Газовый вояж. Морские гиганты нефтегазовой индустрии Газовый танкер

Судно-газовоз - это морское транспортное судно, перевозящее сжиженные газы (пропан, бутан, метан, аммиак и др.).

По типам перевозимых газов, отличающихся температурой сжижения, различают:

• газовозы для сжиженных нефтяных газов (СНГ), аммиака и др. (температура сжижения до 218 К);
• газовозы - этиленовозы для сжижения этана, этилена и др. (температуpa сжижения до 169 К);
• газозозы для сжиженного природного газа (СПГ) или метановозы (температуpa сжижения до 110 К).

По архитектурно-конструктивному типу газовозы представляют собой суда с кормовым расположением МО и надстройки, двойным дном, часто двойными бортами и цистернами изолированного балласта.

Для сжиженного повышением давления, применяют вкладные грузовые танки с расчетным давлением обычно не более 2 МПа. Они размещаются как на палубе, так и в трюмах на специальных фундаментах. Материал танков - углеродистая сталь. У газовозов с комбинированным способом сжижения газа вкладные танки термоизолируются и устанавливаются только в трюмах. Материал танков для газа температурой 223К - термообработанная мелкозернистая нелегированная сталь.

Газ, сжиженный при атмосферном давлении, перевозится в термоизолированных вкладных и мембранных (полумембранных) танках (мембрана - тонкая металлическая оболочка, опирающаяся через несущую изоляцию на внутреннюю обшивку корпуса). Материал танков (температуpa груза 218К и ни-же) - алюминиевые сплавы, стали, легированные никелем и хромом, специальные сплавы (например, инвар, содержащий 36% никеля).

Вкладные танки имеют различную форму (например, сферическую, цилиндрическую, призматическую). Газовозы для СНГ и этиленовозы имеют рефрижераторные установки для повторного сжижения паров груза, образовавшихся при перевозке. На газовозы для СНГ эти пары могут использоваться в качестве дополнительного топлива для главного двигателя. Для перевозки газа температурой ниже 236К танки оборудуются вторичной непрерывной преградой, служащей временной емкостью для вытекшего груза.

При перевозке воспламеняющихся газов трюмное пространство вокруг оболочки танков заполняется инертным газом, хранящимся в емкостях или вырабатываемым судовой установкой.

В зависимости от степени опасности перевозимого груза предусмотрено 3 степени конструктивной защиты газовоза, при этом 1-я степень - высшая. Каждая степень характеризует уровень живучести Г. и определенное отстояние грузовых танков от наружной обшивки. Для обеспечения безопасности газовоз оборудуются приборами измерения температуры груза и корпуса судна, давления, уровня заполнения танков, газоанализаторами и т. п.

Погрузка и выгрузка газов, сжиженных при температуре окружающей среды или комбинированным способом, производятся судовыми подкачивающими насосами, подача газа к которым осуществляется за счет обеспечиваемой компрессором разности давлений в грузовом танке судна и береговой емкости. Разгрузка газа, сжиженного при атмосферном давлении, производится судовыми погружными насосами, а погрузка - береговыми средствами.

Водоизмещение газовоза в зависимости от вида и способа сжижения газа 15-30 тыс. т, скорость 16-20 узлов. ЭУ, как правило, дизельная.

Существуют комбинированные газовозы для одновременной перевозки сжиженных газов и других грузов наливом (нефти, химикатов и др.).

International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk (IGC Code)

MARPOL,SOLAS.???

2.Классификация и конструктивные особенности судов-газовозов.

Газовоз - однопалубное судно с кормовым расположением МО, корпус которого разделен поперечными и продольными переборками (для перевозки сжиженных газов).

Классификация газовозов:

1. По методам транспортировки:

Полностью герметичные газовозы (напорные). В основном малые газовозы для перевозки пропана, бутана и аммиака при температуре окружающей среды и давлении насыщения перевозимого газа.

Полностью рефрижераторные газовозы LPG. Ими перевозятся сжиженный нефтяной газ при температуре минус пятьдесят пять иLNG. на которых перевозят сжиженный природный газ при температуре равной минус сто шестьдесят градусов.

Полурефрижераторный газовз

Полугерметичный газовоз. Перевозится газ в сжиженном состоянии, частично за счет охлаждения и давления. Газ перевозится в теплоизолированных танках, ограниченных по давлению, температуре и плотности газа, что позволяет перевозить широкий спектр газов и химических веществ.

Изолированные газовозы большого водоизмещения. Газ поступает в охлажденном сжиженном состоянии. Во время транспортировки газ частично испаряется и используется в качестве топлива.

2. По степени опасности: Классификация в соответствии с IGCCode.

1G. Для перевозки хлора, бромистого метила, диоксида серы и др. газов, указанных в главеXIXIGCCodeс максимальными предохранительными мерами при наибольшей опаснсоти для окружающей среды.

2G. Судно для перевозки грузов, указанных в главеXIXIGCCode, которые требуют значительных предохранительных мер, для предотвращения утечки газа.

2PG. Общий тип газовозов длиной до 150 метров, перевозящие груз, указанный в главеXIX, который требует предохранительных мер для танков, давление не менее 7 бар и для грузовой системы температуру не более минус 55 градусов Цельсия.

3. По типам перевозимых грузов.

Газовозы для перевозки сжиженных нефтяных газов или аммиака под высоким давлением в малом каботаже. Грузовместимость до 1"000 м 3 . На них установлены два цилиндрических танка.

Газовозы для перевозки газов с теплоизолированными танками и системами повторного сжижения паров газов. Грузовместимость до 12"000 м 3 . Имеет от 4 до 6 танков попарно.

Газовозы грузовместимостью от 1"000 до 12"000 м 3 для перевозки этилена, который перевозится при атмосферном давлении и охлажденным до температуры равной -104*С.

Газовозы грузовместимостбю от 5"000 до 100"000 м 3 для перевозки сжиженных нефтяных газов при атмосферном давлении иt=-55*c.

Газовозы грузовместимостью от 40"000 до 130"000 м 3 для перевозки сжиженных природных газов при атмосферном давлении иt=-163*c.

Газовозы некоторых типов весьма схожи с танкерами конструкцией корпуса. Отличительными особенностями являются высокий надводный борт и наличие в трюмном пространстве специальных резервуаров – грузовых танков, изготовляемых из хладостойкого материала с мощной наружной изоляцией. Тепловая изоляция грузовых танков позволяет снизить потери груза, вызванные испарением, что повышает безопасность судна.

При изготовлении оболочек грузовых танков газовозов обычно используют довольно дорогостоящие сплавы, такие как инвар (сплав железа с 36% никеля), никелевую сталь (9% никеля), хромоникелевую сталь (9% никеля, 18% хрома) либо алюминиевые сплавы. Конструктивно грузовые танки подразделяются на несколько типов: встроенные, вкладные, мембранные, полумембранные и грузовые танки с внутренней изоляцией.

Встроенные грузовые танки являются неотъемлемой частью корпусных конструкций газовоза. Сжиженные газы в таких танках, как правило, перевозятся при температуре не ниже – 10 ° С.

Вкладные грузовые танки - это автономные конструкции, которые опираются на корпус посредством опор и фундаментов.

Мембранные танки формируются из листового или гофрированного инвара, толщина которого достигает иногда 0,7 мм, а изоляция, на которую опираются мембраны, выполняется из вспученного перлита, помещенного в фанерные ящики (блоки). Число таких блоков на судне грузовместимостью около 135 тыс. куб.м. может достигать до 100 тыс. штук. Отдельные листы инвара соединяются контактной сваркой.

Полумембранные грузовые танки имеют форму параллелепипеда со скругленными углами и выполнены из алюминиевых безнаборных листовых конструкций. Такие танки опираются на корпусные конструкции только скругленными углами, за счет чего компенсируются и термические деформации.

Среди вкладных грузовых танков широко распространены сферические танки. Их диаметр достигает 37-44 м, поэтому они почти наполовину своего диаметра выступают над уровнем верхней палубы. Выполняют их безнаборными из алюминиевых сплавов. Толщина листов колеблется от 38 до 72 мм, экваториальный пояс достигает 195 мм. Такие танки имеют наружную изоляцию из полиуретана толщиной около 200 мм. Внешняя поверхность танков покрывается алюминиевой фольгой, а надпалубную часть закрывают стальными кожухами. Каждый танк сферического типа, масса которого в сборе достигает 680-700 т, опирается в экваториальной части на цилиндрический фундамент, установленный на втором дне.

Вкладные танки на газовозах также могут быть трубообразными, цилиндрическими, цилиндро-коническими, а также других форм, которые хорошо приспособлены к восприятию внутреннего давления. Если давление газа при его транспортировке незначительно, то применяют танки призматического вида.

Отрасль СПГ является очень перспективной развивающейся отраслью для арматуростроителей всего мира, но поскольку арматура для СПГ должна отвечать самым строгим требованиям - являет собой высший уровень инженерных задач.

Что называют сжиженным природным газом?

Сжиженный природный газ, или СПГ, представляет собой обычный природный газ, приведенный в жидкое состояния методом охлаждения его до −160 °C. В таком состоянии он представляет собой жидкость без запаха и цвета, плотность которой в два раза меньше плотности воды. Сжиженный газ не токсичен, кипит при температуре −158...−163 °C, состоит на 95 % из метана, а в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот.

• Первый - добыча, подготовка и транспортировка природного газа по газопроводу к заводу по его сжижению;
• Второй - обработка, сжижение природного газа и хранение СПГ в терминале.
• Третий - загрузка СПГ в танкеры-газовозы и морская транспортировка потребителям
• Четвертый - разгрузка СПГ на приемном терминале, хранение, регазификация и поставка конечным потребителям

Технологии сжижения газа.

Как уже говорилось выше, СПГ получают путем сжатия и охлаждения природного газа. При этом газ уменьшается в объеме почти в 600 раз. Процесс этот сложный, многоступенчатый, и очень энергозатратный - расходы на сжижение могут составлять около 25% энергии, содержащейся в конечном продукте. Иными словами, нужно сжечь одну тонну СПГ, чтобы получить еще три.

В мире в разное время было использовано семь различных технологий сжижения природного газа. В сфере технологий для производства больших объёмов СПГ, предназначенных на экспорт, сегодня лидирует компания Air Products. Разработанные ею процессы AP-SMR™,AP-C3MR™ и AP-X™ составляют 82% всего рынка. Конкурентом данных процессов является технология Optimized Cascade, разработанная компанией ConocoPhillips.

Вместе с тем, большим потенциалом развития обладают малогабаритные установки сжижения, предназначенные для внутреннего использования на промышленных предприятиях. Установки подобного типа можно уже встретить в Норвегии, Финляндии и России.

Кроме того, локальные установки производства СПГ могут найти широкое применение в Китае, где сегодня активно развивается выпуск автомобилей, работающих на СПГ. Внедрение малогабаритных установок может позволить Китаю масштабировать уже существующую транспортную сеть СПГ-автомобилей.

Наряду со стационарными системами, в последние годы активно развиваются плавающие установки сжижения природного газа. Плавающие заводы открывают доступ к газовым месторождениям, которые недоступны для объектов инфраструктуры (трубопроводов , морских терминалов и т.п.).

На сегодняшний день наиболее амбициозным проектом в данной области является плавающая платформа СПГ , которая строится компанией Shell в 25 км. от западного берега Австралии (запуск платформы намечен на 2016 год).

Устройство завода по производству СПГ

Как правило, завод по сжижению природного газа состоит из:

• установки предварительной очистки и сжижения газа;
• технологических линий производства СПГ;
• резервуаров для хранения;
• оборудования для загрузки на танкеры;
• дополнительных служб для обеспечения завода электроэнергией и водой для охлаждения.

С чего все началось?

В 1912 году был построен первый экспериментальный завод, который, однако, еще не использовался для коммерческих целей. Но уже в 1941 году в Кливленде, (США) было впервые налажено масштабное производство сжиженного природного газа.

В 1959 году была осуществлена первая поставка сжиженного природного газа из США в Великобританию и Японию. В 1964 году был построен завод в Алжире, откуда начались регулярные перевозки танкерами , в частности во Францию, где начал работать первый регазификационный терминал.

В 1969 году начались долгосрочные поставки из США в Японию, через два года - из Ливии в Испанию и Италию. В 70-е годы производство СПГ началось в Брунее и Индонезии, в 80-е на рынок СПГ выходят Малайзия и Австралия. В 1990-е Индонезия становится одним из основных производителей и экспортеров СПГ в Азиатско-Тихоокеанском регионе - 22 млн. тонн в год. В 1997 году - Катар становится одним из экспортеров СПГ.

Потребительские свойства

Чистый СПГ не горит, сам по себе не воспламеняется и не взрывается. На открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро смешивается с воздухом. При испарении природный газ может воспламениться, если произойдет контакт с источником пламени.

Для воспламенения необходимо иметь концентрацию газа в воздухе от 5 % до 15 % (объемных). Если концентрация менее 5 %, то газа будет недостаточно для начала возгорания, а если более 15 %, то в смеси будет слишком мало кислорода. Для использования СПГ подвергается регазификации - испарению без присутствия воздуха.

СПГ рассматривается как приоритетная или важная технология импорта природного газа целым рядом стран, включая Францию, Бельгию, Испанию, Южную Корею и США. Самый крупный потребитель СПГ - это Япония, где практически 100 % потребностей газа покрывается импортом СПГ.

Моторное топливо

Начиная с 1990-х годов появляются различные проекты использования СПГ в качестве моторного топлива на водном, железнодорожном и даже автомобильном транспорте, чаще всего с использованием переоборудованых газодизельных двигателей.

Уже существуют реально работающие примеры эксплуатации морских и речных судов на СПГ. В России налаживается серийный выпуск тепловоза ТЭМ19-001 работающего на СПГ. В США и Европе появляются проекты по переводу грузового автомобильного транспорта на СПГ. И даже существует проект разработки ракетного двигателя который будет использовать в качестве топлива "СПГ + жидкий кислород".

Двигатели работающие на СПГ

Одной из основных задач, связанных с развитием рынка СПГ для транспортного сектора является увеличение числа автомобилей и судов, использующих СПГ в качестве топлива. Главные технические вопросы в данной области связаны с разработкой и совершенствованием различных типов двигателей, работающих на СПГ.

В настоящее время можно выделить три технологии СПГ-двигателей, используемых для морских судов: 1) двигатель с искровым зажиганием на обедненной топливно воздушной смеси; 2) двухтопливный двигатель с запальным дизельным топливом и рабочим газом низкого давления; 3) двухтопливный двигатель с запальным дизельным топливом и рабочим газом высокого давления.

Двигатели с искровым зажиганием работают только на природном газе, в то время как двухтопливные дизельно-газовые двигатели могут работать на дизельном топливе, СПГ и мазуте. На сегодняшний день можно выделить три основных производителя на данном рынке: Wärtsila, Rolls-Royce и Mitsubishi Heavy Industries.

Во многих случаях существующие дизельные двигатели могут быть преобразованы в двухтопливные дизельно-газовые двигатели. Подобное преобразование существующих двигателей может быть экономически целесообразным решением перевода морских судов на СПГ.

Говоря о развитии двигателей для автомобильного сектора, стоит отметить американскую компанию Cummins Westport, которая разработала линейку СПГ-двигателей, предназначенных для тяжелых грузовиков. В Европе, Volvo запустила производство нового 13-литрового двухтопливного двигателя работающего на дизельном топливе и СПГ.

К заметным инновационным решениям в области СПГ-двигателей можно отнести компактный двигатель с воспламенением от сжатия (Compact Compression Ignition (CCI) Engine), разработанный компанией Motiv Engines. Данный двигатель имеет ряд преимуществ, главное из которых состоит в значительно более высоком значении теплового КПД, чем у существующих аналогов.

По данным компании, тепловой КПД разработанного двигателя может достигать 50%, в то время как тепловой КПД традиционных газовых двигателей составляет около 27%. (Беря в качестве примера американские цены на топливо, можно просчитать, что работа грузовика с дизельным двигателем стоит $0,17 за лошадиную силу/час, с традиционным СПГ двигателем - $0,14, с CCEI-двигателем - $0,07).

Стоит также отметить, что как и в случае морского транспорта, многие дизельные двигатели грузовых автомобилей могут быть преобразованы в двухтопливные дизельно-СПГ двигатели.

Страны - производители СПГ

По данным 2009 года, основные страны, производящие сжиженный природный газ, распределялись на рынке так:

Первое место занимал Катар (49,4 млрд м³); затем шла Малайзия (29,5 млрд м³); Индонезия (26,0 млрд м³); Австралия (24,2 млрд м³); Алжир (20,9 млрд м³). Замыкал этот список Тринидад и Тобаго (19,7 млрд м³).

Основными импортёрами СПГ в 2009 году были: Япония (85,9 млрд м³); Республика Корея (34,3 млрд м³); Испания (27,0 млрд м³); Франция (13,1 млрд м³); США (12,8 млрд м³); Индия (12,6 млрд м³).

Россия только начинает вхождение на рынок СПГ. Сейчас в РФ действует только один СПГ-завод "Сахалин-2" (запущен в 2009 году, контрольный пакет принадлежит Газпрому, у Shell 27,5%, японских Mitsui и Mitsubishi - 12,5% и 10% соответственно). По итогам 2015 года производство составило 10,8 млн тонн, превысив проектную мощность на 1,2 млн тонн. Однако из-за падения цен на мировом рынке доходы от экспорта СПГ в долларовом исчислении сократились по сравнению с прошлым годом на 13,3% до 4,5 млрд долларов.

Предпосылок для улучшения ситуации на рынке газа нет: цены продолжат падение. До 2020 года в США будут введены в эксплуатацию пять терминалов по экспорту СПГ общей мощностью 57,8 млн тонн. На европейском газовом рынке начнется ценовая война.

Вторым крупным игроком на рынке российского СПГ становится компания Новатэк. Новатэк-Юрхаровнефтегаз" (дочернее предприятие Новатэка) выиграл аукцион на право пользования Няхартинским участком в ЯНАО.

Няхартинский участок нужен компании для развития проекта "Арктик СПГ" (второй проект Новатэка, ориентированный на экспорт сжиженного природного газа, первый - "Ямал-СПГ"): он расположен в непосредственной близости от Юрхаровского месторождения, разработку которого ведет "Новатэк-Юрхаровнефтегаз". Площадь участка - около 3 тыс. кв. километров. По состоянию на 1 января 2016 года его запасы оценивались в 8,9 млн тонн нефти и 104,2 млрд кубометров газа.

В марте компания начала предварительные переговоры с потенциальными партнерами о продаже СПГ. Наиболее перспективным рынком руководство компании считает Тайланд.

Транспортировка сжиженного газа

Доставка сжиженного газа потребителю - очень сложный и трудоемкий процесс. После сжижения газа на заводах, СПГ поступает в хранилища. Дальнейшая транспортировка осуществляется при помощи специальных судов - газовозов , оборудованных криоцистернами. Возможно также использование специальных автомобилей. Газ из газовозов поступает в пункты регазификации, и затем транспортируется уже по трубопроводам .

Танкеры - газовозы.

Танкер-газовоз, или метановоз представляет собой специально построенное судно для перевозки СПГ в резервуарах (танках). Кроме резервуаров газа такие суда оборудованы холодильными установками для охлаждения СПГ.

Крупнейшими производителями судов для перевозки сжиженного природного газа являются японские и корейские верфи: Mitsui, Daewoo, Hyundai, Mitsubishi, Samsung, Kawasaki . Именно на корейских верфях было создано более двух третей газовозов в мире. Современные танкеры серий Q-Flex и Q-Max способны перевозить до 210-266 тыс. м3 СПГ.

Первые сведения о перевозках сжиженных газов морем относятся к 1929-1931 гг., когда компания Shell временно переоборудовала танкер "Megara" в судно для перевозки сжиженного газа и построила в Голландии судно "Agnita" дедвейтом 4,5 тыс. тонн, предназначенное для одновременной перевозки нефти, сжиженного газа и серной кислоты. Танкеры компании Shell назывались в честь морских раковин - ими торговал отец основателя компании Маркуса Самюэля

Широкое развитие морские перевозки сжиженных газов получили лишь после окончания второй мировой войны. Первоначально для перевозок использовались суда, переоборудованные из танкеров или сухогрузных судов. Накопленный опыт проектирования, постройки и эксплуатации первых газовозов позволил перейти к поискам наиболее выгодных способов транспортировки названных газов.

Современный типовой СПГ-танкер (метановоз) может перевозить 145-155 тыс. м3 сжиженного газа, из чего может быть получено порядка 89-95 млн. м3 природного газа в результате регазификации. Ввиду того, что метановозы отличаются чрезвычайной капиталоемкостью, их простой недопустим. Они быстроходны, скорость морского судна, перевозящего сжиженный природный газ, 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 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 утечки. 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%).

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.

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. м3), суда имеют такую же осадку - на сегодняшний день для судна грузовместимостью в 140 тыс. м3 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.

Рынок морских перевозок сжиженного газа

Перевозки СПГ представляют собой его морскую транспортировку от заводов по сжижению газа до регазификационных терминалов. По состоянию на ноябрь 2007 года в мире насчитывалось 247 СПГ-танкеров грузовместимостью свыше 30,8 млн. м3. Бум торговли СПГ обеспечил полную занятость всех судов на данном этапе по сравнению с серединой 1980-х годов, когда простаивало 22 судна.

Кроме того, к концу десятилетия должны быть введены в эксплуатацию порядка 100 судов. Средний возраст мирового флота для перевозки СПГ составляет около семи лет. Возраст 110 судов равен четырем и менее лет, а возраст 35 судов колеблется от пяти до девяти лет.

Порядка 70 танкеров эксплуатируются 20 и более лет. Однако впереди у них остается все еще продолжительный срок полезной службы, поскольку срок эксплуатации СПГ танкеров составляет, как правило, 40 лет ввиду их коррозиостойких характеристик. В их числе имеется до 23 танкеров (небольшие старые суда, обслуживающие средиземноморскую торговлю СПГ), которые подлежат замене или существенной модернизации в последующие три года.

Из ныне эксплуатируемых 247 танкеров более 120 обслуживают Японию, Южную Корею и Китайский Тайбэй, 80 - Европу, а остальные суда - Северную Америку. В последние несколько лет наблюдался феноменальный рост числа судов, обслуживающих торговые операции в Европе и Северной Америке, в то время как для Дальнего Востока было характерно лишь его незначительное увеличение ввиду стагнации спроса в Японии.

Регазификация сжиженного природного газа

После доставки природного газа в пункт назначения, происходит процесс его регазификации, то есть преобразования из жидкого состояния вновь в газообразное.

Танкер доставляет СПГ на специальные регазификационные терминалы, которые состоят из причала, сливной эстакады, резервуаров для хранения, испарительной системы, установок обработки газов испарения из резервуаров и узла учёта.

По прибытии на терминал СПГ перекачивается из танкеров в резервуары для его хранения в сжиженном виде, затем по мере необходимости СПГ переводится в газообразное состояние. Превращение в газ происходит в системе испарения с помощью нагрева.

По мощности СПГ терминалов, как и по объёму импорта СПГ, лидирует Япония - 246 млрд кубометров в год по данным 2010 года. На втором месте - США, более 180 млрд кубометров в год (данные 2010 года).

Таким образом, главной задачей в развитии приемных терминалов прежде всего является строительство новых единиц в различных странах. На сегодняшний день 62% приемной мощности приходится на Японию, США и Южную Корею. Вместе с Великобританией и Испанией, приемная мощность первых 5 стран составляет 74%. Оставшиеся 26% распределены между 23 странами. Следовательно, строительство новых терминалов откроет новые и увеличит существующие рынки для СПГ.

Перспективы развития рынков СПГ в мире

Почему отрасль сжиженного газа развивается в мире все возрастающими темпами? Во-первых, в некоторых географических регионах, например в Азии, транспортировка газа танкерами более выгодна. При расстоянии более чем в 2500 километров, сжиженный газ уже может конкурировать по цене с трубопроводным. По сравнению с трубопроводами, СПГ имеет также преимущества модульного наращивания поставок, а также снимает в ряде случаев проблемы пересечения границ.

Однако, есть и подводные камни. Индустрия СПГ занимает свою нишу в отдаленных регионах, не имеющих собственных запасов газа. Большинство объёмов СПГ контрактуется еще на стадии проектирования и производства. В отрасли доминирует система долгосрочных контрактов (от 20 до 25 лет), что требует развитой и сложной координации участников производства, экспортеров, импортеров и перевозчиков. Все это рассматривается некоторыми аналитиками, как возможный барьер на пути роста торговли сжиженным газом.

В целом же, для того, чтобы сжиженный газ стал более доступным источником энергии, стоимость поставок СПГ должна успешно конкурировать по цене с альтернативными источниками топлива. На сегодняшний день ситуация складывается противоположным образом, что не отменяет развития этого рынка в будущем.

Продолжение:

• Часть 3: Дисковые поворотные затворы для криогенных температур

При подготовке материала были использованы данные с сайтов:

• lngas.ru/transportation-lng/istoriya-razvitiya-gazovozov.html
• lngas.ru/transportation-lng/morskie-perevozki-spg.html
• innodigest.com/сжиженный-природный-газ-спг-как-альте/?lang=ru
• expert.ru/ural/2016/16/novyij-uchastok-dlya-spg/

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.