Proces sprejemnega terminala LNG
Ob prihodu transportne ladje za UZP se UZP pretoči v skladiščne rezervoarje prek črpalk za razkladanje ladij, ladijskih rok v tekoči fazi in cevovodov za razkladanje. Izhlapeni plin (BOG), ki nastane med razkladanjem, se delno vrne v tovorne rezervoarje ladje za utekočinjeni zemeljski plin, da se uravnoteži tlak v rezervoarjih. Drugi del BOG se stisne s kompresorji BOG in nato kondenzira v rekondenzatorju. Kondenzirani BOG skupaj z izhodnim UZP črpajo visokotlačne izpustne črpalke v uparjalnik za ponovno uplinjanje.
Vaporizer pretvori LNG v plinast zemeljski plin. Zemeljski plin se nato uravnava s tlakom in meri, preden se pošlje v prenosno plinovodno omrežje. Poleg tega je možno tudi neposredno stisniti BOG na izhodni tlak iz cevovoda z uporabo pospeševalnih kompresorjev, mimo postopka ponovnega uplinjanja.
Sistem za ponovno uplinjanje/prenos UZP obsega potopljene črpalke za tekočino v rezervoarju za shranjevanje UZP, rekondenzator, visoko/nizkotlačne izpustne črpalke zunaj rezervoarja, uparjalnik in merilne naprave.
V normalnih delovnih pogojih deluje samo uparjalnik z odprto stojalo (ORV)/integrirani uparjalnik s polnim zaprtim prostorom (IFV). Vendar pa lahko med vzdrževanjem ali britjem v nujnem času potopni izparilnik (SCV) deluje vzporedno.
Razvrstitev uparjalnikov LNG
Uparjalniki so ključna oprema v sprejemnih terminalih za UZP, njihova strukturna zasnova pa se razlikuje glede na vir toplote, ki ga uporabljajo.
1. Na podlagi stopnje izkoriščenosti lahko uparjalnike razvrstimo v uparjalnike z osnovno obremenitvijo in uparjalnike z zmanjšanjem konic.
2. Glede na vrsto vira toplote lahko uparjalnike razvrstimo kot uparjalnike iz okolja (ki uporabljajo vire, kot so atmosferski zrak, morska voda ali geotermalna voda), procesne uparjalnike (uporabljajo toploto iz toplotnih ali kemičnih procesov) in uparjalnike z neposrednim vžigom ( z uporabo toplote, ki nastane pri zgorevanju goriva).
Pogosti tipi uparjalnikov LNG, ki jih najdemo v sprejemnih terminalih
Vaporizer zraka (AAV)
Vmesni uparjalnik tekočine (IFV)
Vaporizer z odprto stojalo (ORV)
Uparjalnik s potopljenim zgorevanjem (SCV)
(1) Vaporizer zraka (AAV)
TheVaporizer zraka okoliceuporablja atmosferski zrak kot vir toplote za uparjanje LNG.AAV ima preprosto strukturo in nizke obratovalne stroške. Lahko samostojno uporablja zunanji zrak kot vir toplote, pri čemer se popolnoma izogne emisijam onesnaževal in hrupu. Poleg tega lahko zbira kondenzirano vodo in stopljeno ledeno vodo za proizvodnjo ali domačo uporabo.
Vendar ima AAV nekaj pomanjkljivosti. Na primer, pri nizkih temperaturah okolja je za dopolnitev toplote potreben dodaten grelec. Redno odmrzovanje je potrebno tudi za preprečevanje zaledenitve na površini cevi uparjalnika.
Zaradi relativno nizkega vnosa energije pri ogrevanju zraka je AAV primeren samo za sisteme z manjšim obsegom namestitve in nižjimi zahtevami za uparjanje LNG.
(2) Vmesni uparjalnik tekočine (IFV)
IFV uporablja vmesno tekočino za prenos toplote za ublažitev učinkov zaledenitve. Običajne uporabljene vmesne tekočine vključujejo propan, izobutan, freon in amoniak.
V praksi ta uparjalnik deluje dvostopenjsko. Prva stopnja vključuje izmenjavo toplote med LNG in vmesno tekočino, medtem ko druga stopnja vključuje izmenjavo toplote med vmesno tekočino in tekočino izvora toplote.
IFV zavzame majhen odtis in lahko zagotovi stabilne stopnje uparjanja. Poleg tega ni nevarnosti zmrzovanja morske vode. Njegova bistvena prednost je celovita izraba energije, predvsem za namene soproizvodnje (soproizvodnje toplote in električne energije).
Ta vrsta uparjalnika je bila široko sprejeta v sistemih za uparjanje LNG z osnovno obremenitvijo, s precejšnjo uporabo v japonskih sprejemnih terminalih.
(3) Vaporizer z odprto stojalo (ORV)
ORV uporablja morsko vodo kot vir toplote in ponuja preprosto zasnovo, priročno upravljanje in enostavno vzdrževanje. To je glavni tip uparjalnika, ki se uporablja v številnih sprejemnih terminalih za UZP po vsem svetu.
Mehanska struktura LNG ORV je enostavna, z glavnimi zunanjimi vmesniki, vključno z vstopom za LNG, izhodom za uparjeni zemeljski plin (NG) in vstopom/izstopom za morsko vodo. Cevi za izmenjavo toplote so nameščene znotraj okvirne konstrukcije.
Osnovna enota uparjalnika je cev za prenos toplote z več cevmi, razporejenimi v obliki plošče. Vsaka cev je privarjena na zbiralnik plina ali zbiralnik tekočine, da tvori ploščo snopa cevi, več plošč snopa cevi pa tvori uparjalnik.
UZP vstopa iz spodnje glavne cevi in se porazdeli v posamezne majhne cevi za izmenjavo toplote, ki tečejo navzgor znotraj snopa cevi za izmenjavo toplote. Na vrhu uparjalnika je nameščena naprava za distribucijo morske vode. Morska voda vstopa z vrha in se porazdeli kot tanek film vzdolž zunanje stene cevnega snopa, pri čemer prenaša toploto na utekočinjen zemeljski plin v ceveh, ga segreva in povzroča uparjanje. ORV zahteva minimalno opremo in je enostaven za vzdrževanje. Deluje brez odprtega ognja, kar zagotavlja visoke varnostne standarde.
Poleg tega obstaja različica, imenovana SuperORV, za reševanje težav z zunanjim zaledenitvijo. Uporablja dvoslojne cevi za prenos toplote, kjer LNG vstopi v notranjo cev skozi spodnji razdelilnik, čemur sledi postopno uparjanje znotraj obročaste reže med notranjo in zunanjo cevjo.
(4) Uparjalnik s potopljenim zgorevanjem (SCV)
SCV je v glavnem sestavljen iz vodne kopeli, gorilnika, puhala, cevi za vbrizgavanje dimnih plinov, ohišja, snopa cevi za izmenjavo toplote in dimnika. Gorivni plin se zgori v gorilniku, visokotemperaturni dimni plin pa se odvaja v vodno kopel skozi spodnjo izpušno cev, kar povzroča turbulentno gibanje v vodni kopeli.
UZP v ceveh za izmenjavo toplote opravi zadostno izmenjavo toplote z močno vznemirjeno vodo, kar povzroči segrevanje in uparjanje. Zaradi neposrednega stika in intenzivnega prenosa toplote med hitrim dimnim plinom in vodno kopeljo je koeficient toplotnega prenosa zunaj cevi visok, kar zagotavlja enakomerno temperaturo vodne kopeli.
SCV ponuja hitro in priročno
Primerjava zLNG uparjalniki
Trenutno sprejemni terminali za UZP običajno uporabljajo ORV, IFV, SCV in AAV. AAV ima več omejitev in se relativno manj uporablja v sprejemnih terminalih.
Open Rack Vaporizer (ORV) uporablja morsko vodo kot toplotni medij in je stroškovno učinkovitejši v primerjavi s potopljenim izgorevalnim uparjalnikom (SCV).
Vendar je pomembno upoštevati, da ima ORV višje stroške začetne naložbe v opremo, vključno z dovodom in izpustom morske vode, cevovodi za morsko vodo, črpalkami za morsko vodo in opremo za čiščenje morske vode.
Za sprejemne terminale za utekočinjeni zemeljski plin z osnovno obremenitvijo bi moral biti ORV primarna izbira. Vendar ima ORV omejitve v primerih prenizkih temperatur morske vode, morske vode, ki vsebuje škodljive snovi za opremo, ali ko razmišljamo o zaščiti morskega okolja.
SCV zahteva sorazmerno manjšo začetno naložbo, zavzema manjšo površino in omogoča hiter zagon in zaustavitev. Vendar SCV zahteva gorivo, kar ima za posledico višje operativne stroške v primerjavi z ORV.
Potopljeni plamenski uparjalnik (IFV) uporablja titanove cevi za izmenjavo toplote, kar omogoča varno in stabilno delovanje tudi v prisotnosti slabe kakovosti morske vode. Glavni izziv pri IFV je pomembna omejitev pri izbiri vmesnih tekočin.
Izbira uparjalnikov
Pri izbiri uparjalnikov je treba upoštevati njihovo predelovalno zmogljivost, uporabnost, varnost in zanesljivost, prilagodljivost, investicijske stroške, pogoje uporabe (osnovna obremenitev, največje britje, nujna uporaba), okoljske dejavnike in podnebne razmere. Odvisno od specifičnih zahtev lahko za uporabo izberemo ustrezne uparjalnike posamično ali v kombinaciji.
1. Zmogljivost obdelave:
Obdelovalna zmogljivost uparjalnika se mora ujemati z načrtovano zmogljivostjo sprejemnega terminala. Če terminal zahteva samo "tekočina notri, tekočina ven" z zemeljskim plinom izključno za porabo na kraju samem ali če je letna količina predelave majhna in je na voljo dovolj prostora, je mogoče razmisliti o uparjalnikih zunanjega zraka (AAV).
2. Prilagodljivost in zanesljivost:
Glede na "funkcionalno pozicioniranje" sprejemnega terminala, ne glede na to, ali gre za osnovno obremenitev, konično britje ali kombinacijo obojega, postaneta prilagodljivost in zanesljivost uparjalnika ključni. Če je potrebno neprekinjeno in zanesljivo delovanje, mora izbor uparjalnikov vključevati tiste, ki so primerni za obvladovanje osnovne obremenitve kot tudi za nujno zmanjšanje konic, kot so uparjalniki s potopljenim zgorevanjem (SCV), ki omogočajo hiter zagon in zaustavitev.
3. Okoljski vidiki:
Okoljski pogoji okoli sprejemnega terminala se nanašajo predvsem na zunanje temperature (vključno s temperaturo ozračja in morske vode) ter naravo in parametre morske vode. Na primer, pri izbiri uparjalnikov Open Rack (ORV) je treba upoštevati dejavnike, kot so premer in koncentracija trdnih delcev v morski vodi, prisotnost ionov težkih kovin, vrednost pH in druge kemične lastnosti morske vode.
Ekonomski vidiki
Stroški naložbe uparjalnikov predstavljajo pomemben del celotne naložbe v sprejemni terminal. Pri izbiri uparjalnikov je treba opraviti celovito primerjavo med njihovimi fiksnimi investicijami in obratovalnimi stroški.
Open Rack Vaporizer (ORV) uporablja veliko količino morske vode in ima določene zahteve glede kakovosti morske vode. Ima višje stroške naložbe in namestitve, vendar nižje obratovalne stroške.
Začetna naložba vključuje stroške za opremo za uparjanje, podporne odprtine za dovod in izpust morske vode, cevovode za morsko vodo, črpalke za morsko vodo in opremo za čiščenje morske vode. Obratovalni stroški morajo upoštevati tudi interval in stroške ponovnega nanosa protikorozijskih premazov na površine za prenos toplote.
V primerjavi s potopljenim zgorevalnim uparjalnikom (SCV) ORV uporablja morsko vodo, obratovalna poraba pa je sestavljena predvsem iz porabe električne energije črpalk za morsko vodo. Zato so njegova prednost bistveno nižji obratovalni stroški, pri čemer je razmerje obratovalnih stroškov med tipoma približno 1:10.
SCV se odlikuje po skupnih stroških naložbe in namestitve, kompaktni velikosti in prilagodljivosti delovanja. Vendar pa so usodna pomanjkljivost SCV njegovi visoki obratovalni stroški.
V ugodnih okoljskih pogojih morske vode je uporaba ORV očitno najbolj zanesljiva in stroškovno učinkovita možnost.
Če pa kakovost morske vode resno negativno vpliva na materiale, uporabljene v ORV (npr. visoke koncentracije velikih suspendiranih trdnih snovi v morski vodi, ki lahko znatno vplivajo na premaz za zaščito pred korozijo na površinah za prenos toplote in skrajšajo njihovo življenjsko dobo), ORV ne bi smeli izbrati.
Zaključek
Vsak tip uplinjevalnika ima svoje prednosti in slabosti, pa tudi specifična okolja delovanja, ki so zanj primerna. Za obvladovanje različnih pogojev v terminalih za sprejem utekočinjenega zemeljskega plina je dobra izbira, da za kombinacijo izberete 1-2 vrst uplinjevalcev, ki lahko izkoristijo svoje prednosti in nadomestijo inherentne omejitve.
Običajno je pri konfiguriranju uplinjevalnikov običajno potrebna kombinacija vrst 1-2. Trenutno je pri izbiri uplinjevalnikov prednostna konfiguracija ORV+SCV.
Vaporizer z odprto stojalo (ORV) je primeren za sprejemne terminale z velikimi zmogljivostmi obdelave in nizkimi obratovalnimi stroški. Uparjalnik s potopnim zgorevanjem (SCV) ima razmeroma višje obratovalne stroške, vendar nižjo začetno naložbo in zanesljivo delovanje.
V primerih, ko morska voda vsebuje visoko vsebnost sedimenta ali ne izpolnjuje zahtevanih kemičnih lastnosti, se lahko kot alternativa upošteva uparjalnik vmesne tekočine (IFV).
Trenutno na Kitajskem deluje 22 sprejemnih terminalov za utekočinjeni zemeljski plin, vzdolž obale pa jih je v izgradnji še 13. Izgradnja sprejemnih terminalov za UZP bo močno spodbudila uvoz virov UZP v našo državo.
Uplinjevalniki so bistveni sestavni del sprejemnih terminalov za utekočinjeni zemeljski plin in pravilna izbira uplinjevalcev neposredno vpliva na varnost, zanesljivost in ekonomske vidike delovanja terminala.
