中大型的油氣田采用FLNG存儲,LNG運輸船運輸。但是對于較遠的邊際氣田采用大型LNG運輸船則非常不經(jīng)濟。
芬坎蒂尼海工正在研究另一種方案即將邊際氣田的天然氣裝入一艘專用的壓縮天氣船中CNG32000,保持在船上166bar的壓力(2407psi),然后將壓縮天然氣(CNG)輸送至1500海里外的再氣化裝置將天然氣調(diào)壓至可設(shè)定壓力進行存儲、輸送。
除了經(jīng)濟的運輸外,對少量的油田伴生氣來說,以往的處理方式通常采用新建海底管道將天然氣輸送至岸上設(shè)施或是將天然氣回注油田內(nèi)部,還有就是試井過程中對天然氣進行燃燒處理。這些方式無一例外都會消耗的量的資源及費用。 采用CNG運輸船可謂是一種雙贏的方式,即回收了天然氣使其能夠利用,又節(jié)省了處理天然氣的費用。
按照芬坎蒂尼的設(shè)計主管說法,雖然市面上有眾多的CNG概念船舶,但都不具備能夠工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
Fincantieri于2013年開始研發(fā)CNG32000,最初研究了各種安全殼系統(tǒng)、方法和船舶配置。在2014年就形成現(xiàn)有的概念設(shè)計,并在2015年完成了的所有工作。這艘船的設(shè)計壽命為20年。其主要尺寸包括總長220米(722英尺);模壓寬度40米(131英尺);設(shè)計吃水深度7.2米(23.6英尺);載重約6700公噸(7385噸)。在標準條件下,在166巴(2407.6磅/平方英寸)和25°C(77°F)的溫度下,其單次航行的CNG總運輸能力約 6.34MMcm (223.9MMcf)。天然氣儲存在壓力容器中,壓力容器放置在500貨棧上,并放置在10個貨艙中(每個50個貨棧)。
總體示意圖
船體采用雙殼雙底,其內(nèi)部用于壓載水艙。生活樓可容納21人居住。兩個4.5兆瓦的Azipod推進裝置和一個艏側(cè)推進器確保在海上串聯(lián)裝載作業(yè)期間可保持船艏向位置。電力由三臺雙燃料發(fā)動機的柴油發(fā)電機提供,每臺輸出功率約為4.3兆瓦。一臺備用發(fā)電機安裝在主甲板上方的住宿區(qū)旁邊。CNG的處理系統(tǒng)和壓縮機位于船艏主甲板上方。
在設(shè)計之初,主要的關(guān)注是壓縮天然氣安全殼和氣體裝卸系統(tǒng),并針對氣體的物理及化學成分,選擇不同的材料。同時包括完善熱流體動力學研究,評估船的不同工況及安全方面的FMEA分析。壓縮系統(tǒng)設(shè)計需要考慮在不同的初始壓力下接收氣體并將其存儲在壓力容器中。主要設(shè)備及構(gòu)件如壓縮機,再液化系統(tǒng),熱膨脹閥、加熱器、冷卻器及遙控閥等。
市面上一些CNG運輸船的概念是基于 250-350 bar (3,626-5,076 psi)的存儲壓力,遠高于CNG3200的設(shè)計壓力。按照芬坎蒂尼設(shè)計主管戈南的說法,與250bar的設(shè)計壓力相比,在140至160bar的壓力下,既有經(jīng)濟效益,也能有能源效益。 在250bar壓力下運輸天然氣的材料尚未經(jīng)過測試,而且預計材料成本非常高,而160bar的設(shè)計壓力是在船舶尺寸和天然氣數(shù)量之間達成最佳方案,同時消除上下游配套產(chǎn)生的技術(shù)問題。
在天然氣進入壓力容器之前,需要對氣體中的硫化氫進行處理,且CO2需要保持一定的比例,從而保證在一定的壓力下分離出最重的烴。
在船艏提供裝載/卸載布置,包括兩個歧管和適用于海上串聯(lián)裝載的縱向船艏連接。在貨物運輸過程中,將使用纜索來固定船舶和柔性軟管。兩個左舷和兩個右舷的橫向連接也被安排在港口碼頭接收碼頭進行貨物轉(zhuǎn)運。
貨物裝卸通常在不到一天的時間內(nèi)完成。“這假設(shè)天然氣將在60巴的壓力下從源頭(即海上生產(chǎn)平臺)接收,并在60巴的壓力下輸送到陸上終端。即使在波濤洶涌的海面上,也可以進行海上串聯(lián)裝載作業(yè)。除了氣體圍堰系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備外,該船的形狀、布局和設(shè)施與標準液化天然氣船相似。就安全性而言,“雖然液化天然氣是在-162℃[-259.6℉]的低溫液體,但在環(huán)境溫度條件下,天然氣是壓力容器內(nèi)的穩(wěn)定流體。至于CNG儲存,我們設(shè)計中的166巴壓力符合或甚至低于公路運輸所用的典型最大值。
在到達終端時,船舶可以直接將貨物轉(zhuǎn)移到陸地。在這種情況下,接收端需要配備必要的基礎(chǔ)設(shè)施“比如氣體計量、加臭和沃泊指數(shù)修正系統(tǒng)。當然如果有必要,船舶也可以用作為臨時儲存設(shè)施。”


