Автор: Забелина А.И., Стародуб М.В.
Источник: Источник: X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум – 2018
Кубанский государственный технологичнский университет. Краснодар, Россия.https://scienceforum.ru…
Начало XXI века ознаменовалось возрастающим значением в мировой энергетике природного газа, доля которого достигла одной трети в общим объеме производимой энергии. По данным зарубежных аналитиков, в ближайшем будущем газ постепенно оттеснит на второй план наиболее популярные ныне энергоносители – нефть и уголь. К 2020 г. доля природного газа в общем энергопотреблении достигнет 45-50 %. Все чаще говорят, что на смену нефтяной эпохи
наступает эпоха метана
(природного газа).
Однако, по мнению зарубежных экспертов, в будущем на мировом рынке газа будет доминировать именно сжиженный природный газ. В настоящее время сектор СПГ является одним из самых динамичных в энергетической отрасли: мировое потребление сжиженного газа растет на 10 % в год, тогда как обычного (газопроводного), только на 2,4 %. Согласно существующих прогнозов, в 2020 году доля СПГ в мировой торговле газом уже составит около 35 % (в 1970 г. – 3 %). В 2030 году на долю СПГ придется уже около 60% торговли природным газом, что будет соответствовать 18–20 % в общем объеме потребляемого на Земном шаре природного газа.
Мировое промышленное производство СПГ в значительной степени стимулировано более экономически выгодной формой транспортировки огромного количества природного газа морским транспортом в сжиженном виде, из газодобывающих стран в страны мира, не имеющих своих энергетических ресурсов.
Первые сведения о перевозках сжиженных газов морем относятся к 1929–1931 гг., когда компания Shell
временно переоборудовала танкер Megara
дедвейтом около 11 тысяч тонн в судно для перевозки сжиженного газа и построила в Голландии судно Agnita
дедвейтом 4,5 тысячи тонн, предназначенное для одновременной перевозки нефти, сжиженного газа и серной кислоты.
Первым специально спроектированным газовозом явилось построенное в 1953 г. в Швеции для датских судовладельцев судно Rasmus Tholstrup
дедвейтом всего 445 тонн. В течении 40 лет специализированные суда строились специально для каждого отдельного проекта.
Вместимость первых танкеров–метановозов составляла 27,4 тыс. м3 СПГ (примерно 16,5 млн м3 газа при нормальных условиях).
За все время в отрасли СПГ разработано множество конструкций метановозов, но лишь четыре из них могут претендовать на коммерческую и техническую приемлемость. Среди них две конструкции мембранного
типа, разработанные во Франции, и две конструкции
свободного
типа, одна из которых родилась в Норвегии, а другая – в Японии. Норвежская конструкция получила известность благодаря характерным сферическим резервуарам. При этом наибольшее распространение получили грузовые танки сферического и цилиндрического типа.
Транспортировка СПГ считается потенциально опасным мероприятием. Все метановозы должны отвечать Кодексу Международной морской организации (IMO) по строительству и оснастке судов, осуществляющих транспорт крупнотоннажных грузов сжиженных газов
. В этом кодексе приводятся требования, включающие критерии проектирования и размещения резервуаров, строительные материалы, изоляцию и меры по охране окружающей среды.
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. По своему размеру суда–газовозы аналогичны авианосцам, но значительно меньше сверхкрупнотоннажных нефтеналивных судов. 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 (именуется система хранения груза
) 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%).
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. 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.
Новое поколение СПГ–танкеров характеризуется отличительными 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.
Впервые исследования экономической целесообразности морских перевозок природного газа, в случаях, когда невозможна его транспортировка по магистральным газопроводам, была выполнена американскими и французскими фирмами в середине 60–х годов прошлого века, при выборе оптимального решения о путях транспортировки газа из Алжира в Западную Европу. Технико–экономические расчеты показали, что при годовом объеме транспорта газа до 10 млрд.м3 и расстоянии перевозки свыше 1500 км, доставка сжиженного метана в морских танкерах (с учетом расхода на сжижение и регазификацию) становится более рентабельной, чем трубопроводный транспорт со сложным переходом через Средиземное море.
Экономичность транспортировки природного газа морем по сравнению с трубопроводным транспортом повышается:
В технологической цепочке производства сжиженного природного газа в настоящее время за рубежом построены и эксплуатируются 49 терминалов по разгазированию СПГ мощностью 232,61 млрд. м3 и 25 терминалов мощностью 158,13 млрд. м3 – строятся.
1. Н. Кириллов. Проблемы российской энергетики в начале XXI века / Н. Кириллов // Энергетика и промышленность России. – 2009. – № 01-02. – с. 31
2. Коршак А.А. Основы нефтегазового дела: учебник для вузов / А.А. Коршак, А.М. Шамазов. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2005. – 528 с.
3. Лапидус А.Л. Газохимия: учебное пособие / А.Л. Лапидус, И.А. Голубева, Ф.Г. Жагфаров. – М.: ЦентрЛит-НефтеГаз, 2008. – 450 с.
4. Касаткин Р.Г. Система морской транспортировки сжиженного природного газа из Арктики / Р.Г. Касаткин. – М.: Издательство ЛКИ, 2008. – 104 с.
5. Транспорт нефти и газа: руководство по добыче, транспорту и переработке природного газа / Д.Л. Катц [и др.] – М.: Недра, 1965. – 677 с.