испанию, Южную Корею и США. Самый крупный потребитель СПГ - это Япония, где практически 100 % потребностей газа покрывается импортом СПГ. Моторное топливо Начиная с 1990-х годов появляются различные проекты использования СПГ в качестве моторного топлива на водном, железнодорожном и даже автомобильном транспорте, чаще всего с использованием переоборудованых газодизельных двигателей. Уже существуют реально работающие примеры эксплуатации морских и речных судов на СПГ. В России налаживается серийный выпуск тепловоза ТЭМ19-001 работающего на СПГ. В США и Европе появляются проекты по переводу грузового автомобильного транспорта на СПГ. И даже существует проект разработки ракетного двигателя который будет использовать в качестве топлива "СПГ + жидкий кислород". Двигатели работающие на СПГ
Одной из основных задач, связанных с развитием рынка СПГ для транспортного сектора является увеличение числа автомобилей и судов, использующих СПГ в качестве топлива. Главные технические вопросы в данной области связаны с разработкой и совершенствованием различных типов двигателей, работающих на СПГ. В настоящее время можно выделить три технологии СПГ-двигателей, используемых для морских судов: 1) двигатель с искровым зажиганием на обедненной топливно воздушной смеси; 2) двухтопливный двигатель с запальным дизельным топливом и рабочим газом низкого давления; 3) двухтопливный двигатель с запальным дизельным топливом и рабочим газом высокого давления. Двигатели с искровым зажиганием работают только на природном газе, в то время как двухтопливные дизельно-газовые двигатели могут работать на дизельном топливе, СПГ и мазуте. На сегодняшний день можно выделить три основных производителя на данном рынке: Wärtsila, Rolls-Royce и Mitsubishi Heavy Industries. Во многих случаях существующие дизельные двигатели могут быть преобразованы в двухтопливные дизельно-газовые двигатели. Подобное преобразование существующих двигателей может быть экономически целесообразным решением перевода морских судов на СПГ. Говоря о развитии двигателей для автомобильного сектора, стоит отметить американскую компанию Cummins Westport, которая разработала линейку СПГ-двигателей, предназначенных для тяжелых грузовиков. В Европе, Volvo запустила производство нового 13-литрового двухтопливного двигателя работающего на дизельном топливе и СПГ. К заметным инновационным решениям в области СПГ-двигателей можно отнести компактный двигатель с воспламенением от сжатия (Compact Compression Ignition (CCI) Engine), разработанный компанией Motiv Engines. Данный двигатель имеет ряд преимуществ, главное из которых состоит в значительно более высоком значении теплового КПД, чем у существующих аналогов. По данным компании, тепловой КПД разработанного двигателя может достигать 50%, в то время как тепловой КПД традиционных газовых двигателей составляет около 27%. (Беря в качестве примера американские цены на топливо, можно просчитать, что работа грузовика с дизельным двигателем стоит $0,17 за лошадиную силу/час, с традиционным СПГ двигателем - $0,14, с CCEI-двигателем - $0,07). Стоит также отметить, что как и в случае морского транспорта, многие дизельные двигатели грузовых автомобилей могут быть преобразованы в двухтопливные дизельно-СПГ двигатели. Страны - производители СПГ
По данным 2009 года, основные страны, производящие сжиженный природный газ, распределялись на рынке так: Первое место занимал Катар (49,4 млрд м³); затем шла Малайзия (29,5 млрд м³); Индонезия (26,0 млрд м³); Австралия (24,2 млрд м³); Алжир (20,9 млрд м³). Замыкал этот список Тринидад и Тобаго (19,7 млрд м³). Основными импортёрами СПГ в 2009 году были: Япония (85,9 млрд м³); Республика Корея (34,3 млрд м³); Испания (27,0 млрд м³); Франция (13,1 млрд м³); США (12,8 млрд м³); Индия (12,6 млрд м³).
Россия только начинает вхождение на рынок СПГ. Сейчас в РФ действует только один СПГ-завод "Сахалин-2" (запущен в 2009 году, контрольный пакет принадлежит Газпрому, у Shell 27,5%, японских Mitsui и Mitsubishi - 12,5% и 10% соответственно). По итогам 2015 года производство составило 10,8 млн тонн, превысив проектную мощность на 1,2 млн тонн. Однако из-за падения цен на мировом рынке доходы от экспорта СПГ в долларовом исчислении сократились по сравнению с прошлым годом на 13,3% до 4,5 млрд долларов. Предпосылок для улучшения ситуации на рынке газа нет: цены продолжат падение. До 2020 года в США будут введены в эксплуатацию пять терминалов по экспорту СПГ общей мощностью 57,8 млн тонн. На европейском газовом рынке начнется ценовая война. Вторым крупным игроком на рынке российского СПГ становится компания Новатэк. Новатэк-Юрхаровнефтегаз" (дочернее предприятие Новатэка) выиграл аукцион на право пользования Няхартинским участком в ЯНАО. Няхартинский участок нужен компании для развития проекта "Арктик СПГ" (второй проект Новатэка, ориентированный на экспорт сжиженного природного газа, первый - "Ямал-СПГ"): он расположен в непосредственной близости от Юрхаровского месторождения, разработку которого ведет "Новатэк-Юрхаровнефтегаз". Площадь участка - около 3 тыс. кв. километров. По состоянию на 1 января 2016 года его запасы оценивались в 8,9 млн тонн нефти и 104,2 млрд кубометров газа. В марте компания начала предварительные переговоры с потенциальными партнерами о продаже СПГ. Наиболее перспективным рынком руководство компании считает Тайланд. Транспортировка сжиженного газа
Доставка сжиженного газа потребителю - очень сложный и трудоемкий процесс. После сжижения газа на заводах, СПГ поступает в хранилища. Дальнейшая транспортировка осуществляется при помощи специальных судов - газовозов , оборудованных криоцистернами. Возможно также использование специальных автомобилей. Газ из газовозов поступает в пункты регазификации, и затем транспортируется уже по трубопроводам . Танкеры - газовозы.
Танкер-газовоз, или метановоз представляет собой специально построенное судно для перевозки СПГ в резервуарах (танках). Кроме резервуаров газа такие суда оборудованы холодильными установками для охлаждения СПГ. Крупнейшими производителями судов для перевозки сжиженного природного газа являются японские и корейские верфи: Mitsui, Daewoo, Hyundai, Mitsubishi, Samsung, Kawasaki . Именно на корейских верфях было создано более двух третей газовозов в мире. Современные танкеры серий Q-Flex и Q-Max способны перевозить до 210-266 тыс. м3 СПГ. Первые сведения о перевозках сжиженных газов морем относятся к 1929-1931 гг., когда компания Shell временно переоборудовала танкер "Megara" в судно для перевозки сжиженного газа и построила в Голландии судно "Agnita" дедвейтом 4,5 тыс. тонн, предназначенное для одновременной перевозки нефти, сжиженного газа и серной кислоты. Танкеры компании Shell назывались в честь морских раковин - ими торговал отец основателя компании Маркуса Самюэля Широкое развитие морские перевозки сжиженных газов получили лишь после окончания второй мировой войны. Первоначально для перевозок использовались суда, переоборудованные из танкеров или сухогрузных судов. Накопленный опыт проектирования, постройки и эксплуатации первых газовозов позволил перейти к поискам наиболее выгодных способов транспортировки названных газов. Современный типовой СПГ-танкер (метановоз) может перевозить 145-155 тыс. м3 сжиженного газа, из чего может быть получено порядка 89-95 млн. м3 природного газа в результате регазификации. Ввиду того, что метановозы отличаются чрезвычайной капиталоемкостью, их простой недопустим. Они быстроходны, скорость морского судна, перевозящего сжиженный природный газ, достигает 18-20 узлов по сравнению с 14 узлами для стандартного нефтетанкера. Кроме того, операции по наливу и разгрузке СПГ не занимают много времени (в среднем 12-18 часов). На случай аварии СПГ-танкеры имеют двухкорпусную структуру, специально предназначенную для недопущения утечек и разрывов. Груз (СПГ) перевозится при атмосферном давлении и температуре -162°C в специальных термоизолированных резервуарах внутри внутреннего корпуса судна-газовоза. Система хранения груза состоит из первичного контейнера или резервуара для хранения жидкости, слоя изоляции, вторичной оболочки, предназначенной для недопущения утечек, и еще одного слоя изоляции. В случае повреждения первичного резервуара вторичная оболочка не допустит утечки. Все поверхности, контактирующие с СПГ, изготавливаются из материалов, стойких к чрезвычайно низким температурам. Поэтому в качестве таких материалов, как правило, используются нержавеющая сталь, алюминий или инвар (сплав на основе железа с содержанием никеля 36%).
Отличительной особенностью судов-газовозов типа Moss, составляющих на сегодняшний день 41% мирового флота метановозов, являются самонесущие резервуары сферической формы, которые, как правило, изготавливаются из алюминия и крепятся к корпусу судна при помощи манжета по линии экватора резервуара. На 57% танкеров-газовозов применяются системы трехмембранных резервуаров (система GazTransport, система Technigaz и система CS1). В мембранных конструкциях используется гораздо более тонкая мембрана, которая поддерживается стенками корпуса. Система GazTransport включает в себя первичную и вторичную мембраны в виде плоских панелей из инвара, а в системе Technigaz первичная мембрана изготовлена из гофрированной нержавеющей стали. В системе CS1 инварные панели из системы GazTransport, выполняющие роль первичной мембраны, сочетаются с трехслойными мембранами Technigaz (листовой алюминий, помещенный между двумя слоями стеклопластика) в качестве вторичной изоляции.
В отличие от судов для перевозки СНГ (сжиженный нефтяной газ), газовозы не оборудуются палубной установкой для сжижения, а их двигатели работают на газе из кипящего слоя. С учетом того, что часть груза (сжиженный природный газ) дополняет мазут в качестве топлива, СПГ-танкеры прибывают в порт назначения не с таким же количеством СПГ, которое было погружено на них на заводе по сжижению. Предельно допустимое значение показателя испарения в кипящем слое составляет порядка 0,15% от объема груза в сутки. В качестве движительной установки на метановозах применяются в основном паровые турбины. Несмотря на низкую топливную эффективность, паровые турбины могут легко приспосабливаться к работе на газе из кипящего слоя. Еще одна уникальная особенность танкеров-газовозов заключается в том, что в них, как правило, оставляется небольшая часть груза для охлаждения резервуаров до требуемой температуры до погрузки. Следующее поколение СПГ-танкеров характеризуется новыми особенностями. Несмотря на более высокую грузовместимость (200-250 тыс. м3), суда имеют такую же осадку - на сегодняшний день для судна грузовместимостью в 140 тыс. м3 типична осадка в 12 метров ввиду ограничений, применяемых в Суэцком канале и на большинстве СПГ-терминалов. Однако их корпус будет более широким и длинным. Мощность паровых турбин не позволит таким более крупным судам развивать достаточную скорость, поэтому на них будет применяться двухтопливный газомазутный дизельный двигатель, разработанный в 1980-е годы. Кроме того, многие суда-газовозы, на которых сегодня размещены заказы, будут оснащаться судовой регазификационной установкой. Испарение газа на метановозах такого типа будет контролироваться таким же образом, как и на судах для перевозки сжиженного нефтяного газа (СНГ), что позволит избегать потерь груза в рейсе. Рынок морских перевозок сжиженного газа
Перевозки СПГ представляют собой его морскую транспортировку от заводов по сжижению газа до регазификационных терминалов. По состоянию на ноябрь 2007 года в мире насчитывалось 247 СПГ-танкеров грузовместимостью свыше 30,8 млн. м3. Бум торговли СПГ обеспечил полную занятость всех судов на данном этапе по сравнению с серединой 1980-х годов, когда простаивало 22 судна. Кроме того, к концу десятилетия должны быть введены в эксплуатацию порядка 100 судов. Средний возраст мирового флота для перевозки СПГ составляет около семи лет. Возраст 110 судов равен четырем и менее лет, а возраст 35 судов колеблется от пяти до девяти лет. Порядка 70 танкеров эксплуатируются 20 и более лет. Однако впереди у них остается все еще продолжительный срок полезной службы, поскольку срок эксплуатации СПГ танкеров составляет, как правило, 40 лет ввиду их коррозиостойких характеристик. В их числе имеется до 23 танкеров (небольшие старые суда, обслуживающие средиземноморскую торговлю СПГ), которые подлежат замене или существенной модернизации в последующие три года. Из ныне эксплуатируемых 247 танкеров более 120 обслуживают Японию, Южную Корею и Китайский Тайбэй, 80 - Европу, а остальные суда - Северную Америку. В последние несколько лет наблюдался феноменальный рост числа судов, обслуживающих торговые операции в Европе и Северной Америке, в то время как для Дальнего Востока было характерно лишь его незначительное увеличение ввиду стагнации спроса в Японии. Регазификация сжиженного природного газа
После доставки природного газа в пункт назначения, происходит процесс его регазификации, то есть преобразования из жидкого состояния вновь в газообразное. Танкер доставляет СПГ на специальные регазификационные терминалы, которые состоят из причала, сливной эстакады, резервуаров для хранения, испарительной системы, установок обработки газов испарения из резервуаров и узла учёта. По прибытии на терминал СПГ перекачивается из танкеров в резервуары для его хранения в сжиженном виде, затем по мере необходимости СПГ переводится в газообразное состояние. Превращение в газ происходит в системе испарения с помощью нагрева. По мощности СПГ терминалов, как и по объёму импорта СПГ, лидирует Япония - 246 млрд кубометров в год по данным 2010 года. На втором месте - США, более 180 млрд кубометров в год (данные 2010 года). Таким образом, главной задачей в развитии приемных терминалов прежде всего является строительство новых единиц в различных странах. На сегодняшний день 62% приемной мощности приходится на Японию, США и Южную Корею. Вместе с Великобританией и Испанией, приемная мощность первых 5 стран составляет 74%. Оставшиеся 26% распределены между 23 странами. Следовательно, строительство новых терминалов откроет новые и увеличит существующие рынки для СПГ. Перспективы развития рынков СПГ в мире Почему отрасль сжиженного газа развивается в мире все возрастающими темпами? Во-первых, в некоторых географических регионах, например в Азии, транспортировка газа танкерами более выгодна. При расстоянии более чем в 2500 километров, сжиженный газ уже может конкурировать по цене с трубопроводным. По сравнению с трубопроводами, СПГ имеет также преимущества модульного наращивания поставок, а также снимает в ряде случаев проблемы пересечения границ.
Однако, есть и подводные камни. Индустрия СПГ занимает свою нишу в отдаленных регионах, не имеющих собственных запасов газа. Большинство объёмов СПГ контрактуется еще на стадии проектирования и производства. В отрасли доминирует система долгосрочных контрактов (от 20 до 25 лет), что требует развитой и сложной координации участников производства, экспортеров, импортеров и перевозчиков. Все это рассматривается некоторыми аналитиками, как возможный барьер на пути роста торговли сжиженным газом. В целом же, для того, чтобы сжиженный газ стал более доступным источником энергии, стоимость поставок СПГ должна успешно конкурировать по цене с альтернативными источниками топлива. На сегодняшний день ситуация складывается противоположным образом, что не отменяет развития этого рынка в будущем. Продолжение:
При подготовке материала были использованы данные с сайтов:
|
