Танкеры газовозы. Сжиженный природный газ и запорная арматура для спг

Устройства защиты 17.12.2023
Устройства защиты

развитие морского транспорта для перевозки сжиженного природного газа

Транспортировка морем сжиженного природного газа 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 сжиженного природного газа 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 для перевозки сжиженного природного газа невелико, хотя недавно Испания и Китай заявили о своих намерениях начать строительство.

Однако ситуация на рынке сжиженного природного газа изменилась и продолжает изменяться очень быстро. Появилось много желающих попробовать себя в этом бизнесе.

В начале 1950-х годов развитие техники сделало возможным морскую транспортировку сжиженного природного газа на большие расстояния. Первым судном для перевозки сжиженного природного газа стал переоборудованный сухогруз «Marlin Hitch », постройки 1945 года, в котором свободно стояли алюминиевые танки с внешней теплоизоляцией из бальсы. был переименован в «Methane Pioneer » и в 1959 году совершил свой первый рейс с 5000 куб. метров 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.

первый в мире газовоз «Methane Pioneer»

В 1969 году, первое специальное судно для сжиженного природного газа было построено в Великобритании для осуществления рейсов из Алжира в Англию, которое получило название «Methane Princess ». Газовоз имел алюминиевые танки, паровую турбину, в котлах которой можно было утилизировать выкипевший метан.

газовоз «Methane Princess»

Технические данные первого в мире газовоза «Methane Princess»:
Построено в 1964 году на верфи «Vickers Armstong Shipbuilders » для компании-оператора «Shell Tankers U.K. »;
Длина - 189 м;
Ширина - 25 м;
Силовая установка - паровая турбина, мощностью 13750 л.с.;
Скорость - 17,5 узлов;
Грузовместимость - 34500 куб. м метана;

Размеры газовозов с тех пор изменились незначительно. В первые 10 лет коммерческой деятельности, они увеличились с 27500 до 125000 куб. м и в дальнейшем выросли до 216000 куб. м. Первоначально, сжигаемый газ обходился судовладельцам бесплатно, так как из-за отсутствия УПСГ его надо было выбрасывать в атмосферу, а покупатель был одной из сторон консорциума. Доставить как можно больше газа, не было основной целью, как сегодня. Современные контракты, включают стоимость сожженного газа, и это ложится на плечи покупателя. По этой причине, использование газа как топлива или его сжижение стали основными причинами новых идей в судостроении.

конструкция грузовых танков газовозов

газовоз

Первые суда для перевозки сжиженного природного газа имели грузовые танки типа Conch, но они не получили широкого распространения. Всего было построено шесть судов с этой системой. Она 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 куб. м, грузовые танки хотели сделать из никелевой стали, но эти разработки так и не воплотились в жизнь, так как были предложены более дешевые проекты.

Первые мембранные емкости (танки) были построены на двух судах-газовозах в 1969 году. Одна была выполнена из стали толщиной 0,5 мм, а другая из рифленой нержавеющей стали толщиной 1,2 мм. В качестве изоляционного материала использовался перлит и ПВХ блоки для нержавеющей стали. Дальнейшее развитие в процессе изменило конструкцию танков. Изоляция была заменена на бальсу и фанерные панели. Также уже отсутствовала и вторая мембрана из нержавеющей стали. Роль второго барьера играл триплекс из алюминиевой фольги, который покрывался стеклом с обеих сторон для прочности.

Но наибольшую популярность получили танки типа «MOSS». Сферические емкости этой системы были заимствованы у судов перевозящих нефтяные газы и очень быстро получили распространение. Причинами такой популярности являются самоподдерживающаяся дешевая изоляция и постройка отдельно от судна.

Недостатком сферического танка является необходимость охлаждать большую массу алюминия. Норвежская компания «Moss Maritime » разработчик танков типа «MOSS», предложила заменить внутреннюю изоляцию емкости полиуретановой пеной, но это пока не воплощено в жизнь.

До конца 1990 годов, конструкция «MOSS» была доминирующей в строительстве грузовых танков, но в последние годы, в связи с изменением цен, почти две трети заказанных газовозов имеют мембранные танки.

Мембранные танки строятся только после спуска на воду. Это достаточно дорогая технология, а также занимает довольно длительное время постройки 1,5 года.

Так как основными задачами судостроения на сегодняшний день являются увеличение грузовместимости при неизменных размерах корпуса и уменьшение стоимости изоляции, в настоящее время для судов, перевозящих сжиженный природный газ, применяются три основных вида грузовых танков: сферический тип танка «MOSS», мембранный тип системы «Газ Транспорт № 96» и мембранный танк системы «Технигаз Mark III». Разработана и внедряется система «CS-1», которая является комбинацией вышеуказанных мембранных систем.

сферические танки типа MOSS

мембранные танки типа Технигаз Mark III на газовозе «LNG Lokoja»

Конструкция танков зависит от расчетного максимального давления и минимальной температуры. Встроенные танки - являются структурной частью корпуса судна и испытывают те же нагрузки, что и корпус газовоза .

Мембранные танки - не самоподдерживающие, состоят из тонкой мембраны (0,5-1,2 мм), которая поддерживается через изоляцию, приспособленной к внутреннему корпусу. Термальные нагрузки компенсируются качеством металла мембраны (никель, сплавы алюминия).

транспортировка сжиженного природного газа (СПГ)

Природный газ, это смесь углеводородов, которая после сжижения образует чистую без цвета и запаха жидкость. Такой СПГ как правило транспортируется и хранится при температуре близкой к точке его кипения около -160С°.

В реальности состав СПГ различен и зависит от источника его происхождения и процесса сжижения, но основной компонент это конечно метан. Другими составляющими могут быть, - этан, пропан, бутан, пентан и возможно небольшой процент азота.

Для инженерных расчетов, конечно, берутся физические свойства метана, но для передачи, когда требуется точный подсчет тепловой ценности и плотности, - учитывается реальный композитный состав СПГ.

Во время морского перехода , тепло передается СПГ через изоляцию танка, вызывая испарение части груза, так называемое выкипание. Состав СПГ изменяется за счет выкипания, так как более легкие компоненты, имеющие низкую температуру кипения, испаряются первыми. Поэтому, выгружаемый СПГ имеет большую плотность, чем тот, который грузился, ниже процент содержания метана и азота, но выше процент содержания этана, пропана, бутана и пентана.

Предел воспламеняемости метана в воздухе приблизительно от 5 до 14 процентов по объему. Для уменьшения этого предела, перед началом погрузки воздух удаляется из танков при помощи азота до содержания кислорода 2 процента. В теории, взрыв не произойдет, если содержание кислорода в смеси ниже 13 процентов по отношению к процентному содержанию метана. Выкипевший пар СПГ легче, чем воздух при температуре -110С°, и зависит от состава СПГ. В связи с этим, пар будет устремляться вверх над мачтой и быстро рассеиваться. Когда холодный пар смешан с окружающим воздухом, смесь пар/воздух будет хорошо видна как белое облако из-за конденсации влаги в воздухе. Обычно принято считать, что предел воспламеняемости смеси пар/воздух не распространяется слишком далеко за пределы этого белого облака.

заполнение грузовых танков природным газом

газоперерабатывающий терминал

Перед погрузкой, производится замена инертного газа на метан, так как при охлаждении, углекислый газ, входящий в состав инертного газа замерзает при температуре -60С° и образует белый порошок, который забивает форсунки, клапана и фильтры.

Во время продувки инертный газ замещается теплым газообразным метаном. Это делается для того, чтобы удалить все замерзающие газы и закончить процесс осушки танков.

СПГ подается с берега через жидкостной манифолд, где он поступает в зачистную линию. После чего он подается на испаритель СПГ и газообразный метан при температуре +20С° поступает по паровой линии наверх грузовых танков.

Когда 5 процентов метана определится на входе в мачту, выходящий газ направляется через компрессоры на берег или на котлы через линию сжигания газа.

Операция считается завершенной, когда содержание метана, замеренное наверху грузовой линии, превысит 80 процентов от объема. После заполнения метаном, грузовые танки охлаждаются.

Операция охлаждения начинается сразу же после операции заполнения метаном. Для этого использует СПГ подаваемый с берега.

Жидкость поступает через грузовой манифолд на линию распыла, и затем в грузовые танки. Как только охлаждение танков закончено, жидкость переключается на грузовую линию для ее охлаждения. Охлаждение танков считается законченным, когда средняя температура, за исключением двух верхних датчиков, каждого танка достигает - 130С° или ниже.

При достижении этой температуры и наличии уровня жидкости в танке, начинается погрузка. Пар, образующийся во время охлаждения возвращается на берег при помощи компрессоров или самотеком через паровой манифолд.

отгрузка газовозов

Перед стартом грузового насоса, сжиженным природным газом заполняются все выгрузные колонны. Это достигается при помощи насоса зачистки. Цель этого заполнения, - избежание гидравлического удара. Затем согласно руководства по грузовым операциям производится последовательность запуска насосов и очередность выгрузки танков. При выгрузке поддерживается достаточное давление в танках, чтобы избежать кавитации и иметь хорошее всасывание на грузовых насосах. Это достигается подачей пара с берега. При невозможности с 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 осушается линия выгрузки, и прекращается подача пара с берега. Продувка берегового стендера осуществляется при помощи азота.

Перед отходом продувается паровая линия азотом до содержания метана на уровне не более 1 процента от объема.

система защиты газовозов

Перед вводом в эксплуатацию судна-газовоза , после докования или длительной стоянки, грузовые танки осушают. Это делается для того, чтобы избежать формирования льда при охлаждении, а также избежать образования агрессивных веществ, в случае если влага соединится с некоторыми компонентами инертного газа, такими как окислы серы и азота.

танк газовоза

Осушка танков производится сухим воздухом, который производит установка инертного газа без процесса сжигания топлива. Эта операция занимает около 24 часов для уменьшения точки росы до - 20С. Эта температура поможет избежать формирования агрессивных агентов.

Современные танки газовозов сконструированы с минимальным риском плескания груза. Судовые танки сконструированы так, чтобы ограничить силу удара жидкости. Они также обладают значительным запасом прочности. Тем не менее, экипаж всегда помнит о потенциальном риске плескания груза и возможном повреждении танка и оборудования в нем.

Для избежания плескания груза, поддерживается нижний уровень жидкости не более 10 процентов от длины танка, а верхний уровень не менее 70 процентов от высоты танка.

Следующая мера для ограничения плескания груза, это ограничение движение газовоза (качка) и те условия, которые генерируют плескание. Амплитуда плескания зависит от состояния моря, крена и скорости судна.

дальнейшее развитие газовозов

строящийся танкер для перевозки СПГ

Судостроительная компания «Kvaerner Masa-Yards » начала производство газовозов типа «Moss», которые значительно улучшили экономические показатели и стали почти на 25 процентов экономичнее. Новое поколение газовозов позволяет увеличить грузовое пространство с помощью сферических расширенных танков, не сжигать испарившийся газ, а сжижать его при помощи компактной УПСГ и значительно экономить топливо, используя дизель-электрическую установку.

Принцип работы УПСГ состоит в следующем: метан сжимается компрессором и посылается прямо в так называемый «холодный ящик», в котором газ охлаждается при помощи закрытой рефрижераторной петли (цикл Брайтона). Азот является рабочим охлаждающим агентом. Грузовой цикл состоит из компрессора, пластинчатого криогенного теплообменника, отделителя жидкости и насоса для возврата метана.

Испарившийся метан, удаляется из танка обыкновенным центробежным компрессором. Пар метана сжимается до 4,5 бара и охлаждается при этом давлении приблизительно до температуры - 160С° в криогенном теплообменнике.

Этот процесс конденсирует углеводороды в жидкое состояние. Фракция азота, присутствующая в паре не может быть сконденсирована при этих условиях и остается в виде газовых пузырьков в жидком метане. Следующая фаза сепарации происходит в отделителе жидкости, откуда жидкий метан сбрасывается в танк. В это время газообразный азот и частично пары углеводорода сбрасывается в атмосферу или сжигается.

Криогенная температура создается внутри «холодного ящика» методом циклического сжатия - расширения азота. Газообразный азот с давлением 13,5 бара сжимается до 57 бар в трехступенчатом центробежном компрессоре и при этом охлаждается водой после каждой ступени.

После последнего охладителя, азот идет в «теплую» секцию криогенного теплообменника, где он охлаждается до -110С°, и затем расширяется до давления 14,4 бар в четвертой ступени компрессора - расширителе.

Газ покидает расширитель с температурой около -163С° и затем поступает в «холодную» часть теплообменника, где он охлаждает и сжижает пар метана. Азот затем идет через «теплую» часть теплообменника, перед тем как поступить на всасывание в трехступенчатый компрессор.

Азотный, компрессорно-расширительный блок, является четырехступенчатым интегрированным центробежным компрессором с одной расширительной ступенью и способствует компактности установки, уменьшению стоимости, улучшению контроля охлаждения и снижению потребления энергии.

Итак, если кто-то желает на газовоз оставляйте свое резюме и как говориться: «Семь футов под килем ».

Специально для транспортировки сжиженного природного газа (СПГ), например, метана, бутана и пропана, в танках или резервуарах используют газовозы суда, которые бывают в виде рефрижераторов, полурефрижераторов или под давлением.

Газовозы: общие сведения

В 1945 году развитие технологий позволило построить первое судно для транспортировки сжиженного природного газа под названием «Marlin Hitch», которое было оборудовано алюминиевыми танками с внешней теплоизоляцией из бальсы. Первый рейс был из США в Великобританию с грузом на 5 тысяч кубических метров груза. Позже его переименовали в «Methane Pioneer». В свое время оно являлось самым крупным в мире.

Суда газовозы используют холодильные установки для охлаждения газов. На специальных регазификационных терминалах происходит разгрузка.

Строительство танкеров для перевозки сжиженного природного газа происходит на платформах японских и корейских верфи, такими как Daewoo, Kawasaki, Mitsui, Samsung, Hyundai, Mitsubishi. Корейские судостроители
изготовили более двух третей газовозов на планете. Грузоподъемность современных судов серий Q-Max и Q-Flex составляет до 210-266 тыс. куб. м СПГ.

Востребованность газовозов обоснована тем, что природный газ является одним из основных источников топливной энергетики, используется в металлургической и химической промышленности, а также для коммунально-бытовых целей.

Перевозка газа по морю довольно дорогостоящий способ, но она необходима, если прокладка труб на суше не возможна и место добычи газа и его потребитель разделены морями или океанами. Несмотря на эти трудности,
современные газовозы полностью справляются с этой задачей.

Газовозы суда в зависимости от типа перевозимых веществ можно поделить на доставку:

  • газообразных химических продуктов;
  • природного газа;
  • попутного газа.

Такое распределение не только теория, а необходимость, ведь газ имеет различные физико-химические свойства и свои особенности. Газ перевозят отдельно от нефти, ведь это может быть взрывоопасно.

Существуют различные типы танкеров, например, с прямоугольными самонесущими танками, со сферическими танками и с мембранными двух типов. Единого мнения о том, какое судно лучшее на данный момент нет.

С каждым днем создаются все новые и новые суда. Это связано с ростом потребления газа и увеличением объема его транспортировки по воде, а также наличием специализированных портов погрузки. Современные танкеры обогнали по размерам танкеры 50-х годов, и становятся настоящими гигантами.

Самый большой в мире газовоз

Стало известно о завершении строительства одного из крупнейших в мире танкеров для добычи и перевозки природного газа. Это детище энергетической компании Royal Dutch Shell.

Судно получило имя «Прелюдия». Его длина – 488 метров. По завершению строительства плавучий гигант будет плавать в открытом море у побережья Западной Австралии.

Конструкция газовоза позволяет добывать СПГ при любых погодных условиях и способен выдерживать тропические циклоны пятой категории. Плавучий комплекс разработан для газодобычи в открытом море и непосредственной передачи на судна покупателей.

Ожидаемое начало разработки первых крупных месторождений с помощью «Прелюдий» назначено на 2017 год.

Современные газовозы позволяют добывать газ, как на крупных, так и удаленных небольших месторождениях. Конструкторы танкеров постоянно работают над тем, чтоб снизить расходы на дизельное топливо и уменьшением
выбросов вредных веществ в атмосферу.

Эффективность морских перевозок российского СПГ может быть существенно увеличена благодаря применению новейших технологических разработок.

Выход России на мировой рынок СПГ совпал с появлением усовершенствованных технологий морской транспортировки сжиженного газа. В строй вошли первые суда-газовозы и приемные терминалы нового поколения, способные значительно сократить стоимость перевозки СПГ. Компания «Газпром» имеет уникальную возможность создать свою систему транспортировки сжиженного газа, используя новейшие достижения в этой области, и получить преимущества перед конкурентами, которым потребуется длительное время для технического перевооружения.

Учесть передовые тенденции

Запуск первого в России завода СПГ на Сахалине, подготовка к строительству еще более крупного производства на базе Штокмановского месторождения и разработка проекта завода СПГ на Ямале, включают морские перевозки сжиженного газа в список критически важных для нашей страны технологий. Это делает актуальным анализ последних тенденций в развитии морского транспорта СПГ, с тем, чтобы в разработку отечественных проектов закладывались не только существующие, но и перспективные технологии.
Из реализованных в последние годы проектов можно выделить следующие направления в повышении эффективности морских перевозок СПГ:
1. Увеличение вместимости LNG-танкеров;
2. Увеличение доли судов с танками мембранного типа;
3. Использование в качестве судовой энергетической установки дизельных двигателей;
4. Появление глубоководных LNG-терминалов.

Увеличение вместимости LNG-танкеров

На протяжении более чем 30-ти лет, максимальная вместимость LNG-танкеров не превышала 140-145 тыс. куб. м, что эквивалентно грузоподъемности 60 тыс. т СПГ. В декабре 2008 года в строй был введен LNG-танкер Mozah (Рис. 1), типа Q-Max, головной в серии из 14-ти судов, вместимостью 266 тыс. куб. м. По сравнению с крупнейшими существующими судами, его вместимость больше на 80%. Одновременно с постройкой танкеров типа Q-Max, на южнокорейских верфях были размещены заказы на строительство 31-го судна типа Q-Flex, вместимостью по 210-216 тыс. куб. м, что почти на 50% больше, чем у существующих судов.
По информации компании Samsung Heavy Industries, на верфи которой был построен Mozah, в обозримом будущем вместимость LNG-танкеров не превысит 300 тыс. куб. м, что связано с технологическими сложностями их постройки. Однако, увеличение вместимости судов типов Q-Max и Q-Flex достигнуто только за счет роста длины и ширины корпуса, при сохранении стандартной для крупных LNG-танкеров осадки в 12 метров, что определяется глубинами у существующих терминалов. В ближайшее десятилетие появится возможность эксплуатировать газовозы с осадкой 20-25 м, что позволит увеличить вместимость до 350 тыс. куб. м и повысить ходовые качества за счет улучшения гидродинамических обводов корпуса. Это также сократит стоимость строительства, так как большие по вместимости танкеры можно будет строить без увеличения размера доков и стапелей.
При организации экспорта СПГ из России необходимо оценить возможность использования судов увеличенной вместимости. Постройка судов вместимостью 250-350 тыс. куб. м позволит сократить удельные затраты на транспортировку российского газа и получить конкурентное преимущество на зарубежных рынках.

Увеличение доли мембранных танкеров

В настоящее время на LNG-танкерах используются два основных типа грузовых танков (резервуаров, в которых перевозится СПГ): вкладные сферические (система Kvaerner-Moss) и встроенные призматические мембранные (система Gas Transport - Technigas) . Вкладные сферические танки имеют толщину 30-70 мм (экваториальный пояс - 200 мм) и изготавливаются из алюминиевых сплавов. Они устанавливаются («вкладываются») в корпус танкера без соединения с корпусными конструкциями, опираясь на днище корабля через специальные опорные цилиндры. Призматические мембранные танки имеют форму, близкую к прямоугольной. Мембраны изготавливаются из тонкого (0.5-1.2 мм) листа легированной стали либо инвара (сплав железо-никель) и являются лишь оболочкой, в которую загружается сжиженный газ. Все статические и динамические нагрузки через слой теплоизоляции передаются на корпус судна. Безопасность требует наличия основной и вторичной мембраны, обеспечивающей сохранность СПГ на случай повреждения основной, а также двойного слоя теплоизоляции - между мембранами и между вторичной мембраной и корпусом корабля.
При вместимости танкера до 130 тыс. куб. метров использование сферических танков более эффективно, чем мембранных, в диапазоне 130-165 тыс. куб. м их технико-экономические характеристики примерно равны, при дальнейшем увеличении вместимости использование мембранных танков становится предпочтительным.
Мембранные танки примерно вдвое легче, чем сферические, их форма позволяет использовать корпусное пространство корабля с максимальной эффективностью. Благодаря этому, мембранные танкеры имеют меньшие размеры и водоизмещение в расчете на единицу грузоподъемности. Они дешевле при постройке и экономичнее в эксплуатации, в частности, за счет более низких портовых сборов и платы за проход через Суэцкий и Панамский каналы.
В настоящее время, танкеров со сферическими и мембранными резервуарами примерно поровну. Благодаря росту вместимости, в ближайшем будущем мембранные танкеры будут преобладать, среди строящихся и планируемых к постройке судов их доля около 80% .
Применительно к российским условиям, важной особенностью судов является возможность эксплуатации в арктических морях. По мнению специалистов, сжатия и ударные нагрузки, возникающие при преодолении ледовых полей, опасны для мембранных танкеров, что делает рискованным их эксплуатацию в тяжелых ледовых условиях. Производители мембранных танкеров утверждают обратное, приводя расчеты, что мембраны, особенно гофрированные, обладают высокой деформативной податливостью, что исключает их разрыв даже при значительном повреждении корпусных конструкций. Однако нельзя гарантировать, что мембрана не будет пробита элементами этих самых конструкций. Кроме того, судно с деформированными танками, даже сохранившими герметичность, не может быть допущено к дальнейшей эксплуатации, а замена части мембран требует длительного и дорогостоящего ремонта. Поэтому, проекты ледовых LNG-танкеров предусматривают применение вкладных сферических танков, нижняя часть которых отстоит на значительном удалении от ватерлинии и подводной части борта.
Необходимо рассмотреть возможность постройки мембранных танкеров для вывоза СПГ с Кольского полуострова (Териберка). Для завода СПГ на Ямале, по всей видимости, могут быть использованы только суда со сферическими танками.

Применение дизелей и бортовых установок по сжижению газа

Особенностью судов новых проектов стало применение в качестве главных двигателей дизельных и дизель-электрических установок, более компактных и экономичных, чем паровые турбины. Это позволило существенно сократить расход топлива и уменьшить размеры машинного отделения. До недавнего времени, LNG-танкеры оснащались исключительно паротурбинными установками, способными утилизировать испаряющийся из резервуаров природный газ. Сжигая испарившийся газ в паровых котлах, турбинные LNG-танкеры покрывают до 70% потребности в топливе.
На многих судах, в том числе типов Q-Max и Q-Flex, проблема испарения СПГ решена за счет размещения на борту установки для сжижения газа. Испарившийся газ вновь сжижается и возвращается в резервуары. Бортовая установка для повторного сжижения газа заметно удорожает LNG-танкер, но на линиях значительной протяженности ее применение считается оправданным.
В перспективе, проблема может быть решена за счет снижения испаряемости. Если для судов, построенных в 1980-х гг., потери на испарение СПГ составляли 0.2-0.35% от объема груза в сутки, то на современных судах это показатель ниже примерно вдвое - 0.1-0.15% . Можно ожидать, что в ближайшее десятилетие уровень потерь на испаряемость будет снижен еще в два раза.
Можно предположить, что в условиях ледового плавания LNG-танкера, оснащенного дизельным двигателем, наличие бортовой установки по сжижению газа является необходимым, даже при сниженном уровне испаряемости. При плавании в ледовых условиях, полная мощность двигательной установки будет использоваться только на части маршрута и в этом случае объем испарившегося из резервуаров газа превысит возможности двигателей по его утилизации.
Новые танкеры для перевозки СПГ должны оснащаться дизельными двигателями. Наличие бортовой установки для сжижения газа, по всей видимости, будет целесообразно как при работе на наиболее протяженных маршрутах, например, на восточное побережье США, так и при челночных рейсах с полуострова Ямал.

Появление глубоководных LNG-терминалов

Первый в мире рейдовый терминал по приему и регазации СПГ, Gulf Gateway, вошел в строй в 2005 году, став также первым терминалом, построенным в США за последние 20 лет. Рейдовые терминалы размещаются на плавучих сооружениях или искусственных островах, на значительном удалении от береговой черты, нередко - за пределами территориальных вод (так называемые оффшорные терминалы). Это позволяет сократить сроки строительства, а также обеспечить удаление терминалов на безопасное расстояние от береговых объектов. Можно ожидать, что создание рейдовых терминалов в ближайшее десятилетие значительно расширит возможности Северной Америки по импорту СПГ. В США действует пять терминалов и существуют проекты строительства еще примерно 40-ка, из них 1/3 - рейдовых.
Рейдовые терминалы могут принимать суда со значительной осадкой. Глубоководные терминалы, например, Gulf Gateway, вообще не имеют ограничений по осадке судов, проекты других предусматривают осадку до 21-25 м. В качестве примера, можно привести проект терминала BroadWater. Терминал предлагается расположить в 150 км северо-восточнее Нью-Йорка, в защищенном от волн проливе Лонг-Айленд. Терминал будет состоять из небольшой каркасно-свайной платформы, установленной на глубине 27 метров и плавучей установки по хранению и регазации (Floating Storage and Regasification Unit - FSRU), длиной 370 и шириной 61 метр, которая одновременно будет служить причалом для LNG-танкеров с осадкой до 25 метров (Рис. 2 и 3) . Проекты ряда береговых терминалов также предусматривает обработку судов с увеличенной осадкой и вместимостью 250-350 тыс. куб. м.
Хотя далеко не все проекты новых терминалов будут реализованы, в обозримом будущем большая часть СПГ будет ввозится в Америку через терминалы, способные принимать LNG-танкеры с осадкой более 20 м. В более отдаленной перспективе, аналогичные терминалы будут играть заметную роль в Западной Европе и в Японии.
Постройка в Териберке отгрузочных терминалов, способных принимать суда с осадкой до 25 м, позволит получить конкурентное преимущество при экспорте СПГ в Северную Америку, а в перспективе и в Европу. В случае реализации проекта завода СПГ на Ямале, мелководность Карского моря у побережья полуострова исключает применение судов с осадкой более 10-12 метров.

Выводы

Заказ сразу 45-ти сверхкрупных LNG-танкеров типов Q-Max и Q-Flex изменил сложившиеся представления об эффективности морских перевозок СПГ. По информации заказчика этих судов, Qatar Gas Transport Company, увеличение единичной вместимости танкеров, а также ряд технических усовершенствований, позволит сократить затраты на транспортировку СПГ на 40%. Стоимость постройки судов, в расчете на единицу грузоподъемности, на 25% ниже. В этих судах еще не реализован весь набор перспективных технических решений, в частности увеличенная осадка и улучшенная теплоизоляция танков.
Каким же будет «идеальный» LNG-танкер ближайшего будущего? Это будет судно вместимостью 250-350 тыс. куб. м СПГ и осадкой более 20 м. Мембранные резервуары с улучшенной теплоизоляцией сократят испаряемость до 0.05-0.08% от объема перевозимого СПГ в сутки, а бортовая установка по сжижению газа практически полностью исключит потери груза. Дизельная энергетическая установка обеспечит скорость около 20 узлов (37 км/ч). Постройка еще более крупных судов, обладающих всем комплексом перспективных технических решений, позволит сократить стоимость перевозки СПГ вдвое по сравнению с существующим уровнем, а затраты на постройку судов - на 1/3.

Снижение стоимости морских перевозок СПГ будет иметь следующие последствия:

1. СПГ получит дополнительные преимущества перед «трубным» газом. Расстояние, на котором СПГ эффективнее трубопровода, сократится еще на 30-40%, с 2500-3000 км до 1500-2000 км, а для подводных трубопроводов - до 750-1000 км.
2. Увеличатся расстояния морских перевозок СПГ, логистические схемы станут более сложными разнообразными.
3. У потребителей будет возможность диверсифицировать источники СПГ, что увеличит конкуренцию на этом рынке.

Это станет значительным шагом на пути к формированию единого глобального газового рынка, вместо двух существующих сегодня локальных рынков СПГ - Азиатско-Тихоокеанского и Атлантического. Дополнительный импульс к этому даст модернизация Панамского канала, которую планируется завершить к 2014-2015 гг. Увеличение размеров шлюзовых камер в канале с 305х33.5 м до 420х60 м, позволит крупнейшим LNG-танкерам свободно перемещаться между двумя океанами.
Увеличение конкуренции требует от России максимально использовать новейшие технологии. Цена ошибки в этом вопросе будет крайне высока. LNG-танкеры, в силу высокой стоимости, эксплуатируются по 40 и более лет. Заложив в транспортные схемы морально устаревшие технические решения, «Газпром» на десятилетия вперед подорвет свои позиции в конкурентной борьбе на рынке СПГ. Напротив, обеспечив перевозки между глубоководным отгрузочным терминалом в Териберке и рейдовыми терминалами в США с помощью крупнотоннажных судов с увеличенной осадкой, российская компания превзойдет конкурентов из Персидского залива по эффективности поставок.

Завод СПГ на Ямале не сможет использовать наиболее эффективные LNG-танкеры в силу мелководности акватории и ледовых условий. Лучшим решением, вероятно, станет фидерная система транспортировки, с перевалкой СПГ через Териберку.
Перспективы широкого использования морских перевозок при экспорте газа, ставит на повестку дня вопрос об организации строительства LNG-танкеры в России, или хотя бы участия российских предприятий в их постройке. В настоящее время, ни одно из отечественных судостроительных предприятий не располагает проектами, технологиями и опытом строительства таких судов. Более того, в России нет ни одной верфи, способной строить крупнотоннажные суда. Прорывом в данном направлении может стать приобретение группой российских инвесторов части активов компании Aker Yards, распологающей технологиями строительства LNG-танкеров, в том числе ледового класса, а также верфями в Германии и на Украине, способными строить крупнотоннажные суда.

Гранд Елена

Al Gattara (тип Q-Flex)

Mozah (тип Q-Max)

Год постройки

Вместимость (брутто регистровых тонн)

Ширина (м)

Высота борта (м)

Осадка (м)

Объем танков (куб. м)

Тип танков

сферические

мембранные

мембранные

Кол-во танков

Двигательная установка

паротурбинная

дизельная

Типовой СПГ-танкер (метановоз ) может перевозить 145-155 тыс. м 3 сжиженного газа, из чего может быть получено порядка 89-95 млн. м 3 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 , 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 . 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%).

СПГ-танкер типа Moss (сферические резервуары)

Отличительной особенностью судов-газовозов типа Moss , составляющих на сегодняшний день 41% мирового флота метановозов, являются самонесущие резервуары сферической формы , которые, как правило, изготавливаются из алюминия и крепятся к корпусу судна при помощи манжета по линии экватора резервуара. На 57% танкеров-газовозов применяются системы трехмембранных резервуаров (система GazTransport , система Technigaz и система CS1 ). В мембранных конструкциях используется гораздо более тонкая мембрана, которая поддерживается стенками корпуса. Система GazTransport включает в себя первичную и вторичную мембраны в виде плоских панелей из инвара, а в системе Technigaz первичная мембрана изготовлена из гофрированной нержавеющей стали. В системе CS1 инварные панели из системы GazTransport , выполняющие роль первичной мембраны, сочетаются с трехслойными мембранами Technigaz (листовой алюминий, помещенный между двумя слоями стеклопластика) в качестве вторичной изоляции.

СПГ-танкер GazTransport & Technigaz (мембранные конструкции)

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. В качестве движительной установки на метановозах применяются в основном паровые турбины. 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.

Следующее поколение СПГ-танкеров характеризуется новыми особенностями. Несмотря на более высокую грузовместимость (200-250 тыс. м 3), суда имеют такую же осадку – на сегодняшний день для судна грузовместимостью в 140 тыс. м 3 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 . Испарение газа на метановозах такого типа будет контролироваться таким же образом, как и на судах для перевозки сжиженного нефтяного газа (СНГ), что позволит избегать потерь груза в рейсе.

Уже много веков, как торговые суда и боевые корабли бороздят океанские просторы. Порой люди строят такие махины, что, смотря на фотографии, с трудом можно их представить. Эти громадины перевозят людей, грузы, нефть и газ. О 6 самых больших плавсредствах в мире – далее в обзоре.

1. Супертанкер Knock Nevis


Самое длинное судно, когда-либо построенное, - это нефтяной танкер Knock Nevis, до этого известный как Jahre Viking. Knock Nevis также считается самым большим объектом вообще, созданным человеком. Его максимальная длина 458,45 метров, а водоизмещение 260 941 тонна.


Супертанкер впервые вышел на воду в 1979 году, когда покинул верфь Sumitomo Heavy Industries в Японии. Судно перевозило сырую нефть по всему миру и в 1988 году даже попало под бомбардировку во время ирано-иракской войны. Судно загорелось в прибрежных водах и затонуло, его полностью списали. После окончания войны Jahre Viking подняли, отремонтировали и снова ввели в строй.

Для управления супертанкером нужен экипаж всего из 35 человек. Махина приводится в действие одним 9-метровым винтом, который делает 75 оборотов в минуту. Благодаря этому достигается крейсерская скорость 16 узлов (30 км/ч). Чтобы затормозить, судну нужно 9 километров, а для разворота – 3 километра водного пространства.

За свою историю судно неоднократно меняло свое имя, владельцев и порт приписки. В 2009 году танкер совершил свой последний рейс в Индию, после чего его разрезали на металл.

2. Авианосец USS Enterprise


Американский USS Enterprise – это самый большой в мире военный корабль. Это атомный авианосец, также известный как CVA-65. Это уже восьмой корабль с таким названием в американском флоте, но самый громадный из всех. Его длина 342 метра и он может перевозить до 4600 военнослужащих и 90 самолетов.

Атомная силовая установка из восьми реакторов выдает максимальную мощность 280 000 л.с., благодаря чему корабль может развивать скорость 33,6 узлов (62 км/ч). Эти характеристики выглядят еще более внушительно, если учесть, что USS Enterprise ввели в строй в 1962 году. В 2017 году, после 55 лет службы, корабль официально списали. До этого он успел повидать Кубинский кризис, войну во Вьетнаме, войну в Ираке, где представлял военную мощь США.

3. Газовоз Q-Max


Крупнейшими в мире газовозами являются суда Q-Max. Их водоизмещение 162 400 тонн, длина 345 м, ширина – 55 метров. Суда Q-max вмещают до 266 000 кубических метров природного газа и развивают скорость до 19,5 узлов (36 км/ч).

На данный момент в мире 14 газовозов класса Q-Max, стоимость каждого гиганта составляет 290 миллионов долларов. Суда были построены компаниями Samsung Heavy Industries, Hyundai Heavy Industries и Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering. Первый газовоз в серии («Моза») завершили в 2007 году на верфи в Южной Корее. Свое имя судно получило в честь второй жены правителя Катара.

4. Контейнеровоз CSCL Globe


В ноябре 2014 года проведена церемония именования крупнейшего в мире контейнерного судна CSCL Globe. Это первый из пяти контейнеровозов, заказанных китайской транспортной компанией CSCL в 2013 году. Судно спроектировано для плавания по маршруту из Азии в Европу. Гигантская посудина длиной 400 метров имеет водоизмещение 186 000 тонн и может перевозить до 19 100 морских контейнеров.

На CSCL Globe использован двигатель MAN B&W с электронным управлением мощностью 77 200 л.с. высотой 17,2 метра.

5. Harmony of the Seas


Уже несколько десятилетий подряд компания Royal Caribbean International строит новые круизные лайнеры, которые все больше предыдущих. В 2016 году совершил свой первый вояж Harmony of the Seas длиной 362 метра. Судно вмещает 2200 членов экипажа и 6000 пассажиров, которые путешествуют по Средиземноморью, Атлантике и Карибскому морю.


Водоизмещение Harmony of the Seas составляет 225 282 тонны, судно достигает максимальной скорости 22,6 узлов (41,9 км/ч).

На борту множество развлекательных мероприятий, чтобы не скучать несколько недель подряд: спа, казино, квест-комната, каток, симулятор серфинга, театр, две стенки для скалолазания, зиплейн, бассейны, баскетбольная площадка, небольшое поле для гольфа и даже аквапарк.


Стоимость постройки Harmony of the Seas оценивается в миллиард долларов, что делает его одним из самых дорогих коммерческих судов, когда-либо построенных.

6. Супертанкеры класса TI


Крупнейшими нефтяными танкерами, которые еще эксплуатируются, являются супертанкеры класса TI. Это суда TI Africa, TI Asia, TI Europe и TI Oceania. Мега-танкеры построили в Южной Корее в 2003 году для греческой компании Hellespont.


Суда класса TI длиной «всего» 380 метров - на 78 метров короче, чем Knock Nevis. Водоизмещение каждого из них 234 006 тонн и под полной нагрузкой они могут развивать скорость 16,5 узлов (30,5 км/ч). Всего построили 4 океанских гиганта, которые эксплуатируются до сих пор.

А еще совсем недавно рекордными считались

Рекомендуем почитать