От автора
Материал, представленный в этой книге, предназначен для слушателей ознакомительного курса по подготовке персонала для работы на судах-газовозах СПГ.
Общие вопросы перевозки сжиженных газов, а также работа некоторых судовых систем, которые прекрасно изложены в книге КДП С.П. Баскакова «Перевозка сжиженных газов морем», - здесь не рассматриваются.
Все операции и описания оборудования, которые изложены в этой книге, рассмотрены на примере концепции грузовой системы Газ Транспорт № 96 модифицированной, так как она, на мой взгляд, является наиболее сложной в технологическом отношении по с равнению с такими концепциями, как Техник Газ Марк III, MOSSи CS-1. А также на основании того, что все технологические операции с этими системами, являются только частью операций в системе, выбранной для этой книги.
Надеюсь, что краткий исторический экскурс, а также анализ экономических показателей, танкеров-газовозов СПГ с различными типами главных двигателей, будет также интересен для слушателей курса.
SVL.
Перевозка сжиженного природного газа морем
Часть 1
Содержание.
Развитие морского транспорта для перевозки СПГ.
1.Коды и Правила.
2.Свойства СПГ
2.1 Физические свойства и состав СПГ.
2.2 Характеристики СПГ 14
2.2.1 Воспламеняемость смеси метана, кислорода и азота.
2.2.2 Использование диаграммы.
2.3 Дополнительные характеристики
2.3.1 Разлив воду
2.3.2 Облако пара
2.3.3 Реактивность
2.3.4 Криогенные температуры
2.3.5 Поведение СПГ в грузовом танке
2.4 Свойства азота и инертного газа.
2.4.1 Азот
2.4.2 Физические свойства азота
2.4.3 Характеристики азота
2.4.4 Химические свойства
2.4.5 Опасности
2.4.6 Инертный газ
2.4.7 Характеристики инертного газа
2.5 Опасность низких температур для металла, меры безопасности.
2.6 Опасности для персонала.
2.6.1 Метан
2.6.2 Азот
3. Концепция конструкции грузовой системы.
3.0.1 Общие положения.
3.1 Принципы системы содержания груза.
3.1.1 Конструкция изоляции и барьеров.
3.2 Мембранная система
3.2.1 Оборудование грузового танка
3.3 Проблемы и неисправности.
3.4 Опасные районы и газоопасные зоны.
4. Грузовая система.
4.1 Система трубопроводов
4.1.1 Жидкостная линия
4.1.2 Паровая линия.
4.1.3 Система распыла.
4.1.4 Газовая линия.
4.1.5 Топливная газовая линия.
4.1.6 Линия вентиляции.
4.1.7 Линия инертизации и аэрации.
4.2 Грузовые насосы.
4.2.1 Главные грузовые насосы.
4.2.2 Насосы зачистки и распыла.
4.2.3 Аварийный грузовой насос.
4.3 Грузовые компрессоры.
4.3.1 Компрессоры высокой производительности.
4.3.2 Система газового затвора.
4.3.3 Система смазки
4.3.4 Система контроля гидравлического удара.
4.3.5 Входные управляемые лопасти.
4.3.6 Компрессоры низкой производительности
4.3.7 Система газового затвора
4.3.8 Система смазки
4.3.9 Система контроля гидравлического удара
4.3.10 Входные управляемые лопасти
4.3.11 Система масляного переборочного затвора.
4.4 Подогреватель выкипа.
4.5 Испаритель СПГ
4.6 Форсированный испаритель.
4.6.1 Демистер (Отделительтумана).
4.7 Вакуумные насосы.
4.8 Система передачи груза
4.8.1 Система Фоксборо
4.8.2 Замеры груза
4.8.3 Измерение уровня
4.8.4 Измерение температуры
4.8.5 Система сигнала очень высокого уровня.
4.8.6 Поплавковая система замера груза.
4.8.7 Индикатор крена – дифферента.
4.9 Система производства азота
4.10 Система производства инертного газа и сухого воздуха.
4.11 Система обнаружения газа
4.11.1 Инфракрасная система газового анализа.
4.11.2 Система газового анализа каталитического сжигания.
4.12 Система аварийной остановка и защиты грузовых танков.
4.12.1 Соединение САО судно – берег.
4.12.2 Система контроля нагрузки швартовных соединений.
4.13 Система предохранительных клапанов.
4.13.1 Система предохранительных клапанов на грузовых танках.
4.13.2 Система ПК в пространстве первичной и вторичной изоляции.
4.13.3 ПК на трубопроводах.
5.Вспомогательные системы.
5.1 Система контроля температуры.
5.2 Система подачи и контроля азота в первичную и вторичную систему изоляции
5.3 Система подогрева коффердамов.
5.3.1 Подогреватель гликоля и система подогрева коффердама.
5.3.2 Система подогрева коффердама
5.3.3 Вентиляция трюмов.
6. Грузовые операции.
6.1 Заполнение азотом первичного и вторичного пространств изоляции.
6.1.1 Инертизация пространств первичной и вторичной изоляции.
6.1.2 Проверка во время эксплуатации.
6.1.3 Метод проверки надежности барьера.
6.1.4 Процедура теста.
6.1.5 Общий тест во время эксплуатации
6.1.6 Проверка второй мембраны
6.1.7 Процедура проверки первой мембраны.
6.2 Операции при вводе в эксплуатацию
6.2.1 Первоначальная инертизация пространств изоляции.
6.2.2 Осушение танков
6.2.3 Процедура инертизации танков.
6.2.4 Заполнение грузовых танков природным газом.
6.2.5 Охлаждение грузовых танков.
6.3 Балластный переход.
6.3.1 Сохранение охлажденных танков во время балластного перехода
6.3.2 Плескание груза
6.3.3 Смена балласта.
6.4 Погрузка.
6.4.1 Подготовка к погрузке.
6.4.2 Охлаждение грузовых линий.
6.4.3 Алгоритмы операций охлаждения и погрузки.
6.4.4 Последовательность операций при погрузке.
6.5 Переход в грузу со сжиганием и сжижение пара.
6.5.1 Переход с нормальным сжиганием газа
6.5.2 Переход с форсированным сжиганием газа.
6.5.3 Переход со сжижением пара (УПСГ для метана).
6.6 Выгрузка с возвратом газа с берега.
6.6.1 Охлаждение жидкостной линии и стендера перед выгрузкой.
6.6.2 Выгрузка.
6.6.3 Алгоритм операции выгрузки.
6.7. Подготовка к докованию
6.7.1 Подогрев танков
6.7.2 Инертизация
6.7.3 Продувка воздухом.
7. Аварийные процедуры.
7.1 Утечка пара
7.1.1 Увеличение давления в первом меж барьерном пространстве.
7.1.2 Изменение температуры.
7.2 Утеска жидкости
7.3 Утечка воды в барьер
7.4 Пожар и аварийный отход от причала.
7.5 Установка аварийного грузового насоса.
7.6 Операции с одним танком.
7.7 Аварийный выброс груза в море.
8.0 Список литературы
Часть 2.
1.0 Таблицы, диаграммы и рисунки к главам 1 – 7 61 - 101
Список литературы:
1. С.П. Баскаков «Перевозка сжиженных газов морем», 2001
2. IGC Code, IMO,1993
3. Mc Guire & White «Liquefied Gas Handling Principles On Ships and In Terminals», 2000
4. «Tanker Safety Guide Liquefied Gas», ICS, 1995
5. Ian Harper «Future development options for LNG marine transportation», 2002
6. Exmar «Cargo operational manual», 2002
7. Manfred Kuver «Evaluation of propulsion options for LNG carriers», 2002
8. Poten & Porturr «LNG in world market», 2004
Развитие морского транспорта для перевозки СПГ
Транспортировка морем СПГ 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 СПГ 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 суда для перевозки СПГ невелико, хотя недавно Испания и Китай заявили о своих намерениях начать строительство.
Однако ситуация на рынке СПГ изменилась и продолжает изменяться очень быстро. Появилось много желающих попробовать себя в этом бизнесе.
В начале 1950-х развитие техники сделало возможным морскую транспортировку СПГ на большие расстояния. Первое судно для перевозки СПГ был перестроенный сухогруз «MarlinHitch» типа «либерти», постройки 1945 года, в котором свободно стояли алюминиевые танки с внешней теплоизоляцией из бальсы. Оно было переименовано в «MethanePioneer» и в 1959 году совершило свой первый рейс с 5000 м3 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.
В 1969 году, первое специально построенное судно для перевозки СПГ было построено в Великобритании для рейсов из Алжира на Англию, и называлось оно «MethanePrincess». Оно имело алюминиевые танки, паровую турбину, в котлах которой можно было утилизировать выкипевший метан. Размеры судов с тех пор изменились незначительно. В первые 10 лет коммерческой деятельности, они увеличились с 27500 м3 до 125000 м3 и к сегодняшнему дню до 145000 м3. Дальнейший рост грузовместимости до 216000 м3 намечается в наши дни. 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 СПГ, 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.
В некоторых контрактах, продавец выставляет цену СПГ как CIF (цена, страховка, фрахт), в других как FOB (свободно на борту), покупатель платит за фрахт и поэтому заинтересован в его снижении, а значит в снижении объема его сжигания. Это, а также увеличение трампового рынка, приводит к конкуренции судов, а следовательно, к их конструктивному улучшению.
Конструкция грузовых танков
Первые суда для СПГ имели грузовые танки типа Conch, но они не получили широкого распространения. Всего было построено 6 судов с этой системой танков. Система 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 м3 грузовые танки хотели сделать из никелевой стали, но эти разработки так и не воплотились в жизнь, так как были предложены боле дешевые проекты.
Первые мембранные танки были построены на двух судах в 1969 году по технологии Газ Транспорт и Техник Газ. Одно из ИНВАР стали толщиной 0.5 мм, а другое из рифленой нержавеющей стали толщиной 1.2 мм. Они использовали перлит как изоляционный материал для ИНВАР стали, и ПВХ блоки для нержавеющей стали. Дальнейшее развитие изменило конструкцию TG. Изоляцию заменили на бальсу и фанерные панели. Отсутствовала и вторая мембрана из нержавеющей стали. Роль второго барьера играл триплекс из алюминиевой фольги, покрытой стеклом с обеих сторон для прочности.