Проектирование регазификационного терминала СПГ
ESFC предлагает финансирование и инженерное проектирование регазификационных терминалов сжиженного природного газа и строительство нефтегазовых объектов в России и странах СНГ.
✓ Проектное финансирование и инвестиционный консалтинг от ESFC Investment Group:
• от €50 млн и больше;
• инвестиции до 90% от стоимости проекта;
• срок погашения кредита от 10 до 20 лет;
Для рассмотрения вопроса финансирования отправьте заполненную форму заявки и презентацию вашего проекта нам на электронную почту.
Транспортировка природного газа потребителям — очень сложная и дорогостоящая задача.
Принимая во внимание, что 71% поверхности Земли занимает вода, становится понятным, что потребовало перехода от традиционного способа транспортировки газа по трубопроводам к сжиженному природному газу (СПГ).
Использование СПГ в качестве источника энергоснабжения становится все более распространенным во многих регионах Европы и мира, поэтому технологии сжижения, транспортировки, хранения и регазификации природного газа в настоящее время достаточно известны и отработаны.
Использование газа в качестве источника топлива менее вредно для окружающей среды по сравнению с другими видами ископаемого топлива, такими как уголь или нефть.
Импорт СПГ также позволяет многим компаниям диверсифицировать источники поставок энергоносителей и обеспечить энергетическую безопасность на многие годы.
По сравнению с началом 2000-х годов десятки новых стран начали импортировать сжиженный природный газ для собственных нужд, расширив географию и разнообразие рынков.
В некоторых странах, таких как Южная Корея и Япония, СПГ полностью покрывает потребности в газе, тогда как другие страны используют импорт СПГ для покрытия разрыва между местным производством и пиковыми потребностями экономики.
СПГ является ценным инструментом для транспортировки газа в регионы, не обслуживаемые газопроводами.
Он может стать дополнительным источником поставок газа для миллионов потребителей при условии строительства новых регазификационных терминалов и соответствующей инфраструктуры.
Таблица: объем торговли СПГ в мире с 2009 по 2019 год (миллиарды кубометров в год)
| Год | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 |
| Объем | 235 | 250 | 302 | 328 | 325 | 327 | 334 | 337 | 358 | 393 | 431 | 485 |
СПГ — это нетоксичная, негорючая и некоррозионная жидкость без запаха, которую необходимо хранить при очень низких температурах.
Разлитый СПГ быстро испаряется как обычный метан, не оставляя осадка на почве или в воде. Поскольку сжиженный природный газ весит приблизительно половину веса воды, разлитый в море газ всплывает на поверхность, а затем испаряется в атмосферу.
В случае аварийной утечки сжиженного природного газа в воду или на землю загрязнения окружающей среды не происходит.
Основные этапы переработки сжиженного природного газа включают:
• Сжижение природного газа из его естественной формы на заводе СПГ путем охлаждения до температуры около — 160 ° C. В ходе конденсации газ сжимается почти до 1/600 первоначального объема. Заводы по производству СПГ располагаются преимущественно в странах-экспортерах газа и их акваториях.
• Транспортировка по морю. СПГ транспортируют судами, называемыми метановозами, со специальными резервуарами, где газ хранится в охлажденной жидкой фазе.
• Погрузка и разгрузка метановозов. Для погрузки и разгрузки танкеров-метановозов на пристани необходимо построить специальные портовые сооружения.
• Регазификация СПГ. Для контролируемого превращения СПГ в газообразное состояние строятся регазификационные терминалы, где газ хранится в охлаждаемых резервуарах, а затем, когда потребителям требуется газ, расширяется до газообразного состояния и закачивается в трубопровод. СПГ можно транспортировать по суше автомобильными и железнодорожными цистернами.
В настоящее время в мире насчитывается более восьми десятков регазификационных терминалов СПГ.
В частности, в Европе десятки терминалов были оборудованы вдоль побережья Бельгии, Франции, Греции, Италии, Испании и Великобритании.
По данным Международного энергетического агентства, в ближайшие десятилетия количество регазификационных терминалов и танкеров-метановозов будет динамично расти.
В частности, они будут нужны американским экспортерам, которые постоянно производят СПГ из природного газа сланцевых месторождений. Согласно этим прогнозам, в 2040 году мировой флот метановозов должен приблизиться к тысяче единиц.
Инженерное проектирование регазификационных терминалов СПГ представляет собой комплексную профессиональную услугу, которая требует привлечения инжиниринговых компаний, обладающих соответствующим опытом и технологиями.
ESFC с партнерами предлагает услуги в области финансирования и проектирования инфраструктуры СПГ в России и республиках СНГ, используя передовые европейские технологии.
Технические аспекты транспортировки, хранения и регазификации СПГ
Чтобы четко понимать технологические аспекты обращения со сжиженным природным газом и инженерного проектирования регазификационных терминалов СПГ, предлагаем посмотреть на его жизненный цикл от сжижения до использования.
Отрасль СПГ в значительной степени подвержена тем же рискам, которые существуют в любой промышленной деятельности.
Специалисты осуществляют инженерное проектирование всех видов оборудования для транспортировки, регазификации и хранения СПГ в любых масштабах, индивидуальные технологические решения для каждого проекта.
Природный газ, содержащий 98% метана, в сжиженном виде занимает всего 0,17% от объема того же количества в газообразном состоянии. Это соответствует примерно 1/600 объема газа. Уменьшение объема в сотни раз — это преимущество при транспортировке и хранении.
Процесс сжижения природного газа включает очистку путем отделения определенных компонентов, таких как пыль, диоксид углерода, сероводород, гелий, вода и тяжелые углеводороды, которые способны вызвать трудности при преобразовании газа в жидкость.
Следующим шагом является конденсация при давлении, близком к атмосферному.
После предварительной очистки с целью соответствия нормативным требованиям качества природный газ сжижается при температуре порядка −162 ° C (точка кипения СПГ зависит от его состава и колеблется от −166 ° C до −157 ° C). Это позволяет подготовить газ к рациональному хранению и транспортировке потребителю.
Из-за низкой температуры СПГ обычно не хранят под давлением. Это экологически чистое топливо с октановым числом 130. Сжиженный природный газ бесцветен, не имеет запаха, не вызывает коррозии металлических трубопроводов и цистерн.
Природный газ (метан), а следовательно, и СПГ, нетоксичен и безопасен для человека.
Плотность СПГ зависит от его состава и составляет от 430 кг / м³ до 470 кг / м³, поэтому сжиженный природный газ разливается на воде, плотность которой составляет около 1000 кг / м³. Метан практически не растворяется в воде.
Плотность метана при низкой температуре, близкой к конденсации (-160 ° C), составляет примерно 1,75 кг / м³, то есть больше, чем у воздуха. Во время распыления этот газ может накапливаться над поверхностью земли. Метан при повышении температуры до значения -110 ° C (- 113 ° C для чистого метана) становится легче воздуха и выветривается.
В случае утечки СПГ из танкеров или трубопроводов под давлением он будет выброшен в атмосферу. Этот процесс связан с активным физическим перемешиванием СПГ с воздухом. На начальном этапе большая часть газа будет содержаться в выпущенном облаке в виде аэрозоля. Затем в результате смешивания с воздухом СПГ постепенно испарится, практически не влияя на экосистему.
Промышленная инфраструктура сжиженного природного газа состоит из оборудования для сжижения, погрузочного терминала, метановозов и регазификационных терминалов СПГ, на которых происходит регазификация до газообразного состояния.
На терминалах СПГ хранится в специально разработанных резервуарах.
После сжижения газ транспортируется на метановозах к месту назначения.
В свою очередь, работу разгрузочного терминала можно разделить на три основных этапа — этап разгрузки, хранения и регазификации для получения готового к использованию продукта.
Под этапом разгрузки следует понимать операцию, когда пришвартованный в портовой части приемного терминала метановоз подсоединяется к резервуару для хранения СПГ с помощью рукава. Насосы, расположенные на метановозе, перекачивают СПГ из внутренних резервуаров танкера в портовые резервуары хранения.
Резервуары должны быть сконструированы таким образом, чтобы обеспечивать безопасное хранение СПГ в криогенном температурном диапазоне. Стадия регазификации заключается в нагревании сжиженного природного газа в теплообменниках (испарителях) для преобразования СПГ в газовую фазу с параметрами, соответствующими местным нормативам и обеспечивающими дальнейшую транспортировку газа.
Регазификационный терминал СПГ подключается к газотранспортной сети, которая передает природный газ после подтверждения его параметров качества конечному потребителю.
Оборудование для хранения сжиженного природного газа
Инжиниринговой компании важно обеспечить безопасное хранение СПГ как на этапе его загрузки, так и на этапе регазификации.
Для этого следует использовать надежные материалы для изготовления резервуаров и устройств, а также предоставить соответствующий технический проект на каждом технологическом этапе.
При инженерном проектировании регазификационных терминалов СПГ наиболее важно правильно выбрать конструкцию резервуаров. Они различаются в зависимости от объема, рабочего давления, конфигурации, систем контроля и используемых стандартов, определяющих технологию строительства.
В целом, резервуар СПГ конструктивно напоминает термос, установленный на фундаментной плите, которая должным образом изолированной и обогретой. Конструкция резервуара зависит от геологии местности, на которой он построен. Резервуар должен быть оборудован системой контроля и защиты для обеспечения безопасной эксплуатации.
Резервуары для хранения сжиженного природного газа разделяют на надземные резервуары, полуподземные (полупогруженные) резервуары и подземные (погруженные) резервуары.
В инжиниринговой практике используются следующие типы надземных резервуаров:
• Стальной резервуар без внешнего защитного кожуха (single containment tank, SCT). Внешний кожух выполняется из углеродистой стали, а внутренний — из никелевой стали, не меняющей своих свойств при низких температурах. Резервуар помещается в специальную яму на случай утечки сжиженного газа в окружающую среду.
• Стальной резервуар с дополнительным бетонным защитным покрытием (double containment tank, DCT). По сути, эта конструкция представляет собой резервуар SCT, окруженный специальным кожухом из предварительно напряженного железобетона с открытым верхом, который должен обеспечить безопасное хранение сжиженного газа в случае выхода из строя внутреннего резервуара.
• Стальной резервуар с внешним герметичным бетонным кожухом (full containment tank, FCT ). Оборудование данного типа аналогичное двум предыдущим с той разницей, что конструкция внешнего резервуара представляет собой кольцо и куполообразную крышу из предварительно напряженного железобетона.
Наиболее часто используемые материалы включают аустенитные нержавеющие стали, алюминиевые сплавы, а также специальные никелевые сплавы с определенной ударной вязкостью при температурах ниже — 60 ° C.
Также можно использовать полимерные материалы, такие как тефлон и эпоксидные смолы, армированные стекловолокном.
Сталь, из которой изготовлены внутренние резервуары для СПГ, должна быть устойчива к трещинам при очень низких температурах, а также обладать способностью препятствовать распространению трещин. Эта сталь отличается низким содержанием фосфора, серы и углерода, что позволяет избежать снижения ударной вязкости в зонах термического воздействия при сварке.
Изнутри резервуары герметизируются тонкой гофрированной мембраной. Благодаря своей форме, такой резервуар может легко переносить напряжения, возникающие из-за разницы температур между окружающей средой и хранящимся сжиженным газом. Алюминий используется для строительства подвесных крыш внутренних резервуаров.
Внешние резервуары обычно изготавливаются из углеродистой стали или предварительно напряженного железобетона.
Правильный подбор строительных материалов и использование соответствующих способов их соединения определяют безопасную и длительную эксплуатацию емкостей.
Важным элементом резервуара СПГ является его теплоизоляция.
Используемые изоляционные материалы должны обеспечивать минимально возможную теплопроводность. Дно резервуара утепляется пеностеклом или другим подходящим материалом. Пространство между цилиндрической частью внутреннего и внешнего резервуаров заполняется вспученным перлитом.
Стекловолокно или же вспученный перлит используют для обеспечения теплоизоляции крыши внутреннего резервуара.
Особенности разгрузки танкеров-метановозов
Перекачка СПГ из танкеров-метановозов в резервуары приемного терминала в порту — это один из важнейших элементов системы транспортировки сжиженного газа.
Данный процесс осуществляется при помощи насосов, находящихся на борту танкеров.
Каждый такой метановоз оснащен насосами двух типов. Это высокопроизводительные главные насосы, используемые для перекачки СПГ в резервуары для хранения, и насосы меньшей мощности, поддерживающие низкую температуру в резервуарах.
Производительность этих устройств превышает 1000 м³ / ч для основных насосов и 40 м³ / ч для так вспомогательных насосов. Вместимость резервуара типичного метановоза составляет около 130-150 тысяч кубометров. Для перекачки такого количества жидкости потребуется около 3000 кВтч энергии. Почти вся эта энергия превращается в тепло и поглощается СПГ.
Такое количество поглощенного тепла вызывает нагревание накопленной жидкости на 0,5 ° C.
Пары, образующиеся при кипении, обладают более высокой энергией, чем криогенная жидкость, остающаяся в резервуаре, поэтому температура стабилизируется.
Таким образом, чтобы поддерживать постоянную температуру, часть СПГ должна испаряться.
Сжиженный природный газ транспортируется по трубопроводам в систему стационарных резервуаров-хранилищ, расположенных на расстоянии до 1000-1500 м. Расположенные на эстакадах трубопроводы обычно оснащены компенсаторами, воспринимающими механические напряжения, возникающие из-за разницы температур. Трубопроводы теплоизолированы полиуретаном или вакуумом по типу «труба в трубе».
Зона выгрузки с резервуаром-накопителем приемного терминала соединяется системой из двух разгрузочных трубопроводов.
Согласно технологии, процессу разгрузки предшествует дополнительное охлаждение трубопровода.
Обычно это достигается путем отправки небольшого количества сжиженного газа в зону разгрузки по одному трубопроводу и возврата его в зону подготовки газа по второму трубопроводу.
Разгрузочный трубопровод имеет хорошую теплоизоляцию.
Количество тепла, которое проникает через каждый квадратный метр поверхности этого трубопровода, крайне мало. Однако, учитывая его многокилометровую протяженность, суммарные теплопотери оказываются довольно существенными. Количество метана, испаряющегося в результате теплопотерь на каждый 1 км длины такого трубопровода, в зависимости от типа теплоизоляции, может составлять несколько тонн в час.
Пары, возвращающиеся в цистерны метановозов, влияют на скорость выкипания.
Когда танкер выгружается на приемном терминале, из его резервуаров за очень короткое время выдавливается значительное количество сжиженного газа, что создает локальное отрицательное давление. Чтобы противодействовать этому и поддерживать постоянное рабочее давление в резервуарах, выдавленный СПГ заменяется метаном.
Часть газа, необходимого для заполнения цистерн, покрывается парами, испарившимися во время поездки, а остальная часть должна подаваться извне. Это называется BOG (кипящий газ). На начальном этапе разгрузки метановозов, после подключения разгрузочных рукавов к судовым манифольдам, BOG используется для охлаждения разгрузочных рукавов и вспомогательных устройств на причале.
На этом этапе используется резервуар для конденсата, расположенный на разгрузочной платформе, и охладитель, в котором источником холода является СПГ.
Эти же устройства используются для обеспечения надлежащей, достаточно низкой температуры паров, возвращающихся на корабль.
Недостающее количество газа доставляется с приемного терминала по трубопроводу, известному как линия возврата пара. В отличие от разгрузочного трубопровода, в этом трубопроводе не поддерживается низкая температура, поэтому протекающий по нему газ необходимо охладить до соответствующей температуры дополнительно, прежде чем он попадет в резервуары судна.
Процесс регазификации сжиженного природного газа
Регазификация — это заключительный этап жизненного цикла сжиженного природного газа.
Здесь жидкий продукт переводится в газообразное состояние и закачивается в наземную газопроводную сеть.
Регазификация СПГ выполняется в три последовательных этапа:
• Природный газ доставляется метановозами и разгружается в резервуары в жидком состоянии. СПГ может храниться в порту неопределенное время и использоваться в соответствии с изменяющимися потребностями потребителей.
• Регазификация предполагает нагрев СПГ до температуры выше 0 ° C. Этот процесс осуществляется при давлении порядка 60-100 бар. Нагрев осуществляется в группах теплообменников с использованием морской воды как теплоносителя. Это наиболее энергоэффективный метод при наличии воды с требуемыми качествами. Проблемой этого типа нагрева остается сложность использования морской воды из-за большого количества примесей и ее высокой коррозионной активности. В случае аварии в теплообменниках газ направляется в резервный испаритель, который использует сгорание части топлива для выработки необходимой тепловой энергии.
• На выходе из регазификационного терминала газообразный метан очищается и перерабатывается для соответствия стандартам качества. Переработка может включать изменение теплотворной способности продукта путем добавления примесей азота, бутана или путем смешивания с другими газами. Важным действием после регазификации является обработка газа одорантом, чтобы обеспечить меры безопасности при использовании газа в быту и на производствах.
При инженерном проектировании регазификационных терминалов СПГ необходимо учитывать конкретные потребности заказчиков.
Регазификация может осуществляться как на традиционных наземных терминалах, так и на автономных плавучих платформах. Плавучие регазификационные баржи обладают преимуществом мобильности и могут создавать новые рынки для сжиженного природного газа.
Помимо получения доступного газообразного топлива, преимущества при регазификации можно получить за счет выделяемой энергии. Холод, выделяемый при превращении метана из жидкости в газ, используется для производства кислорода и азота из воздуха.
Энергетические компании могут получить дополнительные выгоды путем строительства регазификационных терминалов СПГ в непосредственной близости с металлургическими заводами или другими промышленными предприятиями.
Основное оборудование для регазификации СПГ
Инженерное проектирование регазификационных терминалов сжиженного природного газа опирается на выбор самого подходящего оборудования, в том числе криогенных резервуаров, испарителей, редукторов и измерительного оборудования.
Список основного технологического оборудования для регазификации включает:
• Криогенные резервуары для хранения сжиженного газа. Эти резервуары соответствующего типа, объема и конструкции обеспечивают долгосрочное хранение СПГ, минимизируя потенциальные риски при внештатных ситуациях на терминале.
• Испарители ORV, SCV или других типов предназначены для контролируемого перехода жидкого газа в газообразное состояние с высокой производительностью.
• Редукционно-измерительная станция. Эта часть регазификационного терминала СПГ отвечает за уменьшение давления газообразного метана до требуемых параметров, а также контроль поставляемого газа по различным показателям.
• Оборудование одоризации. Поскольку сжиженный природный газ не имеет запаха, поставщики должны придать ему резкий запах для безопасности использования.
Среди важнейшего оборудования можно назвать испарители, где происходит наиболее технически сложный процесс фазового превращения газа.
На регазификационных терминалах СПГ устанавливается два типа испарителей, а именно ORV или SCV. В последние годы они являются самыми популярными конструкциями.
ORV испарители (open rack vaporizers)
ORV, или испарители с открытой стойкой, представляют собой теплообменники, нагреваемые морской водой.
В этих теплообменниках морская вода протекает самотеком по оцинкованным алюминиевым трубам, выделяя тепло и нагревая СПГ, протекающий вокруг панелей.
Вода, вытекающая из алюминиевых труб, накапливается в резервуаре, откуда по трубопроводу сбрасывается в море.
Перед использованием в теплообменниках морскую воду следует очистить от всех видов взвесей или твердых примесей. Она также должна соответствовать строгим требованиям качества, то есть не должна содержать тяжелых металлов, а pH воды должна быть в диапазоне 7,5-8,5 с минимальным содержанием ионов хлора. Также важно обеспечить поддержание температуры морской воды выше + 5 ° C.
Вода, сбрасываемая обратно в море, обычно на несколько градусов ниже температуры в море, что в общем количественном балансе не должно представлять угрозы для окружающей среды.
Для предотвращения образования биологических форм в трубах необходимо хлорировать воду невысокими дозами хлорсодержащих веществ.
Благодаря простоте технологии и низкой частоте отказов ORV испарители являются одними из самых широко используемых на регазификационных терминалах СПГ в Европе и в мире. Несмотря на более высокую стоимость строительства, эксплуатационные расходы относительно низкие среди всех подобных установок.
SCV испарители (submerged combustion vaporizers)
SCV, или испарители горения погружного типа — это теплообменники, использующие температуру выхлопных газов.
Принцип действия этих теплообменников заключается в сжигании газового потока, чаще с использованием одной большой горелки. Затем горячие выхлопные газы проходят по стальным трубам, погруженным в водяную баню.
Продукты сгорания после охлаждения выбрасываются в атмосферу.
Использование одной большой газовой горелки в этой системе вместо нескольких меньших горелок связано с большей эффективностью и меньшими выбросами NOх и CO.
Испарители других типов на регазификационных терминалах СПГ используют значительно реже. К наиболее известным относятся STV (shell and tube vaporizers), CHP – SCV (combined heat and power unit – submerged combustion vaporizers), AAV (ambient air vaporizers) и AAV – HTF (ambient air vaporizer – heat transfer fluid).
В каждом случае строительство регазификационных терминалов требует индивидуального подхода, учитывая конкретные условия реализации проекта, требования заинтересованных сторон, бюджет проекта и предполагаемые сроки сдачи в эксплуатацию.
Наша команда готова предложить гибкие финансовые и технические решения под специфические требования вашего бизнеса.
Финансирование и проектирование регазификационных терминалов СПГ
Тема транспортировки сжиженного природного газа по водным путям становится актуальной по всему миру.
Используя действующую портовую инфраструктуру, инвесторы могут развивать сети регазификационных терминалов в существующих портах и рассматривать дополнительные места в новых прибрежных районах.
Помимо хранения и распределения топлива железнодорожным или наземным транспортом, важнейшей функцией терминала является регазификации СПГ и его подача по газопроводам вглубь суши.
Несмотря на множество преимуществ, связанных с развитием рынка СПГ, возможности внедрения мультимодальной цепочки поставок в настоящее время ограничены.
К основным препятствиям на пути развития относятся все еще недостаточно развитая железнодорожная инфраструктура во многих регионах России, несудоходные участки рек, высокие затраты на этапе реализации инфраструктурных проектов и недостаточная осведомленность властей о новых решениях, связанных с транспортировкой СПГ.
Тем не менее, реализация небольших индивидуальных решений по СПГ может принести существенную выгоду вашему бизнесу.
ESFC с партнерами предлагает все виды финансовых, инженерно-технических и консультативных услуг, связанных с развитием сетей сжиженного природного газа. Мы разрабатываем инвестиционные и технологические схемы, выбираем и поставляем передовое оборудование, выполняем монтаж и обеспечиваем бесперебойную работу регазификационных терминалов СПГ для вашего бизнеса.
Инжиниринговые услуги включают, но не ограничиваются:
• Проектирование, строительство, обслуживание и модернизация регазификационных терминалов СПГ в России и республиках СНГ по ЕРС-контракту.
• Проектирование, строительство, техническое обслуживание и модернизация заводов по сжижению природного газа по всему миру под ключ.
• Поставки, монтаж, обслуживание и замена газовых компрессоров для заводов по производству сжиженного природного газа.
• Проектирование и строительство компрессорных станций для газопроводов.
• Проектное финансирование нефтегазовых проектов.
Единый генеральный подрядчик дает заказчику существенные преимущества заказчику в виде единого центра ответственности. Комплексный и профессиональный подход гарантирует соблюдение строгих стандартов, а также оптимальную стоимость и сроки реализации проекта.
Мы с партнерами участвовали в реализации проектов в странах Европы, Латинской Америки, Африки и Азии.
Среди наших партнеров и заказчиков известные мировые компании и финансовые институты, включая крупнейшие банки Испании.
Если вы планируете инвестиции в регазификационный терминал СПГ, обратитесь к консультантам ESFC для обеспечения успеха вашему нефтегазовому проекту.
Источник https://esfccompany.com/services/regazifikatsionnye-terminaly-spg/proektirovanie-regazifikatsionnykh-terminalov-spg/