Proces terminala za prijem LNG-a
Po dolasku transportnog broda LNG, LNG se prenosi u skladišne tankove kroz pumpe za istovar broda, brodske ruke tečne faze i cjevovode za istovar. Ispareni plin (BOG) koji nastaje tijekom istovara djelimično se vraća u teretne tankove LNG broda kako bi se izbalansirao pritisak unutar tankova. Drugi dio BOG se komprimira BOG kompresorima i zatim kondenzira u rekondenzatoru. Kondenzirani BOG, zajedno sa izlaznim LNG-om, pumpa se pumpama visokog pritiska u isparivač radi regasifikacije.
Vaporizer pretvara LNG u gasoviti prirodni gas. Prirodni plin se zatim reguliše pritiskom i mjeri prije nego što se pošalje u mrežu prijenosnih cjevovoda. Dodatno, moguće je direktno komprimirati BOG do izlaznog tlaka u cjevovodu pomoću kompresora za povišenje tlaka, zaobilazeći proces regasifikacije.
Sistem regasifikacije/prenosa LNG-a sastoji se od potopljenih pumpi za tečnost unutar rezervoara za skladištenje LNG-a, rekondenzatora, pumpi visokog/niskog pritiska koje se nalaze izvan rezervoara, isparivača i uređaja za merenje.
U normalnim radnim uslovima, radi samo isparivač otvorenog regala (ORV) / integrisani isparivač sa punim sadržajem (IFV). Međutim, tokom održavanja ili hitnog brijanja na vrhuncu, isparivač sa potopljenim sagorijevanjem (SCV) može raditi paralelno.
Klasifikacija LNG isparivača
Vaporizatori su ključna oprema u terminalima za prijem LNG-a, a njihov strukturni dizajn varira u zavisnosti od izvora toplote koji koriste.
1. Na osnovu stope iskorištenja, isparivači se mogu kategorizirati u isparivače s osnovnim opterećenjem i isparivače s vršnim opterećenjem.
2. Na osnovu vrste izvora toplote, isparivači se mogu klasifikovati na ambijentalne isparivače (koji koriste izvore kao što su atmosferski vazduh, morska voda ili geotermalna voda), procesne isparivače (koristeći toplotu iz termičkih ili hemijskih procesa) i isparivače direktnog sagorevanja ( korištenjem topline dobivene sagorijevanjem goriva).
Uobičajeni tipovi LNG isparivača koji se nalaze u prijemnim terminalima
Air Ambient Vaporizer (AAV)
Intermediate Fluid Vaporizer (IFV)
Otvoreni rack Vaporizer (ORV)
Isparivač sa potopljenim sagorijevanjem (SCV)
(1) Air Ambient Vaporizer (AAV)
TheAir Ambient Vaporizerkoristi atmosferski zrak kao izvor topline za isparavanje LNG-a.AAV ima jednostavnu strukturu i niske operativne troškove. Može samostalno koristiti ambijentalni zrak kao izvor topline, potpuno izbjegavajući emisije zagađivača i buke. Osim toga, može sakupljati kondenziranu vodu i otopljenu ledenu vodu za proizvodnju ili kućnu upotrebu.
Međutim, AAV ima neke nedostatke. Na primjer, pri niskim temperaturama okoline potreban je dodatni grijač za dopunu topline. Redovno odmrzavanje je također neophodno kako bi se spriječilo stvaranje leda na površini cijevi isparivača.
Zbog relativno malog unosa energije iz grijanja zraka, AAV je pogodan samo za sisteme sa manjim instalacionim razmjerima i nižim zahtjevima za isparavanjem LNG-a.
(2) Intermediate Fluid Vaporizer (IFV)
IFV koristi srednju tečnost za prenos toplote da ublaži efekte zaleđivanja. Uobičajene međutečnosti koje se koriste uključuju propan, izobutan, freon i amonijak.
U praktičnim primjenama, ovaj isparivač radi u dvije faze. Prva faza uključuje razmjenu topline između LNG-a i međutečnosti, dok druga faza uključuje razmjenu topline između međutečnosti i fluida izvora topline.
IFV zauzima mali otisak i može pružiti stabilne stope isparavanja. Osim toga, ne postoji opasnost od smrzavanja morske vode. Njegova značajna prednost leži u sveobuhvatnom korišćenju energije, posebno za potrebe kogeneracije (kombinovane toplotne i električne energije).
Ovaj tip isparivača je široko prihvaćen u sistemima za isparavanje LNG sa osnovnim opterećenjem, sa značajnom upotrebom u japanskim prijemnim terminalima.
(3) Otvoreni isparivač (ORV)
ORV koristi morsku vodu kao izvor topline i nudi jednostavnost dizajna, praktičan rad i lako održavanje. To je glavni tip isparivača koji se koristi u mnogim terminalima za prijem LNG-a širom svijeta.
Mehanička struktura LNG ORV-a je jednostavna, s glavnim vanjskim sučeljima uključujući ulaz za LNG, izlaz za ispareni prirodni plin (NG) i ulaz/izlaz morske vode. Cijevi za izmjenu topline su ugrađene unutar okvirne konstrukcije.
Osnovna jedinica isparivača je cijev za prijenos topline, s više cijevi raspoređenih u obliku ploče. Svaka cijev je zavarena na kolektor za plin ili tečnost kako bi se formirala ploča snopa cijevi, a nekoliko ploča snopa cijevi formira isparivač.
LNG ulazi iz donje glavne cijevi i distribuira se u pojedinačne male cijevi za izmjenu topline, teče prema gore unutar snopa cijevi za izmjenu topline. Na vrhu isparivača je instaliran uređaj za distribuciju morske vode. Morska voda ulazi s vrha i distribuira se kao tanak film duž vanjskog zida snopa cijevi, prenoseći toplinu na ukapljeni prirodni plin unutar cijevi, zagrijavajući ga i izazivajući isparavanje. ORV zahtijeva minimalnu opremu i lako se održava. Radi bez otvorenog plamena, osiguravajući visoke sigurnosne standarde.
Osim toga, za rješavanje vanjskih problema zaleđivanja, postoji varijacija koja se zove SuperORV. Koristi dvoslojne cijevi za prijenos topline gdje LNG ulazi u unutrašnju cijev kroz donji razdjelnik, nakon čega slijedi postepeno isparavanje unutar prstenastog razmaka između unutrašnje i vanjske cijevi.
(4) Isparivač s potopljenim sagorijevanjem (SCV)
SCV se uglavnom sastoji od vodenog kupatila, gorionika, ventilatora, cijevi za ubrizgavanje dimnih plinova, kućišta, snopa cijevi za izmjenu topline i dimnjaka. Gorivni plin se sagorijeva unutar gorionika, a visokotemperaturni dimni plin se ispušta u vodeno kupatilo kroz donju izduvnu cijev, uzrokujući turbulentno kretanje u vodenom kupatilu.
LNG unutar cijevi za izmjenu topline podliježe dovoljnoj razmjeni toplote sa visoko uzburkanom vodom, što rezultira zagrijavanjem i isparavanjem. Zbog direktnog kontakta i intenzivnog prijenosa topline između brzog dimnog plina i vodenog kupatila, koeficijent prijenosa topline izvan cijevi je visok, osiguravajući ujednačenu temperaturu vodenog kupatila.
SCV nudi brz i praktičan
Poređenje odLNG isparivači
Trenutno, terminali za prijem LNG-a obično koriste ORV, IFV, SCV i AAV. AAV ima više ograničenja i relativno se manje koristi u prijemnim terminalima.
Otvoreni isparivač (ORV) koristi morsku vodu kao toplinski medij i isplativiji je u odnosu na isparivač s potopljenim sagorijevanjem (SCV).
Međutim, važno je uzeti u obzir da ORV snosi veće početne troškove ulaganja u opremu, uključujući ulazne i ispusne otvore za morsku vodu, cjevovode za morsku vodu, pumpe za morsku vodu i opremu za pročišćavanje morske vode.
Za terminale za prijem LNG sa osnovnim opterećenjem, ORV bi trebao biti primarni izbor. Međutim, ORV ima ograničenja u slučajevima pretjerano niskih temperatura morske vode, morske vode koja sadrži štetne tvari za opremu ili kada se razmatra zaštita morskog okoliša.
SCV zahtijeva relativno niže početne investicije, zauzima manji otisak i omogućava brzo pokretanje i gašenje. Međutim, SCV zahtijeva gorivo, što rezultira većim operativnim troškovima u odnosu na ORV.
Immersed Flame Vaporizer (IFV) koristi titanijumske cijevi za izmjenu topline, omogućavajući siguran i stabilan rad čak iu prisustvu lošeg kvaliteta morske vode. Glavni izazov sa IFV-om je značajno ograničenje u izboru srednjih tečnosti.
Izbor isparivača
Odabir isparivača treba uzeti u obzir njihov kapacitet obrade, primjenjivost, sigurnost i pouzdanost, fleksibilnost, troškove ulaganja, uslove korištenja (osnovno opterećenje, vršno brijanje, korištenje u hitnim slučajevima), faktore okoline i klimatske uslove. Ovisno o specifičnim zahtjevima, odgovarajući isparivači mogu se odabrati pojedinačno ili u kombinaciji za primjenu.
1. Kapacitet obrade:
Kapacitet obrade isparivača treba da odgovara projektovanoj propusnosti prijemnog terminala. Ako terminal zahtijeva samo "ulazak tekućine, ispuštanje tekućine" sa prirodnim plinom isključivo za potrošnju na licu mjesta, ili ako je godišnji obim obrade mali i ima dovoljno prostora, mogu se uzeti u obzir isparivači ambijentalnog zraka (AAV).
2. Prilagodljivost i pouzdanost:
Uzimajući u obzir "funkcionalno pozicioniranje" prijemnog terminala, bilo da se radi o osnovnom opterećenju, vršnom brijanju ili kombinaciji oboje, prilagodljivost i pouzdanost isparivača postaju presudni. Ako je potreban kontinuiran i pouzdan rad, izbor isparivača bi trebao uključivati one koji su prikladni za rukovanje osnovnim opterećenjem, kao i za hitno brijanje vrhova, kao što su isparivači s podvodnim sagorijevanjem (SCV) koji omogućavaju brzo pokretanje i gašenje.
3. Razmatranja životne sredine:
Uslovi okoline koji okružuju prijemni terminal prvenstveno se odnose na vanjske temperature (uključujući atmosferske temperature i temperature morske vode) i prirodu i parametre morske vode. Na primjer, prilikom odabira isparivača otvorenog regala (ORV), moraju se uzeti u obzir faktori kao što su promjer i koncentracija čvrstih čestica u morskoj vodi, prisustvo jona teških metala, pH vrijednost i druga kemijska svojstva morske vode.
Ekonomska razmatranja
Troškovi ulaganja isparivača čine značajan dio ukupne investicije u prijemni terminal. Prilikom odabira isparivača, potrebno je napraviti sveobuhvatno poređenje između njihovih fiksnih ulaganja i operativnih troškova.
Open Rack Vaporizer (ORV) koristi veliku količinu morske vode i ima određene zahtjeve za kvalitetom morske vode. Ima veće troškove ulaganja i instalacije, ali niže operativne troškove.
Početna investicija uključuje troškove za opremu isparivača, prateće izlaze za unos i ispuštanje morske vode, cjevovode za morsku vodu, pumpe za morsku vodu i opremu za pročišćavanje morske vode. Operativni troškovi također trebaju uzeti u obzir interval i troškove ponovnog nanošenja antikorozivnih premaza na površine za prijenos topline.
U poređenju sa isparivačem sa potopljenim sagorevanjem (SCV), ORV koristi morsku vodu, a operativna potrošnja se uglavnom sastoji od potrošnje električne energije pumpi za morsku vodu. Stoga je njegova prednost u znatno nižim operativnim troškovima, pri čemu je odnos operativnih troškova između ova dva tipa približno 1:10.
SCV se ističe u pogledu ukupnih troškova ulaganja i instalacije, kompaktne veličine i operativne fleksibilnosti. Međutim, fatalni nedostatak SCV-a su njegovi visoki operativni troškovi.
U povoljnim ekološkim uvjetima morske vode, korištenje ORV-a je očigledno najpouzdanija i najisplativija opcija.
Međutim, ako kvaliteta morske vode ima ozbiljan negativan utjecaj na materijale koji se koriste u ORV-u (npr. visoke koncentracije velikih suspendiranih čvrstih tvari u morskoj vodi, koje mogu značajno utjecati na zaštitni sloj od korozije na površinama za prijenos topline i skratiti njihov vijek trajanja), ORV ne treba birati.
Zaključak
Svaki tip gasifikatora ima svoje prednosti i nedostatke, kao i specifična radna okruženja koja im odgovaraju. Za rješavanje različitih uvjeta u terminalima za prijem LNG-a, dobar je izbor odabrati 1-2 tipove gasifikatora za kombinaciju, koji mogu iskoristiti njihove odgovarajuće snage i kompenzirati inherentna ograničenja.
Obično, kada se konfiguriraju gasifikatori, obično je potrebna kombinacija 1-2 tipova. Trenutno se preferira konfiguracija ORV+SCV pri odabiru gasifikatora.
Otvoreni isparivač (ORV) je pogodan za prijemne terminale sa velikim kapacitetima obrade i niskim operativnim troškovima. Isparivač sa potopljenim sagorevanjem (SCV) ima relativno veće operativne troškove, ali niže početne investicije i pouzdan rad.
U slučajevima kada morska voda sadrži visok nivo sedimenta ili ne ispunjava tražena hemijska svojstva, kao alternativa može se smatrati intermedijarni isparivač fluida (IFV).
Trenutno su u Kini u funkciji 22 terminala za prijem LNG-a, a u toku je još 13 duž obale. Izgradnja terminala za prijem LNG-a uvelike će podstaći uvoz LNG resursa u našu zemlju.
Gasifikatori su bitna komponenta terminala za prijem LNG-a, a ispravan izbor gasifikatora direktno utiče na sigurnost, pouzdanost i ekonomske aspekte rada terminala.
