Способы регазификации сжиженного природного газа Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10-2/2016 ISSN 2410-700Х_

For the solution of tasks in this contradictory situation, fast dispersal of a drum is necessary, and on the other hand it can be cause by the growth of resonant fluctuations, it is necessary to find, first of all, the most rational design and regime data of the washing machine providing, at least, course of the transitional mode in the conditions of lack of phase synchronism of frequencies in two types of fluctuations. It is one of the most important tasks for further probes of the question to drop vibro- activity of washing machines which is considered in this work at drum dispersal in the extraction period. References

1. Makhov D.P. Development and research of a method of reducing vibro activity drum type washing machine during the spin cycle: thesis ... Candidate of Engineering Sciences: 05.02.13. - Shakhty, 2009. - 200 p.

2. Ryabinky L.M. Research of vibration isolation washer-extractors machines for textiles: thesis ... Candidate of Engineering Sciences/ Ryabinky L.M. - L., 1972. - 153 p.

3. Biderman V.A. The theory of mechanical vibrations. - M.: Higher school, 1980. - 408 p.

4. Babakov I.M. The theory of mechanical vibrations. M.: Dropha, 2004. - 591 p.

5. Ivovich I.A. Onishchenko V.Ya. Protection against mechanical vibration.- М.: Mascinostroenie, 1990. - 272 p.

6. Ivovich I.A. The transition matrix in the dynamics of elastic systems: a handbook. - М.: Mascinostroenie, 1981. - 185 p.

© Alechin S.N., Alechin A.S., Dmitrienko N.A., Duloglu T.A., 2016

УДК 622.691.2-404

Алида Ильфатовна Батршина

студент 2 курса магистратуры факультета трубопроводного транспорта Уфимский государственный нефтяной технический университет, Научный руководитель: Раиса Абубакировна Молчанова, к.т.н., доцент кафедры «Промышленная теплоэнергетика» Уфимский государственный нефтяной технический университет,

г. Уфа, Российская Федерация

СПОСОБЫ РЕГАЗИФИКАЦИИ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА

Аннотация

В данной статье рассматриваются наиболее широко используемые регазификаторы: регазификаторы с водяным орошением, с погружной горелкой, жидкостного типа с промежуточным теплоносителем и атмосферные регазификаторы, а также их преимущества и недостатки.

Ключевые слова

сжиженный природный газ, регазификаторы, морской регазификационный терминал, регазификация,

испаритель.

Введение

Транспортировка природного газа в сжиженном состоянии позволяет диверсифицировать поставки газа и открывает доступ в районы, до которых невозможно проложить трубопроводы. Несмотря на довольно большие затраты электроэнергии на ожижение газа, увеличивающие стоимость СПГ по сравнению с трубопроводным газом, доставка газа дешевым морским транспортом открывает большие перспективы в снабжении потребителей именно этим энергоносителем. СПГ сохраняет все преимущества природного газа, как самого экологичного топлива.

После доставки СПГ к месту назначения его необходимо снова из жидкости превратить в газ. Этот процесс называется регазификацией.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10-2/2016 ISSN 2410-700Х_

Поскольку доставка СПГ в крупных объемах потребителям осуществляется в основном морским транспортом, то и регазификационные терминалы располагаются на морских побережьях.

Регазификационные терминалы состоят из причала, сливной эстакады, резервуаров для хранения, испарительной системы, установок обработки газов испарения из резервуаров и узлов учета.

По прибытии на терминал СПГ перекачивается из метановозов в резервуары для его хранения в сжиженном виде, затем по мере необходимости СПГ переводится в газообразное состояние.

На сегодняшний день в индустрии широко используются четыре схемы регазификации:

- регазификаторы с водяным орошением составляют 70% рынка;

- регазификаторы с погружной горелкой - 20%;

- испарители жидкостного типа - 5%;

- атмосферные испарители - 5%.

Наиболее распространенным способом регазификации является регазификация в теплообменных аппаратах с водяным орошением и использованием в качестве теплоносителя морской воды.

На данный момент СПГ импортируют около 30 стран, из которых самые крупные - это Япония, Южная Корея, Испания, Китай и Индия.

Самыми крупными экспортерами СПГ в мире являются: Катар, Малайзия, Индонезия, Австралия, Алжир и республика Тринидад и Табаго.

Рассмотрим более подробно каждую схему регазификации.

Регазификаторы с водяным орошением

Регазификаторы с водяным орошением(ORV), или испарители открытого типа - самые распространенный вид регазификаторов. Применяется на морских терминалах СПГ и в качестве теплоносителя чаще всего используется морская вода. Испарители данного вида хорошо зарекомендовали себя в Японии, Кореи и Европе. Температура воды, пригодная для использования в качестве источника тепла, составляет +5°С и выше.

В этих теплообменниках СПГ распределяется коллектором по вертикальным трубкам, собранным в панели, на которые сверху стекает оросительная вода (рис.1). Эта вода сверху подается в сливные трубы и собирается внизу в общий коллектор. Конструкционным материалом для данного типа регазификаторов является алюминиевый сплав, имеющий высокую механическую прочность для эксплуатации при криогенной температуре. Также этот сплав имеет высокую теплопроводность, что способствует эффективному теплообмену. Вертикальные трубки, в которых происходит регазификация газа, покрыты цинковыми сплавами для антикоррозионной защиты. Профиль труб оребен для улучшения теплообмена. Особенностью данного вида испарителей является возможность регулировать нагрузки, компенсировать колебания входного объема газа, температуру газа на выходе, а также температуру морской воды.

Рисунок 1 - Регазификатор с водяным орошением

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10-2/2016 ISSN 2410-700Х_

Премущества регазификаторов с водяным орошением:

- эффективность, надежность и безопасность;

- простота эксплуатации и обслуживания, так как конструкция панелей позволяет проводить наружный осмотр трубок;

- возможность регулирования нагрузки отключением отдельных секций панелей;

- низкие эксплуатационные расходы, так как в схеме используется самый дешевый и доступный теплоноситель - морская вода.

Недостатки данного типа регазификаторов:

- большой расход воды;

- негативное влияние на экологию из-за слива в море использованной хлорированной и охлажденной воды, уничтожающей морскую биоту;

- высокие капитальные затраты.

Регазификатор с погружной горелкой

Регазификаторы с погружной горелкой (SCV) (рис. 2) - вторая по распространению в мире технология регазификации. Обычно эту систему выбирают для использования в холодных регионах в качестве резервной для регазификаторов с водяным орошением, если температура воды опускается ниже +5°С.

В этих регазификаторах трубный пучок, по которому циркулирует сжиженный природный газ, погружен в водяную ванну, на дне которой установлена горелка с подводом сжатого воздуха. Газообразные продукты сгорания барботируют через распылители, расположенные под теплообменной трубой. Барботаж позволяет интенсифицировать теплообмен. В результате этого потребление топливного газа составляет около 1,5— 2% от пропускной способности терминала.

Рисунок 2 - Регазификатор с погружной горелкой

Из-за прямого контакта продуктов сгорания (СО2, NOx) с водой образуются кислоты, которые скапливаются в ёмкости. Для контроля уровня рН и защиты трубок от коррозии добавляются щелочные химические вещества, например, углекислый натрий или гидрокарбонат натрия. Окисленная вода должна быть нейтрализована до того, как будет слита в водоем.

Преимущества:

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10-2/2016 ISSN 2410-700Х_

- компактность, вследствие высокой эффективности теплообмена между продуктами сгорания, водой и СПГ;

- меньшие капитальные затраты чем у регазификаторов с водяным орошением;

- возможность быстрого запуска и хорошего регулирования нагрузки;

- высокая безопасность эксплуатации: утечка газа легко обнаруживается углеводородными сигнализаторами; отсутствует возможность возгорания, так как температура внутри ванны всегда находится ниже температуры возгорания газа.

Недостатки испарителей с погружной горелкой:

- более сложная конструкция, так как имеется большее количество оборудования - воздушный компрессор, система разбрызгивания, горелка и др.;

- высокие эксплуатационные расходы;

- уменьшение товарного количества газа из-за расхода на топливные горелки;

- необходимость нейтрализации используемой воды, так как вода закисляется продуктами сгорания газа и становится коррозионноактивной.

Атмосферные регазификаторы

Атмосферные испарители (AAV) используются с криогенными системами и получили широкое распространение, так как обеспечивают самый экономичный и экологически чистый способ газификации криогенных жидкостей. При газификации используется только энергия окружающей среды и испарение осуществляется за счет теплопритоков окружающего воздуха благодаря развитой поверхности теплообмена.

Данные регазификаторы используются при малой производительности или в качестве резервной линии для обеспечения пиковых нагрузок. Атмосферные испарители наиболее выгодны в экваториальном климате, где температура воздуха круглогодично держится на одном уровне.

Атмосферный испаритель - это теплообменник, состоящий из длинных вертикальных трубок, которые способствуют поддуву воздуха вниз. Это обеспечивается тем, что плотность более теплого воздуха наверху меньше плотности более холодного воздуха на дне испарителя. Конденсат и тающий лед в дальнейшем используются для собственных нужд. Для того, чтобы избежать отложения на поверхности трубок теплообменника, требуется цикл оттаивания (4-8 часов). Производительность атмосферных испарителей зависит от характеристик поступающего сжиженного газа, от требований к паровой фазе, от эксплуатационных условий (температура окружающего воздуха, относительная влажность, высота, уровень солнечной радиации, а также близость к смежным конструкциям).

Преимущества данной системы регазификации:

- минимальное воздействие на окружающую среду;

- использование бесплатного теплоносителя - воздуха;

- невысокие капитальные и эксплуатационные затраты.

Недостатки:

- внушительные габаритные размеры, что требует значительную площадь под размещение оборудования;

- подходит только для мест с теплым климатом.

Регазификаторы жидкостного типа с промежуточным хладоносителем

Испарители жидкостного типа (рис.3) используют в качестве теплоносителя жидкость, которая циркулирует в замкнутой системе, и передает тепло сжиженному газу. Обычно используются следующие теплоносители:

- гликоль или вода;

- углеводородные хладагенты (пропановые, бутановые или смешанные хладагенты);

- горячая вода.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10-2/2016 2410-700Х

Природный газ

Горячий теплоноситель

Рисунок 3 - Регазификатор жидкостного типа

Нагрев сжиженного газа достигается использованием двух теплообменников: первый использует удельную теплоту конденсации хладагента, второй использует воду для окончательного нагрева жидкой фазы. Во втором теплообменнике также происходит испарение хладагента (из первого теплообменника) для последующей его циркуляции.

Так как нагрев водой осуществляется только во втором теплообменнике, отсутствует прямой контакт со сжиженным газом, и, соответственно, не происходит замерзания воды. Преимущества регазификаторов жидкостного типа:

- минимальное воздействие на окружающую среду;

- не происходит замерзания воды ввиду отсутствия прямого контакта;

- можно использовать совмещенную схему с электрогенератором для когенерации тепла. Недостатки:

- высокие капитальные затраты;

- сложная схема регазификатора. Заключение

Оптимальный выбор схемы регазификации сжиженного природного газа зависит от следующих факторов:

- от объемов потребляемого газа;

- от климатических условий;

- от доступности источников тепла.

Главными задачами выбора той или иной схемы регазификации/испарения являются достижение минимального негативного воздействия на окружающую среду и получение максимальной производительности оборудования.

Россия не имеет значительного опыта в строительстве и эксплуатации регазификаторов СПГ в промышленных масштабах. На сегодняшний момент реализуется первый проект по строительству регазификационного терминала СПГ в Калиниградской области мощность 2,3 млн. т. Учитывая климатические особенности нашей страны необходимы дополнительные исследования для разработки эффективных установок по регазификации СПГ. Список используемых источников

1. http://gazovik-lpg.ru/cat/articles2/spg/ustanovki/

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Регазификация_сжиженного_природного_газа

3. http://vestnikmax.ifmo.ru/file/article/14896.pdf

4. http://mvif.ru/atmosfernyie-ispariteli-dlya-szhizhennogo-prirodnogo-gaza

5. http://lngas.ru/regasification-lng/tipy-regazifikatorov.html

© Батршина А.И., 2016