תהליך מסוף קבלת LNG
עם הגעתה של ספינת הובלת LNG, LNG מועבר למיכלי אחסון באמצעות משאבות פריקה של ספינה, זרועות ספינה נוזלי וצינורות פריקה. הגז המאוד (BOG) שנוצר במהלך הפריקה מוחזר חלקית למיכלי המטען של ספינת ה-LNG כדי לאזן את הלחץ בתוך המיכלים. חלק נוסף של BOG נדחס על ידי מדחסי BOG ולאחר מכן מעובה במעבה מחדש. ה-BOG המעובה, יחד עם ה-LNG היוצא, נשאבים על ידי משאבות פריקה בלחץ גבוה לתוך הוופורייזר לצורך גיזה מחדש.
הוופורייזר ממיר LNG לגז טבעי גזי. לאחר מכן, הגז הטבעי מווסת לחץ ומדוד לפני שהוא נשלח לרשת צינורות ההולכה. בנוסף, ניתן גם לדחוס ישירות את ה-BOG ללחץ הצינור היוצא באמצעות מדחסי מאיץ, תוך עקיפת תהליך הגיזה מחדש.
מערכת הגז מחדש/הולכה של LNG כוללת משאבות נוזל טבולות בתוך מיכל האגירה של LNG, מעבה מחדש, משאבות פריקה בלחץ גבוה/נמוך הממוקמות מחוץ למיכל, מכשיר אידוי ומתקני מדידה.
בתנאי הפעלה רגילים, מופעל רק ה-Open Rack Vaporizer (ORV) / Integrated Full Containment Vaporizer (IFV). עם זאת, במהלך תחזוקה או גילוח שיא חירום, ניתן להפעיל את המאדה השריפה שקוע (SCV) במקביל.
סיווג של מכשירי אידוי LNG
מכשירי אידוי הם ציוד חיוני במסופי קליטת LNG, והעיצובים המבניים שלהם משתנים בהתאם למקור החום שהם משתמשים בהם.
1. בהתבסס על שיעור הניצול, ניתן לסווג מכשירי אידוי למכשירי אידוי בעומס בסיס ומאדים לגילוח שיא.
2. בהתבסס על סוג מקור החום, מכשירי אידוי יכולים להיות מסווגים כמכשירי אידוי סביבתיים (המשתמשים במקורות כמו אוויר אטמוספרי, מי ים או מים גיאותרמיים), מכשירי אידוי תהליכיים (המשתמשים בחום מתהליכים תרמיים או כימיים), ומאדים בעלי אש ישירה ( באמצעות חום שנוצר משריפת דלק).
סוגים נפוצים של מכשירי אידוי LNG שנמצאים במסופי קליטה
אידוי אוויר (AAV)
אידוי נוזל ביניים (IFV)
אידוי מתלה פתוח (ORV)
אידוי בעירה שקוע (SCV)
(1) אידוי אוויר סביבתי (AAV)
האידוי אוויר אמביינטמשתמש באוויר אטמוספרי כמקור החום לאידוי LNG.AAV כולל מבנה פשוט ועלויות תפעול נמוכות. זה יכול להשתמש באופן עצמאי באוויר הסביבה כמקור חום, תוך הימנעות מוחלטת מפליטת מזהמים ורעש. בנוסף, הוא יכול לאסוף מים מעובים ומי קרח מומסים לייצור או לשימוש ביתי.
עם זאת, ל- AAV יש כמה חסרונות. לדוגמה, בטמפרטורות סביבה נמוכות, נדרש דוד נוסף כדי להשלים את החום. הפשרה רגילה נחוצה גם כדי למנוע ציפוי על פני השטח של צינורות הוופורייזר.
בשל כניסת האנרגיה הנמוכה יחסית מחימום אוויר, AAV מתאים רק למערכות עם קנה מידה קטן יותר של התקנה ודרישות נמוכות יותר של אידוי LNG.
(2) אידוי נוזל ביניים (IFV)
ה-IFV משתמש בנוזל העברת חום ביניים כדי למתן את ההשפעות של הדובדבן. נוזלי ביניים נפוצים בשימוש כוללים פרופאן, איזובוטן, פריאון ואמוניה.
ביישומים מעשיים, וופורייזר זה פועל בשני שלבים. השלב הראשון כולל חילופי חום בין LNG לנוזל הביניים, בעוד השלב השני כולל חילופי חום בין נוזל הביניים לנוזל מקור החום.
IFV תופס טביעת רגל קטנה ויכול לספק קצבי אידוי יציבים. יתרה מכך, אין סיכון לקפיאת מי הים. יתרונו המשמעותי טמון בניצול מקיף של אנרגיה, במיוחד למטרות קוגנרציה (משולבת חום וכוח).
סוג זה של וופורייזר אומץ באופן נרחב במערכות אידוי LNG בעומס בסיס, עם שימוש משמעותי במסופי קליטה יפניים.
(3) אידוי מתלה פתוח (ORV)
ORV משתמשת במי ים כמקור החום ומציעה פשטות עיצובית, תפעול נוח ותחזוקה קלה. זהו סוג המיינסטרים של מכשיר אידוי המשמש במסופי קליטת LNG רבים ברחבי העולם.
המבנה המכני של LNG ORV הוא פשוט, עם ממשקים חיצוניים עיקריים הכוללים כניסת LNG, יציאת גז טבעי מאדה (NG) וכניסה/יציאה של מי ים. צינורות חילופי החום מותקנים בתוך מבנה מסגרת.
היחידה הבסיסית של הוופורייזר היא צינור העברת החום, עם מספר צינורות מסודרים בתצורה דמוית צלחת. כל צינור מרותך לראש גז או לראש נוזל ליצירת צלחת צרור צינור, ומספר צלחות צרורות צינור יוצרות את הוופורייזר.
LNG נכנס מהצינור הראשי התחתון ומופץ לתוך צינורות חילופי חום קטנים בודדים, הזורם כלפי מעלה בתוך צרור הצינורות לחילופי חום. בחלק העליון של הוופורייזר, מותקן התקן חלוקת מי ים. מי ים נכנסים מלמעלה ומופצים כסרט דק לאורך הדופן החיצונית של צרור הצינורות, מעבירים חום לגז הטבעי הנוזלי שבתוך הצינורות, מחממים אותו וגורמים לאידוי.ORV דורש מכשור מינימלי וקל לתחזוקה. הוא פועל ללא להבה פתוחה, ומבטיח תקני בטיחות גבוהים.
בנוסף, כדי לטפל בבעיות זילוף חיצוניות, קיימת וריאציה הנקראת SuperORV. הוא משתמש בצינורות העברת חום דו-שכבתיים שבהם LNG נכנס לצינור הפנימי דרך מפיץ תחתון, ואחריו אידוי הדרגתי בתוך הרווח הטבעתי בין הצינורות הפנימיים והחיצוניים.
(4) אידוי בעירה שקוע (SCV)
SCV מורכב בעיקר מאמבט מים, מבער, מפוח, צינור הזרקת גז פליטה, מארז, צרור צינורות חילופי חום וארובה. גז הדלק נשרף בתוך המבער, וגז הפליטה בטמפרטורה גבוהה מוזרם לאמבט המים דרך צינור הפליטה התחתון, גורם לתנועה סוערת באמבט המים.
ה-LNG בתוך צינורות חילופי החום עובר חילופי חום מספקים עם המים הנסערים מאוד, וכתוצאה מכך חימום ואידוי. בשל המגע הישיר והעברת החום האינטנסיבית בין גז הפליטה המהיר לאמבט המים, מקדם העברת החום מחוץ לצינורות גבוה, מה שמבטיח טמפרטורת אמבט מים אחידה.
SCV מציע מהיר ונוח
השוואה שלמכשירי אידוי LNG
נכון לעכשיו, מסופי קליטת LNG משתמשים בדרך כלל ב-ORV, IFV, SCV ו-AAV. ל-AAV יש יותר הגבלות והוא יחסית פחות מנוצל במסופי קליטה.
ה-Open Rack Vaporizer (ORV) משתמש במי ים כמדיום חום וחסכוני יותר בהשוואה לאידוי בעירה שקוע (SCV).
עם זאת, חשוב לקחת בחשבון ש-ORV כרוך בעלויות השקעה ראשוניות גבוהות יותר של ציוד, לרבות יציאות צריכת ויציאות מי ים, צינורות מי ים, משאבות מי ים וציוד לטיהור מי ים.
עבור מסופי קליטת LNG בעומס בסיס, ORV צריך להיות הבחירה העיקרית. עם זאת, ל-ORV יש מגבלות במקרים של טמפרטורות מי ים נמוכות מדי, מי ים המכילים חומרים מזיקים לציוד, או כאשר שוקלים הגנה על הסביבה הימית.
SCV דורש השקעה ראשונית נמוכה יחסית, תופס טביעת רגל קטנה יותר, ומאפשר הפעלה וכיבוי מהירים. עם זאת, SCV דורש דלק, וכתוצאה מכך עלויות תפעול גבוהות יותר בהשוואה ל-ORV.
ה-Immersed Flame Vaporizer (IFV) משתמש בצינורות טיטניום להחלפת חום, המאפשר פעולה בטוחה ויציבה גם בנוכחות איכות מי ים ירודה. האתגר העיקרי עם IFV הוא המגבלה המשמעותית בבחירת נוזלי הביניים.
מבחר וופורייזרים
בחירת מכשירי האידוי צריכה לקחת בחשבון את יכולת העיבוד שלהם, ישימות, בטיחות ואמינות, גמישות, עלויות השקעה, תנאי שימוש (עומס בסיס, גילוח שיא, שימוש חירום), גורמים סביבתיים ותנאי אקלים. בהתאם לדרישות הספציפיות, ניתן לבחור מכשירי אידוי מתאימים בנפרד או בשילוב ליישום.
1. קיבולת עיבוד:
יכולת העיבוד של וופורייזר צריכה להתאים לתפוקה המעוצבת של המסוף הקולט. אם הטרמינל דורש רק "נוזל פנימה, נוזל החוצה" עם גז טבעי אך ורק לצריכה באתר, או אם נפח העיבוד השנתי קטן ויש מספיק מקום פנוי, ניתן לשקול מכשירי אידוי אוויר אמינים (AAV).
2. יכולת הסתגלות ואמינות:
בהתחשב ב"מיקום הפונקציונלי" של מסוף הקליטה, בין אם זה לעומס בסיס, גילוח שיא או שילוב של שניהם, יכולת ההסתגלות והאמינות של הוופורייזר הופכות קריטיות. אם נדרשת פעולה רציפה ואמינה, בחירת מכשירי האידוי צריכה לכלול את אלו המתאימים לטיפול בעומס הבסיס וכן לגילוח שיא חירום, כגון מאידי שרפה שקועים (SCV) המאפשרים הפעלה וכיבוי מהירים.
3. שיקולים סביבתיים:
תנאי הסביבה המקיפים את מסוף הקולט מתייחסים בעיקר לטמפרטורות חיצוניות (כולל טמפרטורות אטמוספריות ומי ים) ולאופי ופרמטרים של מי הים. לדוגמה, כאשר בוחרים ב-Open Rack Vaporizers (ORV), יש לקחת בחשבון גורמים כמו קוטר וריכוז חלקיקים מוצקים במי ים, נוכחות של יוני מתכות כבדות, ערך ה-pH ותכונות כימיות אחרות של מי ים.
שיקולים כלכליים
עלות ההשקעה של וופורייזרים מהווה חלק ניכר מההשקעה הכוללת במסוף קולט. בעת בחירת מכשירי אידוי, יש לערוך השוואה מקיפה בין ההשקעה הקבועה שלהם לבין עלויות התפעול.
ה-Open Rack Vaporizer (ORV) משתמש בכמות גדולה של מי ים ויש לו דרישות איכות מסוימות למי ים. יש לו עלויות השקעה והתקנה גבוהות יותר אך עלויות תפעול נמוכות יותר.
ההשקעה הראשונית כוללת עלויות עבור ציוד הוופורייזר, יציאות תומכות לכניסה ופריקה של מי ים, צינורות מי ים, משאבות מי ים וציוד לטיהור מי ים. עלויות התפעול צריכות לשקול גם את המרווח וההוצאות עבור יישום מחדש של ציפויי הגנה מפני קורוזיה על משטחי העברת החום.
בהשוואה לאידוי בעירה שקוע (SCV), ORV מנצלת מי ים, והצריכה התפעולית מורכבת בעיקר מצריכת החשמל של משאבות מי ים. לפיכך, יתרונו נעוץ בעלויות תפעול נמוכות משמעותית, כאשר יחס עלות התפעול בין שני הסוגים הוא כ-1:10.
SCV מצטיין במונחים של עלויות השקעה והתקנה כוללות, גודל קומפקטי וגמישות תפעולית. עם זאת, החיסרון הקטלני של SCV הוא עלויות התפעול הגבוהות שלו.
בתנאים סביבתיים נוחים של מי ים, השימוש ב-ORV הוא ללא ספק האפשרות האמינה והחסכונית ביותר.
עם זאת, אם לאיכות מי הים יש השפעה שלילית חמורה על החומרים המשמשים ב-ORV (למשל, ריכוזים גבוהים של מוצקים מרחפים גדולים במי ים, שיכולים להשפיע באופן משמעותי על ציפוי ההגנה מפני קורוזיה על משטחי העברת החום ולקצר את חיי השירות שלהם), ORV לא צריך להיבחר.
סיכום
לכל סוג של גיזוז יתרונות וחסרונות משלו, כמו גם סביבות הפעלה ספציפיות המתאימות לו. כדי להתמודד עם תנאים שונים במסופי קליטת LNG, זוהי בחירה טובה לבחור 1-2 סוגי מגזי גז לשילוב, שיכולים למנף את החוזק שלהם ולפצות על המגבלות המובנות.
בדרך כלל, בעת קביעת תצורה של מגזי גז, נדרש בדרך כלל שילוב של 1-2 סוגים. נכון לעכשיו, תצורת ORV+SCV מועדפת בבחירת מגזזי.
מכשיר האידוי הפתוח (ORV) מתאים לקליטת מסופים בעלי יכולות עיבוד גדולות ועלויות תפעול נמוכות. לאידוי בעירה שקוע (SCV) יש עלויות תפעול גבוהות יחסית אך השקעה ראשונית נמוכה יותר ותפעול אמין.
במקרים בהם מי הים מכילים רמה גבוהה של משקעים או אינם עומדים בתכונות הכימיות הנדרשות, ניתן לשקול את מכשיר האידוי הנוזל הביניים (IFV) כחלופה.
נכון לעכשיו, ישנם 22 מסופי קליטת LNG בפעילות בסין, עם 13 נוספים לאורך קו החוף. הקמת מסופי קליטת LNG תקדם מאוד את ייבוא משאבי LNG בארצנו.
גזיסי גז הם מרכיב חיוני במסופי קליטת LNG, והבחירה הנכונה של גזיסי גז משפיעה ישירות על הבטיחות, האמינות וההיבטים הכלכליים של פעולות המסוף.
