Проблемы хранения и транспортировки сжиженного природного газа
Для того, чтобы понять насколько важно для российской экономики развивать и модернизировать одну из важнейших инфраструктурных частей энергетической отрасли – специальные хранилища для сжиженного природного газа (СПГ, — ред.) – необходимо сначала оценить все преимущества этого вида топлива.
СПГ представляет собой сжиженный метан, который был получен в результате охлаждения природного газа до температуры минус 168 градусов. Уникальные свойства метана позволяют веществу «сжаться» или уменьшится в размерах почти в 600 раз. Это привело к резкому сокращению транспортных расходов на перевозку СПГ. Его как нефть легко можно перевозить морским путем в специальных танках-резервуарах. Но существуют другие, технологические преимущества этого вида газа. К ним относятся:
- повышенная удельная теплота сгорания;
- высокий коэффициент полезного действия;
- экологичность
- более низкая стоимость (но только при транспортировке на расстояние до 2000 км. морским путем и 4000 км. по суше).
Эти очевидные достоинства сжиженного природного газа, превышающие аналогичные параметры нефти и угля, делают его в ближайшей перспективе более привлекательным.
Логистические схемы СПГ постоянно развиваются и оптимизируются. Возможность перевозить топливо через океаны и континенты делает его уникальным и значительно расширяет зону применения. При транспортировке морем используются резервуары огромных размеров. Они достигают высоты в 50 метров. Их заполнение осуществляется специальными судами. Танкер, который перевозит СПГ, имеет особенную конструкцию, отличную от судов, транспортирующих химические вещества или сырую нефть. На них, как правило, располагается два корпуса. Это необходимо для обеспечения безопасности в случае непредвиденных обстоятельств, таких как посадка на мель или столкновение с другим судном. В случае возникновения подобных инцидентов у танкера не будет опрокидывающего момента – он останется на поверхности воды и содержимое резервуаров не покинет своих емкостей.
Удобство сжиженного природного газа заключается главным образом в том, что в стране-поставщике он находится в специальных хранилищах, как правило, расположенных на побережье. А после транспортировки, прибыв к потребителю, при необходимости, он может быть превращен в состояние газа и закачан трубопроводную сеть.
Естественно, требования к терминалам, в которых хранится СПГ, достаточно жесткие и регламентированы многочисленными нормативными документами. При строительстве хранилищ для СПГ используется только сталь, причем с обязательным9% включением никеля. Этот выбор обусловлен следующими причинами: прочность конструкции и устойчивость к низким температурам. Подобный материал при возведении конструкций для хранения сжиженного природного газа применяется уже 63 года. Тогда для этих целей он был выбран из-за того, что не подвергался хрупкому излому при воздействии сверхнизких температурных режимов. А пониженный уровень углерода в стали и присутствие в ней никельного включения позволило металлу приобрести более прочностные характеристики и уникальные свойства, способствующие качественной сварке.
Подобные терминалы используются в мире уже практически 60 лет. Они постоянно совершенствуются. Сегодня, например, применяются конструкции, использующие своеобразную двойную стену: внутренняя, как и положено, изготовлена из стали с содержанием никеля, а вот внешняя может иметь альтернативные виды материалов. Это может быть железобетонная или бетонная конструкция. Между внутренней и внешней поверхностью терминала для хранения сжиженного природного газа располагается специальный теплоизоляционный материал, роль которого компенсировать разницу температур. Более того, резервуар, имеющий внешнюю стенку из бетона, дополнительно комплектуется углеродистой сталью. Это позволяет не растекаться жидкости в случае ее протечки. Крышка резервуара выполнена из алюминия.
Из-за разницы давления жидкости внутри емкости, которая имеет различные показатели и уменьшается снизу-вверх, толщина внутренней стенки резервуара также изменяется. Если в нижней части она может быть в пределах 25-30 мм, то в верхних значениях этот показатель, как правило, составляет 10 мм. Вся погрузочно-разгрузочная инфраструктура (трубы) терминала используется в зоне верхней крышки объекта.
Но возможности металлургической промышленности в части создание таких мощных прокатных листов ограничены. Поэтому их собирают вместе, соединяя в виде кольца. Количество колец определяет высоту хранилища. Они соединяются между собой посредством сварки. Интересно, что процесс строительства терминала начинается с установки верхних тонких колец, опускаясь вниз. Хранилище высотой в 38 метров, при диметре 65 метров включает в себя 13 колец различной толщины. Если используется стальной лист размером 3Х9 м, то для того, чтобы замкнуть кольцо понадобится 22 элемента.
При строительстве резервуара для сжиженного природного газа выполняется от 250 до 350 сварных соединений (швов). Все сварочные работы, как правило, проводятся под открытым небом или внутри бетонной конструкции. Сварка составных частей осуществляется в специально оборудованном большом производственном помещении. Требования к качеству сварочных работ соответствуют нормативным регламентам, которые предусматривают 100% проверку всех сварных соединений и швов. Их обследование, как правило, осуществляется посредством рентгеновского контроля. Если на снимке (рентгеновском) обнаружены повреждения или дефекты, такие как непровары, трещины, наличие шлаков и др., то происходит качественная вышлифовка и дополнительный ремонт с применением электродов (штучных) диаметром 2.5 и 3,2 мм. После проведения ремонтной операции проводится повторная дефектоскопия рентгеновскими лучами.
Многочисленные эксперты и специалисты полагают, что за сжиженным природным газом будущее мировой энергетической отрасли. Терминалы для хранения СПГ строятся по всему миру. Они требуют высокой квалификации кадров, которые не только их возводят, но и обслуживают. Необходимо помнить, что подобные сооружения являются крайне опасными объектами и должны соответствовать всем нормам промышленной безопасности.