Prijevoz LNG-a (ukapljenog plina) morem

[Gazda]

Poz drugovi,

Evo imam nesto vremena ovih dana a vidim da ovu temu nismo obradjivali a aktualna je pa da napisemo nesto.

Prvo malo o mediju, pa cemo i o transportu.

Dakle LNG (ukapljeni prirodni plin, ne brkati sa LPG-ukapljeni naftni plin) je tekucina bez mirisa i boje.
To je u biti ohladjeni metan uz male primjese drugih elemenata (etan, propan, butan, tragovi dusika,CO2 itd, no tipicni medij u brodskom transportu sadrzi vise od 90 % metana, gustoca mu je  oko 0.45 kg/m3 i temperatura isparavanja mu je oko - 130 stupnjeva. 
Prevozi se i skladisti na oko -160 stupnjeva i samim time se radi o posebnim brodovima sa posebnim spremnicima cjevovodima pumpama i sl. koji su otporni na takve temperature i naravno jako dobro izolirani da se teret ne grije i ne isparava.
Iznad tereta u tanku su pare LNG-a i sam princip pretovara je potpuno zatvoren (dok se teret ukrcava ili iskrcava posebnim kompresorima se isparenja iznad tereta pumpaju). Dakle na terminalima se ne spajaju samo cijevi(ruke, o tome cemo poslije) za teret, nego i posebna cijev/ruka za povrat para tereta.

Postoje 2 osnovna tipa spremnika Moss(one velike kugle) i prizme, to su ovi LNG brodovi sta ih vecinom vidite po novinama.
Oba imaju prednosti i mane no danas je prizma preuzela primat, najvise zbog kapaciteta. Naime, brod s iste duzine s tim tipom tanka imat ce veci kapacitet.

Laicki receno, radi se o velikim termos bocama sa odlicnom izolacijom. Evo par slika.
Pitanja dobrodosla.

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Skica Moss broda. Kao sto se vidi na ovoj gruboj skici, pare tereta(koji stalno isparava naravno) se koriste za pogonsko gorivo.
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Presjek Moss tanka. Zutom bojom obojena izolacija tanka, jasno se vidi da je tank ovjesen na ekvatoru i da je to jedino(osjetljivo) mjesto gdje dotice konstrukciju broda.
Stup u sredini tanka se zove toranj i u njemu su pumpe, mjerni uredjaji itd. sve naravno od materijala otpornih na niske temperature(kriogenickih)
Inace ovi tankovi obicno imaju garanciju na stotinjak godina.
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Skica konstrukcije prizma tanka. vidi se da tank ima 2 membrane sa medjuprostorima ispunjenim izolacijom. debljina primarne membrane je inace svega par mm.
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Ovako tank izgleda zapravo. nabori su da se smanje stresovi radi rastezanja i stezanja materijala.
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Bokocrti moss i prizma broda.

[nyupnik]

Vrlo informativan prilog i zanimljiva tema.

Dodao bih i da se LNG sve više koristi kao pogonsko gorivo, i to ne samo na LNG tankerima, gdje je uobičajeno da se dio isparavanja tereta koristi za pogon.

Tako da imamo i pitanje skladištenja LNG goriva na brodovima koji nisu LNG tankeri, npr. na brodovima za rasute terete:

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

Na slici iz korejskog brodogradilišta je bulker sa 2 IMO Tip C LNG tanka na krmi.

A ima i već podosta kontejneraša pogonjenih LNG-om (uz teško gorivo):

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

Njima je prostor na palubi previše bitan da bi ga kvarili spremnicima raznoraznim, pa ga sakrivaju ispod palube:

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

Ovo je IMO Tip B zavareni tank od 9% Ni legiranog čelika, i vanjskom izolacijom panelskog tipa.

A kad ima mjesta, onda se spremnici stave na palubu, može i ispred nadgrađa:

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

[Gazda]

Dakle, tank LNG broda je osnovni element same jedinice,a on je jako pojednostavljeno receno, izolirana posuda, nesto poput termos boce, u kojoj se kada je brod pun nalazi LNG u tekucem stanju, a iznad njega su isparenja samog tereta, koja su na odredjenom tlaku.
Tlak u tanku nije velik, u prizmama je recimo 120-130 mBar, sta ide do nekih 170-180 mBar tokom prekrcaja i slicno.
Kod tog tipa tankova sigurnosni ventili koji su zadnji stupanj zastite tanka otvaraju na 250 mBar.
Sam plin prirodno isparava (natural boil off) a kolicina tog isparavanja ovisi o tlaku, temperaturi medija(hladniji plin na recimo -160 isparava mnogo manje nego topliji na -158 stupnjeva), valjanju broda, sastavu plina itd itd.
To isparavanje se koristi za pogon broda, bilo u bojlerima za proizvodnju pare, bilo u brodskim motorima, i kod najmodernijih ali ne zazivjelih jedinica ide u postrojenje za ponovno ukapljivanje(reliquefaction plant).
Isparavanje plina(vapor) se posebnim kompresorima salje u brodski pogon,ili u jedinicu za sagorijevanje(gas combustion unit-pojednostavljeno velika pec u kojoj se plin jednostavno izgori) jer kada brod ne vozi na terminalu ili sidru takodjer treba odrzavati tlak.
Kad je brod na terminalu tokom ukrcaja ili iskrcaja onda na terminal ili s terminala saljemo/uzimamo taj isti ispareni plin(vapor) jer je sam proces ukrcaja i iskrcaja potpuno zatvoren.

Postoje 2 vrste kompresora na brodu za kontrolu vapora, obicno cenrifugalnog tipa, jedno ili visestepeni:

Low duty (LD) kompresor-koristi se za slanje isparavanja u motore i druge normalne operacije. Manjeg je kapaciteta.
High duty (HD) kompresor-koristi se za uzimanje i i slanje isparavanja na kraj i s kraja tokom prekrcaja.  Veceg je kapaciteta.

Obicno LNG brodovi imaju po 2 HD i 2 LD kompresora, koji se nalaze u kompresornici na brodskoj palubi.

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ] [ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Uobicajen smjestaj kompresornice na brodskoj palubi.
Lako je uociti.U njoj se odrzava pozitivan tlak u odnosu na atmosferski radi sigurnosnih razloga.
Unutar nje su takodjer i isparivaci i jos neki uredjaji, otom potom

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Visestepeni kompresor (ne znam jeli HD ili LD, u osnovi izgledaju isto. jako slicno automobilskoj turbini samo naravno ogromnih dimenzija. [ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

[Gazda]

Vrlo informativan prilog i zanimljiva tema.

Dodao bih i da se LNG sve više koristi kao pogonsko gorivo, i to ne samo na LNG tankerima, gdje je uobičajeno da se dio isparavanja tereta koristi za pogon.

Istina, LNG se sve vise i vise koristi, i na brodovima i na kopnu, ogroman je rast industrije. Kad sam pocinjao, ima desetak godina govorilo se da LNG brodova ima oko 200 na svijetu.
Sad ih ima oko 700 uz ogroman broj novogradnji.


Inace posto je kolega prikazao par spremnika za LNG da kazem koju i o izolaciji. Ovi palubni tankovi gore su vro vjerovatno izolirani poliuretanskom pjenom sa oblogom od staklene vune u par slojeva.

Na moss brodovima to su stiropor, mineralna vuna i slicni materijali jako pazljivo slozeni i polijepljeni u vise slojeva, a kod ovih prizma ili membranskih tankova je u pitanju perlit(ekspandirane staklene perlice) u kutijama od sperploce, sve jako fino slozeno. Cjevovodi po brodu su obicno izolirani poliuretanom sa oblogom od staklene vune u 2 sloja.

Inace pri pregledima i inspekcijama obicno posebnu paznju obracamo na takozvane "cold spots"-hladne tocke. Mjesta na izolaciji gdje se vidi formacija leda. Tu nesto nije u redu ili sa izolacijom ili sa membranom tanka

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ] [ Attachment: You are not allowed to view attachments ] Izolacija prizma(membranskog) tanka

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Greska na izolaciji tanka, tzv "cold spot". ovo je s nekog terminala ali vidi se formacija leda, jasno je o cemu se radi.

[nyupnik]

Vidi što sam našao u uredu... Nekakav test komad od nerđajučeg čelika, primarna membrana GTT Mark III tipa izolacije:

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

[Gazda]

Na jednom brodu smo u svim uredima imali izrezane ladice za papire od ovih komada, na svakom stolu.

Slike su dobre, lijepo se vidi var, to se naravno vari strojno.

Prilikom komisioniranja tanka, u medjuprostor izmedju izolacije i primarne membrane se upuse inertni plin u mjesavini sa amonijakom, a na sve varove se nanese neka smjesa koja reagira s amonijakom. Ako ima propustanja onda ta smjesa reagira i pojavi se ljubicasta boja na mjestu propustanja.

Nabori koji se vide na materijalu su napravljeni da se anuliraju naprezanja materijala radi stezanja/rastezanja.

[Gazda]

Sami cjevovodi po palubi su izvedeni takodjer od kriogenickih materijala, s tim da postoje 3 osnovna cjevovoda koja se koriste u normalnoj eksploataciji

Glavna linija za teret (LIQUID LINE) -  to je glavni cjevovod koji povezuje sve pumpe u koje su uronjene u tankovima, cijev za punjenje tanka koja vodi do dna tanka sa manifoldom(spojem na kraj). U na toj liniji nema spojeva prirubnicama (flandjama) osim gdje je prijeko potrebno, na ventilima i sl, dakle izvedena je prakticki od jednog komada, na nekoliko mijesta na palubi vijuga da se naprezanja prilikom stezanja i rastezanja smanje

Linija za isparenja (VAPOR LINE) - glavni cjevovod za pare tereta koji povezuje vrhove svih tankova, kompresornicu(iz koje se pare salju u motore i bojlere ili nazad na kraj prilikom ukrcaja i iskrcaja) i naravno manifold, spoj na kraj, za povrat para tereta prilikom ukrcaja i iskrcaja.

Sprej linija (SPRAY LINE)- to je dodatna, mala linija koja povezuje sprej pumpe u tankovima, rasprskivace( spray nozzles) u teretnim tankovima, liquid liniju na vise mjesta, a takodjer ima i spoj na isparivace(vaporizere) u kompresornici.
Cemu ona sluzi?

Sam LNG kao sto smo vidili dosad je na jako niskoj temperaturi. Kad bi u topli cjevovod, ili u topli tank odmah poceli krcati LNG u velikoj kolicini doslo bi do ogromnog termalnog opterecenja i zasigurno do ostecenja tanka. Isto vazi za cjevovode. Takodjer pojavila bi se ogromna kolicina pare plina koju ne bi uspjeli iskontrolirati kompresorima i tlak bi jako porastao, sta bi rezultiralo otvaranjem sigurnosnih ventila.
Zato se kao priprema za ukrcaj tankovi dovode u hladno stanje sprejanjem LNG-a putem spray nozzli.
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]


Sami cjevovodi se takodjer polagano pune liquidom, da ne dodje do velikih stresova.

Takodjer, spray pumpom se preko isparivaca ponekad kad nema dovoljno para tereta LNG salje u isparivac gdje se pretvara uparu plina koja se koristi za pogon.

Ona ima jos jednu svrhu, posto su glavne pumpe velikog kapaciteta i osjetljive na kavitaciju i hlade se samim LNG-om u koji su uronjene, njima ne mozemo dovrsiti iskrcaj broda. Zato se spray pumpom(neki je zovu i stripping pumpa) dovrsava iskrcaj. Kapacitet ove pumpe je obicno 50 m3/h a glavnih pumpi oko 1500 m3/h ili nesto vise.


Nadam se da ne kompliciram puno, a za sva pitanja sam tu naravno

[kukador]

čestitke Gazda! samo naprid! čitamo i učimo!
jel postoji na brodu rashladni sistem za plin? čudno mi je, da bi sama izolacija održavala toliki minus.

[Gazda]

Ne postoji sam sistem hladjenja izvanka. Izolacije su nevjerovatno dobre. LNG tankeri o kojima pricamo imaju kapacitet 140000-210000 m/3. Jako je bitno prilikom ukrcaja kakav teret dobijamo. razlika od 1 stupanj u toplini tereta se smatra velikom.

Plin se inace u voznji kad se teret "ugrije" tretira tako da se smanji tlak u tanku pojacanim usisavanjem para.

Isparenja tereta(odsad nadalje cemo ih zvati BOIL OFF) se onim gore spomenutim LD kompresorima (low duty compressor) se pojacano usisavaju, i to dovodi do pada tlaka u tanku, a sto je nizi tlak teret manje isparava.

[Gazda]

Takodjer neki brodovi su se polovinom 2000-ih gradili sa reliq plantom, postrojenjem za ponovno ukapljivanje isparenog tereta. Nije se pokazalo ekonomski isplativo, vise se potrosi nego sta se dobije. Nisam plovio na tom tipu pa nisam previse upoznat sa detaljima postrojenja.

[Gazda]

Brod je prilikom iskrcaja i ukrcaja spojen sa terminalom preko ruku (Marine Loading Arms-MLA), obicno postoje 4 ruke za teret (liquid) i jedna ruka za vapor, povrat para,koje su sastavni dio terminala.
Te ruke u stvari izgledaju kao veliki pantografi, pogonjene su hidraulikom i u sebi sadrze cijevi za transport liquida ili vapora, i uredjaj za odspajanje u slucaju opasnosti, PERC-powered emergeny release coupling.
Upravljaju se sa obale. na rukama postoji ESD ventil na obali, a na brodskom manifoldu takodjer postoje ESD ventili, jako bitni za sigurnu operaciju.
Osim rukama brod je spojen krajem i ESD kabelom
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

Zasto se koristi ovo rjesenje a ne cijevi kao na ostalim tankerima?

Naime, svi LNG tankeri su opremljeni ESD sistemom-emergency shut down.
U slucaju aktivacije raznih pozarnih alarma po brodu, pritiska ESD prekidaca koji postoje na mnogo mjesta po brodu,previsoke razine u tankovima te u slucaju da ruke izadju izvan svog operativnog prozora(ako se brod pomakne previse naprijed,nazad gore ili dolje uslijed plime,oseke, nagiba, problema na vezu itd. aktivira se ESD sistem.
Sistem se takodjer aktivira u slucaju slicnih problema na terminalu.

ESD sistem automatski gasi pumpe tereta, zatvara ventile na pumpama, gasi HD i LD kompresore, gasi opremu na terminalu i zatvara ESD ventile na kraju i terminaluu te potom odspaja PERC uredjaj na rukama.
Kako to izgleda vidi se u slijedecem videu.




U slucaju veceg pomaka broda koji detektiraju ruke dolazi do ESD 2 signala, koji uz sve gore navedeno odspaja vez broda na terminalu i tada remorkeri rade svoje.

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Brod na terminalu. Jasno se vide ruke.

[Gazda]

Osnovne pojmove sam obradio na najjednostavniji moguci nacin,jer ako odem u detalje tema ce izgubiti na zanimljivosti, a za bilo kakva daljnja pitanja sam tu pa se slobodno obratite, bilo za tehnicke detalje, samu praksu rada i slicno. Bit ce mi drago podijeliti s clanovima.