ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕВОЗКИ ГАЗА МОРЕМ

WAYS TO INCREASE THE EFFICIENCY OF GAS CARRIAGE BY SEA

Viktor Sulaimanov

Post-graduate student, Admiral Ushakov Maritime State University, Russia, Novorossiysk

Аннотация. В современном мире транспортировка газа морем является важной частью мировой торговли. В статье описаны пути повышении эффективности перевозки сжиженного природного газа на танкерах-газовозах.

Abstract. In the modern world, gas transportation is an important part of world trade. The article describes ways to increase the efficiency of carriage of liquefied natural gas on gas tankers.

Ключевые слова: повышение эффективности, перевозка газа, СПГ-газовоз.

Keywords: increasing of efficiency, gas carriage, LNG-carrier.

Введение

Природный газ- один из самых востребованных видов топлива. Главным его компонентом является метан - один из основных энергоносителей в мировой энергетической системе. Для его транспортировки в настоящее время применяются 2 пути — это может быть сделано с помощью магистральных газопроводов или же с использованием специально построенных судов типа «СПГ-газовоз». В последние несколько десятилетий потребность в СПГ постоянно растет. Стран, которые добывают и экспортируют природный газ, значительно меньше, чем стран-потребителей. В связи с тем, что спрос на СПГ растет, увеличивается и количество судов, предназначенных для его перевозки. Транспортировка СПГ морем является важнейшей частью газовой отрасли промышленности, поэтому инвестиции не заканчиваются на этапах геологической разведки, бурения, обустройства промысла и добычи. СПГ-газовозы, как правило, строятся для перевозки достаточно большого объема СПГ при практически атмосферном давлении при температуре кипения. С учетом того, что потребность в СПГ становится все больше, средняя длина маршрутов растет, увеличивается и средний размер СПГ-газовозов

Проблема постоянно растущего давления в танках и трубопроводах

Учитывая, что газ загружается на судно в сжиженном состоянии уже при температуре кипения и на протяжении рейса используется как топливо, время, проводимое газовозом в море требуется сократить до минимального. Одна из основных проблем при перевозке СПГ морем- его постоянное испарение, происходящее из-за теплообмена. Температура газа, поступающего в грузовые танки, близка к температуре кипения и, как правило, составляется -162°С [1, c. 61]. Серьезная изоляция грузовых танков лишь снижает количество передаваемого в резервуар с СПГ тепла, но не может полностью предотвратить процесс его поступления. За счет этого газ постоянно испаряется. Он может быть использован как топливо для движения судна. Однако если объем отпарного газа больше, чем необходимо для движения судна, возникает вопрос, как снизить давление в грузовых танках и трубопроводах.

Первым и самым простым способом является сожжение паров груза на специально предназначенной для этого установке (Gas Combustion Unit), которая имеется на каждом СПГ-газовозе и обеспечивает безопасное для окружающей среды сожжение природного газа. Тем самым становится возможным контроль за давлением внутри танков и грузовых магистралей [2, с. 28]. Очевидным минусом этого способа является потеря прибыли грузоотправителем, ведь использование установки по сжиганию снижает выручку от торговли грузом, так как та часть газа, которая потенциально могла бы быть продана покупателю, идет на сжигание.

Выбор оптимального маршрута перевозки

Стоит учитывать, что при наличии двух и более равноприоритетных планов перехода предпочтение стоит отдавать тому, следуя по которому газовоз будет больше находиться районах, где преобладают холодные температуры, и меньше- теплые. Это позволит уменьшить количество тепла, попадающего в грузовой танки и, как следствие, сохранить больше груза. Еще одним важным фактором, существенно влияющим на испарение груза, является волнение. При качке свободная поверхность жидкости в танке увеличивается за счет волн, что способствует более интенсивному испарению сжиженного газа. Поэтому учет погодных условий на переходе является особенно важным для рейса газовоза.

Улучшение слоя изоляции

Другой способ уменьшения объемов отпарного газа- снижение количества тепла, поступающего в танки извне. Для достижения этой цели можно было бы увеличить толщину слоя изоляции или поменять материал, из которого он изготавливается. На данный момент не существует материалов, способных полностью прекратить испарение груза. Даже в случае появления подобных материалов их установка на суда для перевозки СПГ будет нецелесообразной, ведь их стоимость будет очень высока. Утолщение слоя изоляции приведет либо к увеличению размеров судов, либо к уменьшению объема грузового танка, что негативно скажется на экономической составляющей перевозки. Гораздо эффективнее было бы изменить материал изоляции. На данный момент слои изоляции на большинстве СПГ-газовозов выполнены из перлита, теплопроводность которого составляет 38-42 мВт/м*Кельвин при 20°С. В случае замены перлита, например, на полистирол (теплопроводность 31-32 мВт/м*Кельвин при 20°С) можно было бы ощутимо снизить количество образующегося отпарного газа [2, с.114]. Достоинством этой стратегии является то, что при нормальной эксплуатации судна, слой изоляции устанавливается один раз (во время строительства) и служит весь срок работы газовоза. Недостаток же состоит в том, что менять изоляцию танков уже построенного судна достаточно дорого. Для судовладельца эксплуатирующегося газовоза этот путь является экономически нецелесообразным.

Установка повторного сжижения газа

Более современный и эффективный способ борьбы с излишком отпарного газа- применение бортовой установки повторного сжижения природного газа УПСГ, чье предназначение- конденсация излишнего испаренного газа и возвращение полученной жидкости обратно в танк. Теоретически это делает возможным доставку всего погруженного СПГ в порт выгрузки. По сути, нет никакой разницы между процессами первичного и повторного сжижения природного газа. В обоих случаях газ переводится в жидкую фазу, его температура близка к температуре кипения. На борту судна основной целью повторного сжижения уже выпарившегося газа является обеспечение средств контроля за давлением и температурой груза [3, с. 75].

УПСГ- установки повторного сжижения газа- сами по себе не являются открытием последних лет. Они уже достаточно долго применяются при перевозке пропана, бутана, бутадиена, этилена и других нефтяных и химических газов. Однако внедрение УПСГ на СПГ-газовозы произошло не так давно. В наши дни очевидна тенденция к оснащению судов, предназначенных для транспортировки СПГ, подобными системами. Использование УПСГ позволяет увеличить объем выгружаемого груза, уменьшить количество оставляемого газа на переход в балласте, сохранить большее количество топлива.

К сегодняшнему дню разработано и используется на газовозах 3 вида УПСГ: установка непрямого действия (где груз охлаждается или пары груза конденсируются без сжатия), установка прямого действия (где испаренный груз сжимается, охлаждается и возвращается обратно в грузовой танк) и каскадная установка (в которой отпарной газ сжимается и конденсируется в теплообменнике и возвращается в грузовой танк).

Наиболее эффективно себя показывает каскадная (она же комбинированная) УПСГ. Ее эффективность составляет порядка 95-97 % [4, c. 156] (именно такое количество испарившегося газа возможно вернуть в танк в жидком состоянии). Несмотря на то, что имеются установки прямого действия, показывающие лучшую эффективность, они отличаются значительно большими затратами энергии [4, с. 158]. Каскадные УПСГ включают в свой состав значительно больше механизмов, чем двух- или трехступенчатые УПСГ прямого действия. Они сложнее в эксплуатации. Но работы по охлаждению разделены между несколькими компрессорами, что повышает общую эффективность системы.

На сегодняшний день уже достаточно много СПГ-газовозов имеют на борту УПСГ. Это ощутимо повышает стоимость их фрахта и увеличивает количество возможных контрактов, что выгодно для судовладельца. Для фрахтователя преимущество таких газовозов заключается в том, что на выгрузке судно способно отдать больше груза из-за того, что отсутствует необходимость сжигать его для удержания давления в танках и трубопроводах в допустимых пределах.

Выводы

На данный момент существует несколько способов повышения эффективности перевозки СПГ морем: выбор оптимального маршрута транспортировки, улучшение слоя изоляции и монтаж установки повторного сжижения газа. Экономичность каскадной УПСГ вкупе с ее эффективностью в настоящее время делает ее лучшим выбором для монтажа на строящийся или уже построенный газовоз. Такая система позволит судну расходовать лишь необходимое количество отпарного газа, которое требуется для работы главного двигателя и судовых установок.