Реферат Морской транспорт сжиженного природного газа
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Транспорт и хранение нефти и газа»
РЕФЕРАТ
Морской транспорт сжиженного природного газа
0200.074612.О20 ПЗ
Выполнил студент гр. МТ-09-02 Тарзимин Р.Р.
Проверил доцент Нечваль А.М.
Уфа 2010
Введение…………………………………………………………………………..3
1.
Развитие морского транспорта для перевозки СПГ…………………4
2.
Конструкция грузовых танков………………………………………….5
3.
Погрузка........................................................................................................9
3.1
Подготовка к погрузке………………………………………………9
4.
Поведение СПГ в грузовом танке……………………………………..10
5.
Опасность низких температур для металла, меры безопасности…11
6.
Выгрузка.....................................................................................................12
7.
Подготовка к докованию……………………………………………….13
8.
Подогрев танков…………………………………………………………13
9.
Аварийные процедуры………………………………………………….14
10.
Утечка жидкости………………………………………………………..15
11.
Выгрузка груза в море………………………………………………….16
Заключение……………………………………………………………………...17
Список использованной литературы………………………………………..18
Введение
СПГ является основным видом топлива для многих стран, включая такую супердержаву как Япония. СПГ получают из природного газа путем сжатия с последующим охлаждением. При сжижении природный газ уменьшается в объёме примерно в 600 раз. Процесс сжижения идет ступенями, на каждой из которых газ сжимается в 5-12 раз, затем охлаждается и передается на следующую ступень. Собственно сжижение происходит при охлаждении после последней стадии сжатия. Процесс сжижения таким образом требует значительного расхода энергии - до 25% от ее количества содержащегося в сжиженном газе.
В процессе сжижения используются различные виды установок - дроссельные, турбодетандерные, турбинно-вихревые и пр.
СПГ хранится в специальных криоцистернах, устроенных по принципу сосуда Дюара. Транспортируется СПГ на специализированных морских судах - танкерах, оборудованных криоцистернами. Регазифицированный СПГ транспортируется конечным потребителям по трубопроводам.
В России в 2006 году построен первый завод СПГ. Завод построен в рамках проекта Сахалин-2 в посёлке Пригородное на юге Сахалина. Завод был запущен 18 февраля 2009 года. В торжественной церемонии приняли участие представители Японии, Великобритании и Нидерландов, страны-участницы проекта «Сахалин-2».
1.
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 «Marlin Hitch» типа «либерти», постройки 1945 года, в котором свободно стояли алюминиевые танки с внешней теплоизоляцией из бальсы. Оно было переименовано в «Methane Pioneer» 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 «Methane Princess». 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
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.
2.
Конструкция грузовых танков
Для перевозки жидких грузов других видов находят применение специализированные танкеры меньших размеров. Известное распространение получили танкеры для перевозки химикалий, танки и грузовая система которых имеют защиту от воздействия агрессивных жидкостей. Освоение промышленных способов сжижения природных газов сделало возможной их перевозку на морских судах. Перевозки этого первичного источника энергии приобретают все большее значение. В последнее время отмечается довольно активное строительство специализированных танкеров–газовозов.
Сжиженные нефтяные газы, состоящие в основном из бутана и пропана, перевозятся в изолированных цистернах при температуре около —42°С. Еще более низкая температура (—162°С) требуется для сжижения природного газа, основным компонентом которого является метан. Танкеры-газовозы, перевозящие сжиженный природный газ и называемые также
При постройке танкеров-газовозов в связи с очень низкими температурами груза возникают принципиально новые проблемы. Стали, применяемые в судостроении, обладают достаточной прочностью только до —30°С, при дальнейшем охлаждении они становятся хрупкими. Вследствие этого переохлажденный сжиженный газ должен быть тщательно изолирован от всех конструкций судового корпуса и потому его нельзя перевозить просто в грузовых танках танкеров. Для перевозки охлажденного сжиженного газа при атмосферном давлении требуются специальные вкладные цистерны, которые могут иметь любую форму. Обычно в этом случае применяют прямоугольные цистерны, позволяющие лучше использовать подпалубную кубатуру судна. Такие цистерны называют также цистернами мембранного типа.
| | |
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.
В 1994 году GT и TG слились в одну компанию GTT и обе системы стали использоваться при постройке с одинаковым успехом. Это GT № 96 и TG Марк III. Идет работа и над новыми системами GT 2000 и CS-1 (комбинированная система).
Сферические танки системы MOSS были взяты с судов перевозящих нефтяные газы и очень быстро завоевали популярность.
Почему, несмотря на видимые недостатки,- большой вес и малый объем, танки типа MOSS пользуются популярностью?
Причины здесь две. Первая, - это то, что они самоподдерживающиеся с дешевой изоляцией, а вторая, - они могут быть построены отдельно от судна.
Мембранные танки GTT строятся только после спуска судна на воду, очень дорогие и время их постройки довольно большое, около 1.5 года.
Недостаток сферического танка в том, что необходимо охлаждать большую массу алюминия, так как они на порядок тяжелее мембранных танков. MOSS предложил для избежания этого внутреннюю изоляцию из полиуретановой пены, но это так и осталось на бумаге. До конца 1990-х, конструкция MOSS была доминирующей в строительстве грузовых танков, но в последние годы, в связи с изменением цен, почти две трети танков заказанных судов, - это GTT конструкции, которые разделяются примерно поровну между GT и TG.
Основные задачи судостроения на сегодняшний день, - это увеличение грузовместимости при неизменных размерах корпуса, уменьшение стоимости изоляции, уменьшение времени постройки судов
3.
Погрузка
3.
1
Подготовка к погрузке
Все операции по погрузке груза контролируются и осуществляются из ПУГО. Погрузка груза и одновременная отдача балласта осуществляются совместно при выполнении следующих условий:
1. Грузовые танки заполняются с одинаковой скоростью
2. Крен и дифферент контролируются балластными танками
3. Загрузка танков осуществляется до уровней указанных в грузовых таблицах
4. Во время окончания погрузки, судно должно иметь дифферент не более 1 метра на корму, но если возможно, - ровный киль.
5.
6. Продольная прочность и остойчивость судна, определяемые грузовым компьютером, должны все время находится в безопасных пределах.
Помощник, отвечающий за грузовые операции, должен находиться в ПУГО во время грузовых операций. Вахта на палубе требуется для обычных проверок и/или в случае аварийной ситуации, которая выполняется во время грузовых операций. Постоянная связь между терминалом и ПУГО должна быть установлена во время всей операции.
Все время, когда судно загружено СПГ и особенно во время грузовых операций требуется следующее:
1. Система поддержания давления в меж барьерных пространствах должна быть в работе с автоматическим контролем давлений
2. Вторая система измерения уровней должна находится в постоянной готовности.
3. Система регистрации и тревоги для грузовых барьеров и структуры двойного корпуса должны быть в работе
4. Система обнаружения газа должна быть в постоянной работе.
5. Обычно во время погрузки, пар возвращается на терминал через судовые или береговые компрессоры. Давление пара СПГ в судовой системе регулируется изменением потока при помощи компрессора.
6. Паровые клапана на грузовых танках во время погрузки должны быть полностью открыты.
7. Вентиляционная мачта должна быть всегда готова для использования.
4.
1. При погрузке в грузовые танки, давление в паровой фазе поддерживается предельно постоянным, немного выше атмосферного давления.
2. Внешнее тепло, проходящее через изоляцию танка, генерирует восходящие потоки внутри жидкого груза, подогретый СПГ поднимается наверх и кипит.
3. Тепло, необходимое для испарения исходит из СПГ и пока происходит постоянный отток пара для поддержания давления, СПГ остается при температуре кипения.
4. Если давление пара уменьшить откачиванием большего количества, чем выкипает, - температура СПГ уменьшится. Для того, чтобы сделать давление эквивалентное его температуре, кипение СПГ усиливают, тем самым, увеличивая передачу тепла от СПГ пару.
5. СПГ это смесь нескольких компонентов с различными физическими свойствами, в частности способностью испарения,- более легкие фракции испаряются быстрее. Пар, производимый в процессе кипения, содержит большее количество легких составляющих, чем СПГ.
6. Характеристики СПГ, температура кипения, плотность, тепловая ценность имеют тенденцию к увеличению во время рейса.
5.
Опасность низких температур для металла, меры безопасности
Обычная сталь подвержена хрупкому излому при низких температурах. Такие повреждения могут быть катастрофическими, так как хрупкую сталь можно повредить без особых усилий. Обычная углеродистая сталь может потерять свою гибкость при температурах до -50С, поэтому их использование для температур -160С невозможно.
Поэтому, в конструкциях судов для перевозки СПГ применяются специальные материалы, которые не теряют своих прочностных характеристик при низких температурах. Это ИНВАР (36% никель-железо сплав), аустенитная нержавеющая сталь, 9% никелевая сталь, сплавы алюминия, такие как 5083 сплав.
Все эти материалы сохраняют свои прочностные характеристики при низких, -162С температурах, и противостоят даже перегрузкам, сохраняя свои непроницаемость.
Для избежания хрупкого излома обычных сталей, должны быть приняты соответствующие меры для предотвращения контакта СПГ или азота с ними.
Дополнительно, должно иметься специальное оборудование на случай утечки СПГ или азота. Районы манифолдов оборудованы поддоном, из специальной стали, который при разливе не дает распространиться низкотемпературной жидкости, и существует возможность дренировать эту жидкость за борт. Судно в районе манифолда оборудовано водяной завесой, работающей от пожарного насоса. Пожарный насос должен быть всегда под давлением и водяная завеса в действии при любых грузовых операциях.
Дополнительно, пожарные шланги должны быть проложены к каждому куполу, для обработки любой маленькой утечки из клапана или фланца. Постоянные поддоны должны быть установлены под оборудованием, которое наиболее вероятно может создать проблемы и переносные поддоны должны быть готовы для немедленного использования в случае возможных утечек.
Во время любых перемещений груза, и особенно во время погрузки/выгрузки, должен быть организован постоянный обход на палубе для своевременного обнаружения утечки.
В случае разлива или утечки, водяной спрей должен быть направлен в это место для рассеивания и испарения жидкости, а главное для защиты обычной стали. Утечка должна быть ликвидирована, при необходимости даже остановив грузовые операции.
6.
Выгрузка
Перед стартом грузового насоса, необходимо заполнить СПГ все выгрузную колонну. Это достигается при помощи насоса зачистки. Цель этого заполнения, - избежание гидравлического удара. Последовательность запуска насосов и очередность выгрузки танков, можно найти в руководстве по грузовым операциям. Необходимо поддерживать достаточное давление в танках при выгрузке, чтобы избежать кавитации и иметь хорошее всасывание на грузовых насосах. Это достигается подачей пара с берега. При невозможности 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 необходимо осушить линю выгрузки и прекратить подачу пара с берега. Продувка берегового стендера осуществляется при помощи азота.
Перед отходом не забудьте продуть паровую линию азотом до содержания метана не более 1 % от объема, а только потом отсоединяйте ее.
7.
На судне должно быть указание оператора о необходимых операциях перед постановкой судна в док, их последовательности и времени на их выполнение.
Во время последнего перехода в грузу перед доком, должен быть проведен полный осмотр внутреннего корпуса во всех балластных танках, коффердамах и составлен подробный рапорт. Это необходимо для подтверждения отсутствия холодных пятен. Представитель классификационного общества может быть на судне во время этого перехода и выполнить необходимые осмотры. В порту выгрузки, судно должно выгрузить максимальное количество груза. Это достигается использованием зачистных насосов до их остановки по срыву потока. Затем грузовые линии осушаются и продуваются азотом до содержания в них углеводородов менее 1 % по объему. После чего во время балластного перехода грузовые танки подогреваются, инертизируются и продуваются воздухом до прихода на судоремонтный завод.
8.
Подогрев танков
Прогревание танков это часть общей операции, которая необходима перед постановкой судна в ремонт или инспекцией танков. Танки прогреваются циркуляцией подогретого природного газа. Пар подается при помощи двух компрессоров ВП и греются грузовыми подогревателями, на первой стадии до 0С и до +75С на второй стадии.
На первой стадии теплый пар подается через грузовую линию на дно танков для выпаривания оставшейся жидкости. На второй стадии, когда температура в танке стабилизируется, теплый пар начинает подаваться на
Первоначально, рост температуры будет незначительным, а количество пара может достигать нескольких тысяч кубометров в час. После окончания выпаривания жидкости, температура начнет расти быстрее, а количество пара уменьшится.
Качка судна только усиливает выпаривание жидкости. Прогресс операции выпаривания лучше всего наблюдать по термометру расположенному в кормовой части грузового танка. Небольшой крен судна также помогает равномерному выпариванию грузовых танков. Полученный пар можно также использовать в судовых котлах.
9.
Аварийные процедуры
Все испытания, проведенные на первой мембран, показали, что усталостное повреждение не распространяется по мембране. Оно, как правил, не большое и пропускает только пар или небольшое количество жидкости, которое сразу же испаряется. Однако, возможно и значительное повреждение мембраны, во время которого, значительное количество жидкости попадет вниз меж барьерного пространства.
10.
Утечка жидкости
1. Быстрое увеличение содержания метана в пространстве.
2. Увеличение давления на входе азота в пространство и соответственное увеличение вентиляции в атмосферу.
3. Сигнал низкой температуры в пространстве ниже повреждения
4. Общее понижение температуры внутреннего корпуса.
При большом повреждении первой мембраны, жидкость из танка будет поступать в пространство до выравнивания их уровней. После выгрузки грузового танка, если содержимое первого пространства не может быть откатано довольно быстро в грузовой танк, то это может привести к разрушению первой мембраны.
Перед выгрузкой танка со значительным повреждением в первой мембране, необходимо, чтобы первая мембрана была проткнута так, чтобы жидкость могла свободно поступать обратно в грузовой танк по мере выгрузки.
Устройство для прокола мембраны, это 30 кг. проводник, который опускается вниз по трубе поплавкового мерительного устройства и протыкает первую мембрану внизу танка.
Основание трубы мерительного устройства снабжено разбивающимся перфорированным основанием, чтобы позволить проводнику пробить мембрану. Мембрана в этом месте снабжена тонкой диафрагмой, а фанерные ящики изоляции тоньше, чем обычные, чтобы позволить проводнику полностью проникнуть в пространство.
11.
Выгрузка груза в море
Выгрузка груза в море является аварийной операцией и должна быть сделана только для избежания серьезного повреждения грузового танка и/или внутреннего корпуса, которое в свою очередь угрожает безопасности экипажа, судну и окружающей среде.
Повреждение мембраны и меж барьерного пространства в одном или более грузовых танках могут привести к необходимости выгрузки груза в море из этого грузового танка.
Эта операция выполняется при помощи одного грузового насоса, через съемную форсунку, прикрепленную к манифолду.
Выгрузка СПГ в море создает опасные условия:
1. Все стороны проблемы должны быть тщательно изучены и оценены, пред тем как принять решение о выгрузке СПГ в море
2. Все имеющееся оборудование по борьбе с пожаром должно быть развернуто и готово к немедленному использованию.
3. Все входы, отверстия и вентиляционные мачты должны быть задраены.
4. Курение на судне вообще запрещается.
5. Водяная завеса с борта выгрузки должна работать во время всей операции по выгрузке.
Погодные условия и направление движения судна по отношению к ветру, должны быть таковыми, чтобы выгружаемая жидкость и образующийся пар относило от судна. Необходимо предотвратить пересечение парового облака с выхлопными газами.
Скорость выгрузки должна быть ограничена скоростью одного насоса и, если потребуется, ее надо уменьшить до пределов, дающих хорошее рассеивание в преобладающих погодных условиях.
По типам перевозимых газов, отличающихся температурой сжижения, различают: газовоз для сжиженных нефтяных газов (СНГ), аммиака и др. (температура сжижения до 218 К); газовозы-этиленовозы для сжижения этана, этилена и др. (температуpa сжижения до 169 К); газовозы для сжиженного природного газа (СПГ) или метановозы (температуpa сжижения до 110 К). По способу сжижения газа газовозы разделяют на 3 вида: для газа, сжиженного повышением давления при температуре окружающей среды,— только газовоз для СНГ, поскольку этилен не может быть сжижен при температуре свыше 283К, а метан — свыше 191К; для газа, сжиженного одновременно повышением давления и охлаждением,— как газовоз для СНГ, так и этиленовозы; для газа, сжиженного охлаждением до температуры кипения при атмосферном давлении,— все разновидности газовозов. Для повышения эффективности создаются газовозы, обеспечивающие перевозки газов, сжиженных как 2-м, так и 3-м способом. По архитектурно-конструктивному типу газовозы представляют собой суда с кормовым расположением МО и надстройки, двойным дном, часто двойными бортами и цистернами изолированного балласта. Для перевозки газа, сжиженного повышением давления, применяют вкладные грузовые танки с расчетным давлением обычно не более 2 МПа. Они размещаются как на палубе, так и в трюмах на специальных фундаментах. Материал танков — углеродистая сталь. У газовозов с комбинированным способом сжижения газа вкладные танки термоизолируются и устанавливаются только в трюмах. Материал танков для газа температурой 223К — термообработанная мелкозернистая нелегированная сталь.
1. http://ru.wikipedia.org/wiki/
2. http://www.gazprom.ru/press/spotlight/liquefied-natural-gas/
3. Перевозка природного газа морем — книга
4. Коршак А.А., Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела: Учебник для вузов – 3-е изд. – Уфа.: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2005.- 528с.: ил.
