Поэтому сегодня немного изменю тему, но всё таки в ту же тему - о главном двигателе.Но главном двигателе, который работает на сжиженном газе.Как используют газ в качестве судового топлива.
Всё чаще и чаще идут новости о том, что вот, ещё одно новое судно на СПГ ввели в строй.Попутно идут новости и о том, что также и строят береговые ёмкости для хранения СПГ и дальнейшей бункеровки таких судов.Это уже не модная тема, а реальность.Ограничения по выбросам в атмосферу заставляют искать новые пути, никуда не денешься.
Вообще, об использовании газа в качестве судового топлива подумывали уже давно. Но основная проблема появилась тогда, когда научились перевозить газ в больших объёмах морским путём.Не знали, что делать с испаряющимся газом.
Линейка вместимости газовозов довольно таки широка - от 10 000 кубов до 230 000.Газ перевозится в сжиженном состоянии при температуре близкой к его кипению, -160 градусов.Несмотря на изоляцию, тепло всё таки передаётся грузу,и часть груза испаряется вследствии выкипания.И первым выкипают более лёгкие элементы, имеющие низкую температуру кипения.Куда-то это испарения девать надо.Испаряется то ведь немалое количество.Эти испарения называют N-BOG, или Natural Boil Off Gas, и составляют примерно от 0,1% до 0,15% в день от количества груза.
Вот расчёты по судну для перевозки 74 000 кубометров газа.N-BOG для такого судна составит 74 куба в день.Коэффициент расширения для газа, от жидкой фазы до газообразной - 600:1, то есть 74 куба равняется 44 400 кубометрам газа.Низшая теплотворная способность (LCV) испаряемого газа варьируется от содержания азота, который присутствует в N-BOG. Содержание азота может быть выше 30% объёма выкипаемого газа в начале рейса, потому, что азот имеет более низкую точку кипения, чем метан. Но мы уже знаем, что первыми выкипают более лёгкие элементы.Поэтому цифра LCV такова - 28 МДж/м3.
Далее.44 400 х 28 = 1 243 200 МДж в день.Такое количество энергии выпускать в атмосферу ежедневно недопустимо.И для решения это проблемы есть три пути:
а)Сжигать этот газ.б)Снова сжижать этот газ и возвращать в грузовые танки.в)Использовать этот газ в качестве судового топлива.
Достоинства и недостатки этих трёх путей.а) Всё понятно,да?б)Установка дполнительного оборудования и повышенное потребление топлива для работы этого оборудования.Хотя уже и удешевили этот процесс.
в)Этот путь и есть основной.Первые танкеры-газовозы приводились в движение паровыми турбинами, поэтому особых трудностей в переводе паровых котлов с мазута на газ не возникало.Паровые котлы с лёгкостью жрали оба вида топлива.Первоначально, сжигаемый газ обходился судовладельцам бесплатно, так как из-за отсутствия УПСГ его надо было выбрасывать в атмосферу, а покупатель был одной из сторон консорциума. Доставить как можно больше газа, не было основной целью, как сегодня. Современные контракты, включают стоимость сожженного газа, и это ложится на плечи покупателя. По этой причине, использование газа как топлива или его сжижение стали основными причинами новых идей в судостроении.Но... есть одно но. Паровые турбины недостаточно эффективны.
Поэтому под кепку полезла идея, как приспособить дизеля для работы на газе.Так и появились дизели, работающие с двумя видами топлива - дизтопливо и газ.И такие энергетические установки называют двухтопливными - Dual Fuel или DF engines.И такая установка не использует газ в качестве основного и единственного топлива.
Кстати, в одном из разговоров мне сказали, что это всё не ново, достаточно вспомнить суда с газотурбинным двигателем. Хотя там просто ввело в заблуждение слово - газо.В газотурбинной установке СПГ не является топливом, там несколько другой принцип работы. СПГ там не присутствует вообще.
Итак, двухтопливные двигатели.Есть как и четырёхтактные, так и двухтактные.
Четырёхтактные.Тоже, в общем то не новые двигатели, и применялись давно в береговом варианте. Просто их доработали напильниками для работы на морских судах.И поначалу их использование на торговых судах не имело большого смысла, за исключением танкеров-газовозов, где газ являлся халявным топливом. Ещё их использовали на вспомогательных судах, обеспечивающих работу газодобывающих вышек.
КПД таких двигателей довольно таки высок, а суда использующие такие установки, имеют в основном дизель-электрический привод.
Вот примерная схема работы такой установки.
Расшифровка принципа работы - N-BOG по магистрали поступает из грузовых танков в компрессор, который повышает давление газа до 5,5 атмосфер, затем этот газ нагревается до температуры около 30 градусов. Потом этот газ смешиивается с воздухом и поступает в цилиндр двигателя через воздухозаборник.Воспламенение же газа производится форсункой, впрыскивающей дизтопливо в цилиндр, наполненный газом.
Первым дизель-электроходом с такой установкой стал танкер-газовоз "Gaz de France", предназначенный для перевозки 74 000м3 сжиженного газа.
Построен был во Франции.На танкере были установлены 4 двигателя Wartsila 6L50DF(с разработками Вяртсиля можно ознкомиться здесь, PDF, там презентация - http://www.dieselduck.info/machine/02%20propulsion/2009%20Wartsila%20dual%20fuel%20LNGC%20presentation.pdf) каждый мощностью 5700КВт при 514 rpm.При нормальных условиях эксплатации, при работе 3 двигателей из 4, танкер выдаёт скорость в 16 узлов, при работе же всех 4 двигателей танкер может выдать и 28,5 узла.
Каждый двигатель потребляет 1 013 688MДж в сутки.И эта цифра чуть меньше суточного N-BOG из всех грузовых танков, и это же и означает то, что этого N-BOG хватает только для работы только одного двигателя.И для того, чтобы газа хватало на все двигатели, применяют технологию принудительного вскипания газа или forced to boil off (F-BOG).И даже при такой процедуре, эксплуатация судна приносит экономию на топливе, нежели при использовании только дизтоплива.При пробеге в балласте судно может использовать одно дизтопливо, или также использовать газ, который специально оставляют в танках для работы двигателей.Также возможна и работа на тяжёлом топливе, но использование такого топлива влечёт за собой расходы на другие смазочные масла.
Как устроена топливная система.Вот принципиальная система для дизтоплива.
Она, грубо говоря, тоже двойного действия.Первая система используется для работы двигателя при применении газа, и служит только для воспламенения газа в цилиндре.И эта система контролируется электроникой и имеет электронный впрыск дизтоплива в цилиндр при давлении в 900 бар.
Вторая система - это обычная работа дизеля только на дизтопливе, с обычными приводами ТНВД на распредвале.
Форсунки двухигольные.Маленькая игла для работы в электронном режиме, большая - в режиме дизеля.
Газовая составляющая.Схема.
Газ через фильтр поступает в регулятор давления, и выходные значения зависят от нагрузки на двигатель и энергитеческой ценности газа, но максимальное значение 4 бара.Система также укомплектована необходимыми девайсами безопасности, клапанами аварийного перекрытия и вентиляционным клапаном для стравливания газа при избыточном давлении.Сами трубопроводы имеют двойные стенки.
Установка регулятора давления.
На переднем плане ручной секущий клапан, с красной ручкой. Сейчас открыт.
1.Фильтр.2.Флоуметр или датчик потока.3.Регулятор давления.4.Аварийный секущий клапан.5.Вентиляционный клапан.
Принцип работы двигателя.
Запуск двигателя производится на дизтполиве, и применяется вся форсунка, и малая, и большая игла.Если запуска произошёл успешно, воспламенение стабильно, то двигатель переходит на газовое топливо. Это занимает около минуты, замещение топлива газом.
Заполнение цилиндра газово-воздушной смесью.Впускной клапан открыт.
Сжатие смеси.Клапаны закрыты.Газ от сжатия не воспламеняется.
Впрыск топлива и воспламенение.Перед подходом поршня в ВМТ, малое количество дизтоплива впрыскивается в цилиндр (1%).Именно это малое количество и даёт воспламенение смеси.
Важное значение при работе таких двигателей имеет поддержание правильного соотношения воздуха и топлива во всём рабочем диапазоне для предотвращения детонации или ошибки при воспламенении, а также для низкого значения выбросов в атмосферу.Это достигается за счёт использования Waste Gate, обходной системы выхлопных газов вокруг турбин, контролируемой электроникой.
Waste Gate
Меры безопасности.
В случае , если газ не может быть использован как топливо для двигателя и на судне нет установки обратного сжижения, предусмотрена система выжигания такого газа.Называется такая установка Gas Combustion Unit или Thermal Oxidiser, и устанавливается в фальштрубе судна.
Фото V-образного 12ти цилиндрового двигателя на СПГ.Газоподводящие трубы и актуатор аварийного сброса газа.
Схема.
Схемы безопасности аналогичны схемам при работе с газом.Утечка метана может вызвать разрушительный взрыв, и для предотвращения утечек и взрыва газопроводы все имеют двойные стенки. Также система газопровода оборудована пламегасителями на входе в коллектор подачи газа, систему сброса избыточного давления, а также газовыми детекторами.Вытяжной вентиляция над каждым двигателем тоже имеет газдетекторы.
При обнаружении утечки газа, сразу перекроется подача газа в двигатель, он перейдёт автоматически в дизтопливный режим. А газ будет перенаправлен на Thermal Oxidiser,где и произойдёт утилизация этого газа.В случае нарушения целостности двойных труб газопровода, система имеет вход для закачки инертного газа азота для продувки системы и освобождения от опасного газа.
IACS (МАКО - Международная ассоциация классификационных обществ, MAKO (англ. International Association of Classification Societies, IACS) - международное объединение классификационных обществ, ставящее своей целью выработку стандартов и правил в отношении обеспечения безопасности морских перевозок.) требуют соблюдение следующих пунктов по безопасности:
- Использовать только дизтопливо при запуске двигателя.- Только дизтопливо следует использовать при нестабильной работе двигателя, а также при манёврах или портовых операциях.- В случае внезапного прекращения поступления газа в двигатель, двигатель должен продолжать свою работу на дизтопливе без перебоев.- Картерные предохранительные клапаны должны быть установлены на каждом цилиндре двигателя.Конструкция и рабочее давление срабатывания предохранительных клапанов должны определяться с учетом взрывов из-за утечки газа.- Взрывные предохранительные клапаны или другая соответствующая система защиты от взрыва должны быть предусмотрены в выхлопных, продувочного и впускных воздухопроводов.- Выхлопные газы из трубы двигателей на двух видах топлива не должны быть соединены с выпускными трубами других двигателей и систем.- Стартовые воздушные патрубки для каждого цилиндра должны быть снабжены эффективными пламегасителями.- Пламегасители должны быть предоставлены на входе в коллектор подачи газа для двигателя.- На стартовой платформе, а также других позициях контроля можно было перекрыть газ вручную.
Вот такие вот пирожки с СПГ.Это всё по четырёхтактному двигателю.Двухтактный чуть позже.
gruppman.livejournal.com
В декабре 2015 года в порту Сан-Хуан на острове Пуэрто-Рико, впервые довелось увидеть американский контейнеровоз «Isla Bella», который в качестве топлива для двигателей использует сжиженный природный газ — СПГ (LNG). Тогда это было в диковинку, и мы во все глаза рассматривали чудные зелёные цилиндрические резервуары, установленные на корме под грузовой палубой контейнеровоза.
Этот контейнеровоза не долго работал в одиночестве, в 2016 году к нему присоединился однотипный «Perla Del Caribe».
Оба судна работают на линии между портом Джексонвилл в штате Флорида и портом Сан-Хуан на острове Пуэрто-Рико. В качестве главного двигателя установлен двухтопливный малооборотный двухтактный двигатель марки MAN B&W 8L70ME-GLdual-fuelgas-powered engine, который главным образом работает на сжиженном натуральном газе. Для хранения сжиженного газа на каждом судне установлено два криогенных резервуара, емкостью 900 кубических метров каждый. Резервуары изготовлены из нержавеющей стали и могут безопасно использоваться для хранения сжиженного газа при температуре — 160º С. Вес каждого резервуара 380 тонн.
Использование сжиженного газа в качестве топлива для главного двигателя позволило компании TOTE уменьшить выбросы в атмосферу оксидов азота (NOx) на 98%, оксида серы (SОx) на 97%, углекислого газа (СО2) на 72% и твёрдых частиц (РМ) на 60%.
Главные размерения судна: длина – 232 м, ширина – 32 м, осадка – 10,6 м, водоизмещение – 39000 т, дедвейт – 45000 т, контейнеровместимость 3100 TEU. Суда построены в Сан-Диего, штат Калифорния, на верфи General Dynamics NASSCO. Стоимость проекта оценивается в 350 млн долларов.
Вслед за компанией TOTE другая американская компания Crowley Maritime Corp. приступила к постройке судов, работающих на сжиженном природном газе. Головное судно «El Coqui» было спущено на воду в марте 2017 года на верфи VT Halter Marine’s facility в городе Паскагула, штат Миссиссиппи.
Однотипное судно «Taino» находится в стадии постройки. Тип судна – комбинированное контейнеровоз — ро-ро. Контейнерная вместимость 2400 TEU и около 400 автомобилей и прицепов. На судне предусмотрена перевозка контейнеров всех размеров, от 20-ти футовых до 53 футовых, шириной до 2,60 метра, высотой до 9,5 футов (НС — high-capacity), в том числе 300 рефрижераторных контейнеров. Главные размерения судов: длина – 219,5 м, ширина – 32,3 м, осадка – 10 м, дедвейт 26500 т. В качестве главного двигателя используется двухтактный газовый двигатель марки MAN Diesel & Turbo LNG-fuel 2-stroke ME GI и три вспомогательных двигателя марки MAN 9L28/32DF. Дизайн судна разрабатывался компанией Wartsila Ship Design совместно с Jensen Maritime, известной компанией проектантом судов из Сиэтла. Оба судна будут эксплуатироваться между портом Джексонвилл в штате Флорида и портом Сан-Хуан на острове Пуэрто-Рико.
Для бункеровки судов сжиженным газом компания CrowleyMaritimeсовместно с компанией Eagle LNG Partners построила в порту Джексонвилл бункеровочную станцию для заправки судов сжиженным природным газом (СПГ).
Кроме двух перечисленных компаний, строительство двух контейнеровозов Aloha-класса, на сжиженном природном газе, ведет американская судоходная компания Matson Navigation. Суда строятся на верфи Aker Philadelphia Shipyard. Данные контейнеровозы на данный момент будут самыми большими среди СПГ контейнеровозов. Вместимость каждого 3600 TEU. Длина судна 260 м. Скорость свыше 23 узлов. Суда будут работать на линии между портами западного побережья США и Гавайскими островами. Ввод судов в эксплуатацию запланирован на 2018 год, однако учитывая новизну проекта возможна задержка и перенос сроков на 2019 год.
Также, о планах строительства контейнеровозов на СПГ, объявила американская судоходная компания из Гонолулу Pasha Hawaii. Суда планируется строить на верфи Keppel Offshore & Marine (Keppel O&M) в Брунсвилле, штат Техас. Поставка первого судна запланирована на первый квартал 2020 года, а второго на третий квартал 2020 г. Вместимость судов составит 2525 TEU, в том числе 45-ти футовых – 500 шт, 40 футовых – 300 шт и 400 шт рефрижераторных.
Возможно, у кого-то из читателей уже возник вопрос, а с чем, собственно, связана такая активность строительства новых контейнеровозов в США, да ещё на СПГ. А вызвано данное явление двумя требованиями. Первое, это существование в США так называемого законодательного акта Джона от 1920 года, который также известен как Акт о морском торговом судоходстве 1920 года. В соответствии с этим актом, все грузы между портами США должны перевозиться только на судах, построенных на верфях в США, иметь на борту команду из граждан США, и находиться в постоянной собственности и в эксплуатации у судоходной компании из США. Вот потрясающий пример защиты собственного рынка и государственного протекционизма судоходной отрасли. При наличии такого законодательного акта любой американский перевозчик грузов между портами США, volens-nolens, должен строить суда на верфях в США, регистрировать суда под флагом США, нанимать на работу граждан США и так далее и все в США. Никаких офшоров и таких любимых в России махинаций. И зачем спрашивается нашим деятелям в правительстве и думе чего-то там выдумывать, когда умные люди давно уже все придумали, бери все самое лучшее и внедряй у себя в стране, и всё! Второй мотивирующий фактор — это вступление в силу требований Конвенции МАРПОЛ, Приложение VI — Правила предотвращения загрязнения воздушной среды с судов. Использование СПГ в качестве топлива для главного и вспомогательных двигателей и котлов, можно сказать, что идеальное решение для соблюдения требований по вредным выбросам в атмосферу в контролируемых районах.
А что же Европа? Как в ней с развитием СПГ судов. А в Европе все тоже не плохо. Норвежская компания Norlines построила два комбинированных судна, в качестве топлива, на которых используется СПГ и построила для их заправки бункеровочную станцию. Суда называются Kvitbjorn и Kvitnos.
Немецкая судоходная компания Wessels Reederei переоборудовала свой контейнеровоз Wes Amelie для работы на СПГ. Переоборудование производилось на верфи в Бремерхафене. Судно уже находится в эксплуатации и совершает рейсы между портами Северного и Балтийского моря. Контейнерная вместимость судна 1036 TEU.
В Финляндии построен и введен в эксплуатацию первый в мире ледокол на СПГ. Суперсовременный ледокол Polaris построен на верфи Arctech Helsinki Shipyard. Самое парадоксальное в постройке этого ледокола то, что верфь его построившая, хотя и находится в столице Финляндии Хельсинки, однако на 100% принадлежит российской «Объединённой судостроительной корпорации» — ОСК. Ура! Нам есть чем гордиться! Увы, гордиться есть чем финнам, но не нам. Всё в этом уникальном суперсовременном ледоколе создали сами финны, они, в отличии от нас, не нуждаются ни в новых технологиях, ни в главных двигателях, ни в винто-рулевых колонках, ни в чем другом финны не нуждаются, может быть в более уравновешенном и предсказуемом соседе, однако соседей особенно то и не выбирают, так что их желание в обозримом будущем явно не осуществимо, или скажем по другому – им это не грозит.
Главные размерения ледокола: длина – 110 м, ширина – 24 м, осадка – 8 м, дедвейт – 3000 т, ледопроходимость – лёд толщиной 1,2 м на скорости 6 узлов, а максимальный лед до 1,6 м с разбега. Скорость на чистой воде – 16 узлов. Мощность ледокола 21 МВт. В качестве главных двигателей используются двухтопливные двигатели: один восьми цилиндровый двигатель Wartsila 20DF, два девятицилиндровых Wartsila 34DF и два двенадцати цилиндровых Wartsila 34 DF. При работе на СПГ выбросы окиси азота (NOx) уменьшаются на 80%, а углекислого газа (CO2) на 25%, по сравнению с работой на дизельном топливе.
А в это время, на судостроительном заводе ОСК в Выборге, застыли три глыбы полу ржавого металла – это три ледокола, которые строятся по финскому проекту для РФ, причем для работы вблизи терминала СПГ в Арктике. Да им сам Бог велел работать на СПГ топливе, однако хотя бы на традиционном топливе их достроить скорее. Своих комплектующих для судостроения не производим, а на иностранные санкции действуют, однако дожили. Так вот и прозябаем в ржавчине, в то время как весь просвещенный мир, да и остальной тоже, в нержавейке нежится.
Финская судоходная компания Containerships заказала строительство фидерных контейнеровозов на СПГ. Суда строятся на верфи в Китае и ввод первого судна в эксплуатацию ожидается в четвертом квартале 2018 года.
Всего заказано 4 контейнеровоза вместимостью по 1400 TEU. Суда будут эксплуатироваться на фидерной линии между портами Роттердам – Тиспорт – Хельсинки, так же возможны заходы в другие порты региона Северного и Балтийского морей. На данных судах резервуары СПГ будут располагаться примерно по середине судна и вертикально. На фото видны три конуса, зачехленные зелёным покрытием, а на судне слева, видны соответствующие вырезы для резервуаров.
Также в Финляндии находится в эксплуатации пассажирский паром компании Viking Line «Viking Grace», который модернизирован для работы на СПГ.
Можно только позавидовать финнам белой завистью с какой лёгкостью они модернизируют находящиеся в эксплуатации и строят новые суда на СПГ. Ну так оно ведь и понятно, уровень технического развития в Финляндии находится на очень высоком уровне, можно сказать, что на самом высоком в мире. Разработки фирмы Вяртсиля используют как сами финны, так например, и США.
«Viking Grace» стал первым пассажирским паромом на СПГ. Он работает на линии между портами Турку и Стокгольм и способен принять на борт 2800 пассажиров. Пожелаем им счастливого плавания, в очищающихся от вредных выбросов в атмосфере, водах Балтийского моря.
Однако наши финские соседи совсем не одиноки на ниве внедрения СПГ на морском флоте. В частности, два пассажирских парома на СПГ строятся в Италии на верфи Cantiere Navale Visentini для компании Balearia. Головное судно «Hypatia de Alejandria» уже спущено на воду и планируется, что в 2019 году оно начнет совершать регулярные рейсы.
В Бельгии, компания DEME, занимающаяся дноуглубительными работами модернизировала два своих земснаряда для работы на СПГ. Земснаряды весьма внушительных размеров, длина 115,9 м, ширина 25 м, вместимость 8400 кубометров.
Данная компания спустила на воду и достраивает в порту Флиссинген многофункциональное судно, которое будет также работать на СПГ. Судно будет использоваться для прокладки подводных кабелей.
Заправка судов СПГ возможна как с мобильных цистерн, стационарных и плавучих заправочных станций, так и с СПГ бункеровщиков. Немецкая судоходная компания Bernhard Schulte заканчивает строительство первого СПГ бункеровщика на верфи Hyundai Mipo Dockyard в Южной Корее.
Ввод бункеровщика в эксплуатацию планируется во второй половине 2018 года. Главные размерения судна: длина 117 м, ширина 20 м, вместимость резервуаров СПГ 7500 кубических метров. Судно будет зафрахтовано немецкой СПГ-бункеровочной компанией Bomin Linde и литовской Klaipedos Nafta.
Кроме СПГ бункеровщика, на верфи Hyundai Mipo Dockyard построен и сдан в эксплуатацию первый в мире балкер на СПГ «Ilshin Green Iris». Он построен для южнокорейской компании Ilshin Logistics и будет эксплуатироваться в Южной Корее для перевозки известняка для концерна POSCO. Дедвейт балкера 50000 тонн. Резервуар для СПГ, ёмкостью 500 кубометров, разработан и изготовлен концерном POSCO. Резервуар изготовлен из высокомарганцовистой стали и обладает высокой износостойкостью.
А стоимость балкера на СПГ дедвейтом 50000 тонн составила 22,25 миллиона долларов! Сравнитека со стоимостью строительства судов на заводах российского монополиста «Объединенной Судостроительной Корпорации»! Совершенно верно, волосы дыбом встают от непомерно завышенных цен, на корню убивающих всякое желание строить новые суда на их заводах. Как намеренным вредительством, можно квалифицировать данную ценовую политику компании.
На южнокорейской верфи Hyundai Heavy Industries (HHI) совместно с британским классификационным обществом Lloyd’s Register (LR) завершается разработка балкера на СПГ дедвейтом 180000 тонн. На нём будет установлен самый большой в мире резервуар для СПГ.
Резервуар будет изготовлен из высокомарганцовистой стали и сможет обеспечить безопасное хранение и использование сжиженного природного газа при экстремально низкой температуре минус 162ºС. Кроме СПГ двигатель балкера сможет работать и на обычном судовом топливе.
В Китае также спущен на воду балкер на СПГ.
Нам осталось рассказать ещё об одном судне на СПГ и будем закругляться, а то и так утомили и оглушили читателей обилием информации в одной статье, а может оно и к лучшему, так наглядней выглядит масштаб отставания нашей судостроительной промышленности в развитии и внедрении новейших технологий для строительства судов на СПГ.
Европейская компания United European Car Carriers, которая принадлежит японской NYK Line и шведской судоходной компании Wallenius Lines, построила на верфи Kawasaki Heavy Industries NACKS в китайском Нантонге автомобилевоз «Auto Eco» на СПГ.
Судно эксплуатируется в Северном и Балтийском морях. Главные размерения судна: длина – 181 м, ширина – 30 м, осадка – 9,6 м, валовая вместимость – 42424 тонны, вместимость автомобилей – 3985 штук. На судне установлен главный двигатель двухтопливный двухтактный дизель марки MAN B&W 8S50MEC8.2GI.
Заключение
СПГ топливо уверенно пришло на морской и речной транспорт. Выгоды от его использования очевидны и бесспорны, ну может самые закоренелые спорщики и найдут аргументы не в пользу СПГ, однако передовые страны вряд ли к ним прислушаются, и правильно сделают.
Те, кто не видел в безветренные дни, грязно-желтое небо над Северным морем, вблизи побережья Бельгии и Нидерландов, в проливе Ла-Манш, в Бискайском заливе, в проливе Гибралтар и в Средиземном море, может быть и не поймет радости тех, у кого появился шанс снова увидеть в море первородное голубое небо, такое, как и сегодня можно увидеть в Исландии, Арктике да в Антарктиде, хотя судя по темпам освоения российского сектора Арктики судами на тяжелом топливе, его голубизна имеет все шансы скоро исчезнуть в клубах грязно-желтого дыма.
Будем надеяться, что и у нас в стране начнется пробуждение от летаргического сна и появятся первые проекты на СПГ топливе. Проекты на голубом топливе напрашиваются сами собой – это и паромы для линии между портами Ленинградской области и Калининградской областью, и ледоколы для Балтийского моря и для Арктики, паромы для Дальнего востока, речные суда и суда река море плавания. Разумеется, без государственного регулирования не обойтись. Необходимо поощрять строительство судов и развитие соответствующей инфраструктуры и технологий. Возможности и потребности нашей страны в транспорте на СПГ огромные. Требуется ввести протекционистские законы подобный американскому акту Джона от 1920 года.
Как пел великий Владимир Высоцкий, «возможностей хоть в пору четверым нести», так что дело за малым — начать.
Автор капитан Валерий Николаевич Филимонов
balt-lloyd.ru
Сжиженный природный газ (СПГ) - природный газ, искусственно сжиженный путём охлаждения до −160 °C, для облегчения хранения и транспортировки.
СПГ представляет собой бесцветную жидкость без запаха, плотность которой в 2 раза меньше плотности воды.
На 75-99 % состоит из метана. Температура кипения −158…−163 °C.
В жидком состоянии не горюч, не токсичен, не агрессивен.
Для использования подвергается испарению до исходного состояния.
При сгорании паров образуется диоксид углерода и водяной пар.
В промышленности газ сжижают как для использования в качестве конечного продукта, так и с целью использования в сочетании с процессами низкотемпературного фракционирования ПНГ и природных газов, позволяющие выделять из этих газов газовый бензин, бутаны, пропан и этан, гелий.
СПГ получают из природного газа путём сжатия с последующим охлаждением.
При сжижении природный газ уменьшается в объёме примерно в 600 раз.
1 тонна СПГ - это примерно 1,38 тыс м3 природного газа.
Процесс сжижения идет ступенями, на каждой из которых газ сжимается в 5-12 раз, затем охлаждается и передается на следующую ступень.
Собственно сжижение происходит при охлаждении после последней стадии сжатия.
Процесс сжижения таким образом требует значительного расхода энергии - до 25 % от её количества, содержащегося в сжиженном газе.
Ныне применяются 2 техпроцесса:
- конденсация при постоянном давлении (компримирование), что довольно неэффективно из-за энергоемкости
- теплообменные процессы: рефрижераторный - с использованием охладителя и турбодетандерный/дросселирование с получением необходимой температуры при резком расширении газа.
В процессах сжижения газа важна эффективность теплообменного оборудования и теплоизоляционных материалов.
При теплообмене в криогенной области увеличение разности температурного перепада между потоками всего на 0,5ºС может привести к дополнительному расходу мощности в интервале 2 - 5 кВт на сжатие каждых 100 тыс м3 газа.
Недостаток технологии дросселирования - низкий коэффициент ожижения - до 4%, что предполагает многократную перегонку.
Применение компрессорно-детандерной схемы позволяет повысить эффективность охлаждения газа до 14 % за счет совершения работы на лопатках турбины.
Термодинамические схемы позволяют достичь 100% эффективности сжижения природного газа:
- каскадный цикл с последовательным использованием в качестве хладагентов пропана, этилена и метана путем последовательного снижения их температуры кипения,
- цикл с двойным хладагентом - смесью этана и метана,
- расширительные циклы сжижения.
Процесс сжижения газа:
Оборудование СПГ-завода:
- установка предварительной очистки и сжижения газа,
- технологические линии производства СПГ.
- резервуары для хранения, в тч специальные криоцистерны, устроенные по принципу сосуда Дюара.
- для загрузки на танкеры - газовозы,
- для обеспечения завода электроэнергией и водой для охлаждения.
Существует технология, позволяющая сэкономить на сжижении до 50 % энергии, с использованием энергии, теряемой на газораспределительных станциях при дросселировании природного газа от давления магистрального трубопровода (4-6 МПа) до давления потребителя (0,3-1,2 МПа).
При этом используется как собственно потенциальная энергия сжатого газа, так и естественное охлаждение газа при снижении давления.
При этом дополнительно экономится энергия, необходимая для подогрева газа перед подачей к потребителю.
Чистый СПГ не горит, сам по себе не воспламеняем и не взрывается.
На открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро растворяется в воздухе.
При испарении природный газ может воспламениться, если произойдет контакт с источником пламени.
Для воспламенения необходимо иметь концентрацию испарений в воздухе от 5 % до 15 %.
Если концентрация до 5 %, то испарений недостаточно для начала возгорания, а если более 15 %, то в окружающей среде становится слишком мало кислорода.
Для использования СПГ подвергается регазификации - испарению без присутствия воздуха.
СПГ является важным источником энергоресурсов для многих стран, в том числе Японии ,Франции, Бельгии, Испании, Южной Кореи.
Доставка СПГ - это процесс, включающий в себя несколько этапов:
- Транспортируется СПГ на специализированных морских судах танкерах - газовозах, оборудованных криоцистернами, а также на спецавтомобилях.
- Затем СПГ регазифицируется.
Регазифицированный СПГ транспортируется конечным потребителям по газопроводам.
neftegaz.ru
Фото: offshoreenergytoday.com
Компания MAN Diesel & Turbo впервые в мире переделала действующий судовой дизельный двигатель собственного производства в мультитопливную силовую установку. Все выпущенные ранее двухтопливные корабельные двигатели изначально конструировались под возможность работы на дизельном топливе и сжиженном природном газе.
Модернизации подвергся контейнеровоз Wes Amelie, который был спущен на воду в 2011 году, сообщает LNG World News. Работы по переделке судового двигателя модели MAN 8L48/60B производились в сухих доках в Бремерхафене (Германия) в сотрудничестве с инжиниринговой компанией TGE Marine Engineering.
Контракт на модернизацию был подписан компанией-судовладельцем Wessels и MAN Diesel & Turbo в 2015 году. А в августе текущего года по окончании работ международный классификатор Bureau Veritas сертифицировал обновленный контейнеровоз, и судно уже вышло на торговые линии Северного и Балтийского морей.
Стоит отметить, что новая методика перевода судов на СПГ-топливо имеет большое будущее. Дело в том, что существует проблема, затрудняющая быстрый рост судового сектора с СПГ-двигателями. Стоимость постройки таких кораблей на 10% — 25% выше, чем судов с традиционными двигателями, в связи с чем требуется от пяти до восьми лет, чтобы окупить их строительство.
Однако если методика MAN Diesel & Turbo станет применяться массово, это самым существенным образом повлияет на развитие сектора морских перевозок с использованием СПГ-топлива. В настоящее время лишь около сотни судов всех размеров во всем мире имеют СПГ-двигатели, но агентство Bloomberg прогнозирует, к 2020 году число таких кораблей может достигнуть 1 тыс.
«Все больше компаний рассматривают природный газ как жизнеспособный источник альтернативного топлива, учитывая отсутствие проблем с поставками и относительно стабильные цены, – говорит Питер Келлер, исполнительный вице-президент подразделения компании TOTE Inc. в Нью-Джерси. – Кроме того, у судовладельцев появилось «экологическое сознание». :///
Рубрики: Европа, Новости | Темы: Man, Дизель, СПГ, Судно
teknoblog.ru
Как пишет издание «Известия» со ссылкой на документацию ЦСКБ «Прогресс», предложенный «Роскосмосу» проект подразумевает создание не только ракеты-носителя, но и перспективного двигателя для нее. Для достижения высоких характеристик новая сверхтяжелая ракета должна оснащаться жидкостными двигателями, использующими топливную пару сжиженный природный газ (СПГ) и жидкий кислород. Предлагаемое горючее имеет некоторые преимущества перед используемым в настоящее время керосином, которые могут положительным образом сказаться на эксплуатации ракетной техники.
Основными плюсами СПГ являются сравнительная простота добычи и изготовления и, как следствие, меньшая стоимость. Кроме того, сжиженный природный газ в сравнении с керосином имеет более широкую сырьевую базу. С учетом ситуации в области ракетного топлива дешевизна и сырьевая база приобретают большое значение. «Известия» отмечают, что в представленных документах ЦСКБ «Прогресс» описывает перспективы различных типов ракетного топлива. К примеру, ранее советские и российские ракеты использовали керосин, полученный из нефти Анастасиевско-Троицкого месторождения (Краснодарский край). Месторождения со временем истощаются, из-за чего ракеты приходится заправлять топливом, полученным путем смешивания нескольких типов керосина. В будущем подобный дефицит сырья будет только усиливаться.
Двигатель, использующий топливную пару СПГ-жидкий кислород, будет создан только в достаточно отдаленном будущем. Поэтому период активной эксплуатации ракет с подобной силовой установкой может прийтись на время, когда нефтяные месторождения будут истощены, что скажется на стоимости керосина. Таким образом, сжиженный природный газ окажется самым эффективным топливом с точки зрения экономичности.
При этом СПГ позволяет снизить стоимость запусков уже сейчас, при нынешних ценах на топливо. В будущем при использовании СПГ и жидкого кислорода можно уменьшить стоимость запуска в 1,5-2 раза в сравнении с топливной парой керосин-кислород. Кроме того, сжиженный природный газ может быть топливом для многоразовых ракетных двигателей. В таком случае процедура очистки двигателя при подготовке к новому полету максимально упрощается: достаточно только испарить остатки сжиженного газа.
Следует отметить, сжиженный природный газ и сжиженный метан давно интересуют конструкторов ракетных двигателей. В сравнении с используемыми сейчас топливами СПГ и метан позволяют достичь более высоких характеристик. Тем не менее, и СПГ, и метан пока не дошли до активной эксплуатации. Главная причина этого – специфические характеристики этих типов топлива, а также их сочетание со стоимостью.
Известно, что двигатель, использующий СПГ и жидкий кислород, имеет больший удельный импульс в сравнении с силовой установкой с использованием керосина. Однако топливо на основе метана имеет меньшую плотность, чем керосин. В результате этого ракета нуждается в топливных баках большего объема, что сказывается на ее габаритах и стартовой массе. В конечном счете, ракета с двигателями, работающими на СПГ или метане, не имеет никаких значительных преимуществ перед «керосиновой», которые бы позволили ей найти свое место в космонавтике.
Кроме того, экономическая выгода от использования альтернативного топлива не всегда является целесообразной. «Известия» приводят слова члена-корреспондента Российской академии космонавтики им. Циолковского А. Ионина. По словам специалиста, на закупку топлива тратятся лишь доли процента от общей стоимости запуска. В таком случае экономия получается не слишком большой. Похожим образом дело обстоит и с экологическими аспектами: А. Ионин отмечает, что ракеты летают слишком редко, чтобы оказывать заметное влияние на экологическую обстановку.
Однако исследования перспективных ракетных двигателей ведутся, более того, начались они достаточно давно. Так, НПО «Энергомаш» с начала восьмидесятых годов изучает перспективные силовые установки для ракет-носителей, в том числе и с двигателями, использующими сжиженный метан и жидкий кислород. По некоторым данным, в настоящее время НПО «Энергомаш» занимается проработкой технического облика новой ракеты-носителя легкого класса. Первая ступень этой ракеты может получить перспективный однокамерный жидкостный двигатель, использующий топливную пару метан-кислород, который сможет развивать тягу до 200 т.
Точные перспективы предложенной ракеты-носителя и двигателя, использующего СПГ, пока не ясны. Официальные лица «Роскосмоса» еще никак не комментировали предложение. Документация в настоящее время, вероятно, проходит экспертизу. В связи с этим пока рано говорить о сроках начала и завершения работ, а также о времени первых пусков перспективных ракет. По-видимому, активные конструкторские работы по новому проекту начнутся только через несколько лет, а проведение всех его этапов потребует не менее 10-12 лет. Таким образом, эксплуатация новой сверхтяжелой ракеты-носителя с двигателем новой системы может начаться не ранее второй половины двадцатых годов.
По материалам сайтов:http://izvestia.ru/http://ria.ru/http://i-mash.ru/
Автор: Рябов Кирилл
Использованы фотографии: http://ria.ru/topwar.ru
Чтобы двигатель внутреннего сгорания работал, во-первых, в него необходимо подать топливовоздушную смесь необходимого состава, и во-вторых ее поджечь. С первой частью задачи при конвертации дизельного двигателя в газовый справляется система подачи и дозировки газа, а для решения второй существует два основных способа. Первый, переделка двигателя в чисто газовый, когда вместо системы подачи дизельного топлива устанавливается система искрового зажигания. Двигатель становиться чисто газовым. Главный плюс этого решения то, что двигателю нужен только один, причем самый дешевый и экологичный вид топлива, и часто это перевешивает все недостатки. А их не мало. Чтобы использовать достоинство метана – высокое октановое число, надо делать двигатель с высокой степенью сжатия, обычно около 14-ти при наличии турбонаддува. Это приводит к очень высокому пробивному напряжению на свечах, что требует специальной системы зажигания высокой энергии, очень дорогой и требовательной к квалифицированному обслуживанию. Для создания нормального состава смеси на частичных нагрузках требуется установка дроссельной заслонки, а она в принципе увеличивает насосные потери в двигателе и снижает его общий КПД. Из-за узкого диапазона воспламенения газовой смеси требуется обеспечить точную дозировку газа, что усложняет и удорожает систему управления двигателем.
Другой способ конвертации — это работа по газодизельному циклу. В этом случае во впускной коллектор подается газ, где он смешивается с всасываемым двигателем воздухом, образуя обедненную газовоздушную смесь, которая обеспечивает экономичную работу двигателя, но плохо поджигается искрой. Далее в цилиндр через дизельную топливную аппаратуру впрыскивается небольшая запальная доза дизельного топлива, которая, образуя факел пламени, надежно поджигает даже очень бедную газовоздушную смесь. Количество дизельного топлива может быть очень небольшим, на специально построенных судовых дизелях достигнут показатель 0,3% от общего расхода на номинальном режиме. Но если сохранить обычную топливную аппаратуру стандартного дизеля, что очень заманчиво и по экономическим причинам, и так как обеспечивается возможность его работы без потери мощности только на дизельном топливе при отсутствии газа, коэффициент замещения редко бывает выше 80%. То есть 20-30% топлива приходится на дизельное, что заметно ухудшает экономические показатели, хотя экологические остаются высоким, так как практически нет сажи и снижается уровень токсичности по всем показателям.
При конвертации дизеля по газодизельному циклу, устанавливается газовая аппаратура с компьютерным управлением, в зависимости от особенностей дизеля, впрыск газа идет или центральный, перед турбонагнетателем, или отдельными форсунками во впускной коллектор перед впускными клапанами. Электронный блок управления несет в себе также и защитные функции, не позволяя перегрузить двигатель выше чем штатно, на дизельном топливе. Во-вторых, ограничивается подача топлива дизельной топливной аппаратурой. Запуск и холостой ход осуществляются как у обычного дизеля, на рабочих режимах газовая система начинает добавлять газ, увеличивая мощность двигателя до требуемого уровня. В международной терминологии чаще всего это называется «Dual Fuel Technology».
agromarin-lng.com
После доставки потребителю сжиженный природный газ используется в качестве энергоносителя для тех же целей, что и обычный природный газ. Основные области применения СПГ это производство тепла и электричества, использование в качестве топлива для машин и оборудования и в бытовых нуждах. Ниже представлен более широкий список.
Следует отметить, что вышеуказанные области применения СПГ могут совмещаться между собой. Так, доставляемый судами-газовозами на регазификационный терминал СПГ может быть использован для поставки его на удаленные объекты в качестве топлива для транспорта и создания резерва топлива на период больших нагрузок в магистральных и газораспределительных сетях.
На мировых рынках широкое использование сжиженного природного газа прежде всего обусловлено тем, что, по ценам, СПГ либо находится в одной ценовой категории с жидкими видами топлива (углеводородными), либо дешевле их. Вдобавок к этому, топливо СПГ более экологически чистое.
В настоящее время организация производства и внедрение технологий с использованием сжиженного газа в энергетической отрасли имеет важное перспективное значение.
Имея хорошие энергетические характеристики и высокое октановое число, сжиженный газ используется не для одной лишь газификации населенных пунктов и объектов промышленности, но и как моторное топливо на различных видах транспорта. Физико-химические, энергетические и экологические свойства природного газа делают его довольно перспективным видом топлива, использование которого может дать ощутимый положительный эффект в некоторых вопросах. Экологическая безопасность и топливная экономичность двигателей, работающих на природном газе, снижение износа деталей газового двигателя, уменьшение расхода масла — вот характерные особенности.
СПГ как моторное топливо для автомобильного транспорта применяют в Соединенных Штатах Америки, Франции, Нидерландах, Норвегии, Германии и других странах. Помимо автотранспорта, сжиженный газ в качестве моторного топлива применяется и на других видах транспорта (водный — газовозы, железнодорожный — газотепловозы). На сегодняшний день уже насчитывается более двух сотен морских судов-метановозов, которые используются для транспортировки СПГ и применяют его в качестве моторного топлива. Во многих развитых странах ведутся работы по использованию сжиженного природного газа на морском, речном и ж/д транспорте.
 |  | |
| Грузовой автомобиль Kenworth T800 (газовый двигатель на сжиженном газе СПГ/LNG) | Грузовой автомобиль Peterbilt’s Model 386 (газовый двигатель на сжиженном газе СПГ/LNG) |
На сегодняшний день применение СПГ в качестве моторного топлива – довольно интенсивно развивающееся направление, которое в дальнейшем должно стать самостоятельной отраслью экономики развитых стран.
lngas.ru
