Диссертация (1172966), страница 7
Текст из файла (страница 7)
При строительстве танкеров мембранного типа сначаластроится корпус судна, затем внутреннее пространство судна делится на отсеки,которые затем выкладываются изнутри двойным слоем мембраны (рисунок 1.11).По утверждению разработчиков мембранных технологий – компании GTT(Франция), – данные технологии позволяют снизить затраты на строительство иэксплуатацию СПГ-танкеров, оптимизировать внутреннее пространство судна и,за счет гибкости сборки, использовать их при строительстве танкеров любогообъема. [7, 14]Рисунок 1.11 – Метановоз с танками мембранной конструкции(Источник: Global Security.org)В настоящее время для судов СПГ на рынке присутствуют две французскихмембранных технологии:43−cистема NO96,−cистема Mark III.Система NO96 включает в себя две одинаковые мембраны и дванезависимых слоя изоляции.
Мембрана выполнена из инвара (ферросплав с 36 %никеля) толщиной 0,7 мм. Первичная мембрана находится в контакте ссжиженным природным газом, а наличие вторичной мембраны является 100 %гарантией от утечек СПГ. Динамические и термальные нагрузки на мембранупередаются через слой изоляции на стальную конструкцию судна (рисунок 1.12).Первичный и вторичный слои изоляции выполнены из фанерных боксов,заполненных расширенным перлитом. Стандартный размер бокса 1 х 1,2 м.Толщина первичной изоляции – от 170 до 250 мм, стандартная толщинавторичной изоляции – 300 мм.
Вторичную изоляцию крепят к внутреннейоболочке корпуса судна. Боксы с перлитом имеют внутреннее укрепление дляпротиводействия высокому давлению и поглощению энергии движущейсяжидкости. Мембраны крепятся к изоляции специальными устройствами,позволяющими слою инвара свободно скользить по слою изоляции.Система зарекомендовала себя положительно за длительный периодэксплуатации – первыми танками этой системы оснастили в 1969 году танкеры,предназначенный для завода СПГ на Аляске.Рисунок 1.12 – Мембранная система NO96(Источник: www.gtt.fr)44Система Mark III включает первичную гофрированную мембрану изнержавеющей стали марки 304L (аналог 03Х18Н11) толщиной 1,2 мм.Перпендикулярноегофрированноерифлениепозволяетмембранамприспосабливаться к любым тепловым напряжениям или корпусным отклонениями работать до предела усталости, обеспечивая тем самым высокий срок службы.Вторичнаятрехслойнаямембранаизготовленаизлистовогокомпозиционного материала – триплекса: тонкий лист алюминия между слоямистеклоткани и полимера.Изоляция представляет собой несущую конструкцию из сборных панелей,включающихвсебясплошнойлистфанеры,пенополиуретана,слойТриплекса(вторичнаяслойармированногомембрана),второйслойармированного пенополиуретана и верхний слой, состоящий из пластин фанеры сметаллическими вставками (рисунок 1.13).абРисунок 1.13 – Мембранная система Mark III:а – конструкция: 1 – деревянные бруски, 2 – угловые панели, 3 – первичнаямембрана изгофрированной нержавеющей стали, 4 – верхний слой изоляции, 5 –металлические вставки, 6 – внутренний корпус судна, 7 – смоляные полоски, 8 –вторичная изоляция, 9 – вторичная мембрана из Триплекса;б – лист гофрированной нержавеющей стали(Источник: www.gtt.fr)45В целях безопасности внутреннее пространство изоляции всех системзаполняютазотомиспециальнымиприборамиконтролируютналичиеуглеводородов в азоте в случае утечки.Все мембранные системы разработаны и поставляются французскойкомпанией GTT – Gaztransport & Technigaz.
[14]Танки мембранной конструкции имеют три основных недостатка:−их конструкция является менее надежной (толщина мембраны инварасоставляет 0,4 мм, в то время как самая тонкая часть сферического танка имееттолщину 3 см);−их ремонт затруднен, так как отсутствует свободное пространствомежду изоляцией и внутренним корпусом судна;−они не выдерживают высокие ударные нагрузки (например, отэффекта «слошинга» или в случае плавания во льдах).Мембранные танки GTT строятся только после спуска судна на воду, онидороже сферических, и общее время постройки танкера – около 1,5 лет. Однакомембранные танкеры обладают множеством преимуществ:−они на 10 % легче, чем танкеры сферической конструкции с равной пообъему грузовместимостью, следовательно, теоретически более дешевы пристроительстве и эксплуатации;−их палубы плоские, что облегчает обслуживание танков;−они так не возвышаются над водой, как сферические танкеры, чтооблегчает их маневренность и обеспечивает лучший обзор с капитанскогомостика;−изоляцииони охлаждаются достаточно быстро благодаря низкотемпературнойигибкостимембран,выдерживаютгораздобольшеечислотемпературных циклов.
Это уменьшает время охлаждения после сухого дока иобеспечивает большую эксплуатационную гибкость в поддержании температурытанков в течение возвратного рейса;−благодарянебольшомуобъемуониимеютмалыйтоннаж,46следовательно, для этих танкеров ниже портовый сбор и пошлина за проход поСуэцкому каналу.В зависимости от вместимости танкеры СПГ подразделяются на классы:−класс «Standart» с объемом грузовых танков 125 000 – 170 000 м3;−класс «Q-Flex» с объемом грузовых танков 210 000 – 217 000 м3;−класс «Q-Max» с объемом грузовых танков свыше 250 000 м3.−класс «New Panamax» с объемом грузовых танков 170 000 – 180 000 м3(существует с 2016 г., появление данного класса судов связано с реконструкциейПанамского канала);−класс «Yamalmax (DAT)» с объемом грузовых танков 170 000 –180 000 м3 (существует с 2016 г.; аббревиатура DAT – Double Acting Tanker –означает танкер с ледокольными характеристиками; появление данного классасвязано с запуском завода Ямал СПГ).Расширение Панамского канала позволило транспортировать СПГ свосточного побережья США, где находятся основные экспортные терминалыСПГ, на западное побережье Латинской Америки и в Азию.C выходом газодобывающей промышленности России на арктическийшельф и строительством завода Ямал СПГ был разработан новый ледовый классСПГ-танкеров, способных прокладывать себе путь через льды – «Yamalmax(DAT)».
Это совместная разработка российских и финских судостроителей.Первый СПГ-танкер, которому был присвоен ледовый класс Arc-7, самыйвысокий из существующих в мире танкеров, был спущен на воду в 2016 году ипредназначен для работы в Арктике. Специфика ледокольного танкеразаключается в том, что он может двигаться в двух направлениях: носом вперед почистой воде и кормой вперед по ледовым полям. Это стало возможно благодарястандартной форме носа судна, ледокольной форме кормы и трем винторулевымколонкам типа «Азипод», обеспечивающим высокую маневренность судна.Число верфей, способных строить большие танкеры СПГ, ограничено.
Трисамые большие из них находятся в Южной Корее. Это верфи Hyundai Heavy47Industries, Samsung Heavy Industries и Daewoo Shipbuilding & Marine Eng. (таблица1.4).Так как срок постройки судов обычно 32-36 месяцев, а заказы настроительство судов на верфях расписаны на несколько лет вперед, число ивместимостьтанкеровСПГнеобходимопланироватьещенастадиипроектирования завода. Иногда, в случаях благоприятных цен на строительствосудов, бывает оправдано заранее выбрать верфи и заказывать танкеры ещё доначала строительства завода СПГ.Таблица 1.4 – Производительность верфей, строящих танкеры СПГ [8]ВерфьМощность,Тип танкашт/годЕвропаChantiers de l’Atlantique, Франция3МембранныеIzar, Испания3МембранныеЯпонияKawasaki Heavy Industries3СферическиеMitsubishi Heavy Industries5Сферические, МембранныеMitsui Engineering & Shipbuilding2Сферические, МембранныеUniversal Shipbuilding2МембранныеImabari Shipbuilding3МембранныеЮжная КореяHyundai Heavy Industries17Сферические, МембранныеSamsung Heavy Industries16МембранныеDaewoo Shipbuilding & Marine Eng.15МембранныеHanjin Heavy Industries and2Мембранные2МембранныеConstructionSTX ShipbuildingКитайHudong-Zhonghua Shipbuilding Group5Мембранные481.2.1.3 Крупнотоннажные регазификационные терминалы СПГРегазификациясжиженногогазаявляетсяфинальнымэтапомвпроизводственно-сбытовой цепи СПГ.
Наземные приемные терминалы СПГ (ихпроизводительность по всему миру колеблется от 2 до 12 млн. т в год) включаютустановку разгрузки СПГ, криогенные резервуары для хранения (объемом от 40до 250 тыс. м3), насосы и регазификационную установку. Принципиальная схемарегазификационного терминала показана на рисунке 1.14.ПроцессразгрузкиСПГ-танкерапредполагаетналичиепортовыхсооружений, аналогичных тем, какие используются при загрузке судна на заводеСПГ, включающие разгрузочные рукава и соединительные трубопроводы дляподачи СПГ на терминал. Узел разгрузки также размещается на вынесенном вморе причале.
При разгрузке береговые рукава присоединяются к танкеру, исудовые насосы начинают откачивать СПГ в береговые резервуары. Разгрузкадлится обычно 10-15 часов. Между операциями разгрузки соединительныетрубопроводы охлаждаются циркулирующим СПГ из береговых резервуаров.Рисунок 1.14 – Принципиальная схема регазификационного терминала [15]49Отпарной газ, непрерывно образующийся в резервуарах и газопроводах изза теплопритоков из окружающей среды, сжимается до давления от 0,7 до1,0 МПа, снова конденсируется и через реконденсатор присоединяется к потокуСПГ, направляемому на регазификацию. Дополняет всю эту технологическуюцепочку факел для аварийного сброса газа.
[15]На установках регазификации СПГ преобразуется в газообразное состояниедля того, чтобы по газопроводу попасть к потребителю. Регазификацияпредставляет собой процесс нагрева и испарения СПГ в теплообменникеиспарителе, который происходит при высоких давлениях. Резервуарнымипогружными насосами давление нагнетается до значений от 6 до 10 МПа (этодавление выше критической точки), чтобы избежать двухфазного потока виспарителе и обеспечить давление, равное давлению в газопроводе.
Это устраняетнеобходимость в дорогостоящем дожимном компрессоре природного газа: онстоит значительно дороже, чем криогенные насосы. Нагревают газ до невысокихтемператур – на несколько градусов выше нуля, это означает, что для нагрева газабездополнительныхрасходовможноиспользоватьморскуюводуилиокружающий воздух. А так как приемный терминал обычно находится наморском берегу, то в силу неограниченного количества воды регазификациястановится энергоэффективным процессом. На некоторых терминалах строятвысокоэффективныекогенерационныеустановкидлякомбинированногопроизводства тепловой и электрической энергии.Мощность регазификационных терминалов в феврале 2019 года достигла843 млн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
