FSRU再气化模块再冷凝系统控制方案研究

再气化模块作为液化天然气浮式储存与再气化装置(FSRU)中的核心装备,再冷凝系统的控制对整个再气化模块的稳定运行至关重要。结合传统陆上液化天然气(LNG)接收站和FSRU船再冷凝器工艺流程和控制方案,提出了适用于再气化模块再冷凝系统的新型压力控制方案和液位控制方案,采用HYSYS模拟分析了2种控制方案在BOG(闪蒸气)变化工况下的稳定时间及再冷凝器液位、压力等参数超调量。结果表明:2种控制方案均能实现再冷凝系统的平稳运行,新型液位控制方案再冷凝器液位及顶部压力超调量小,但达到平稳控制的时间较长,适用于外输量波动较大的调峰型再气化模块;新型压力控制方案的控制超调量较大、稳定速度较快,适用于稳定外输的基荷型再气化模块。本研究为后续模块化、集约化程度较高的再气化装备研发设计提供了参考。

充注工况下FSRU液货舱内部扰动的数值模拟

以浮式液化天然气存储再气化装置(LNG-Floating Storage and Regasification Unit,LNG-FSRU)为研究对象,针对其常年处于水域中受到波浪的冲击、船体始终处于晃荡状态、对其液舱充注过程中LNG的稳定程度造成影响的问题,采用FLUENT软件,选取合适的湍流模型、多相流模型、耦合运动模型等进行数值模拟。假设初始液货舱内LNG密度均匀,没有发生分层,且充注过程中液货舱始终处于运动状态,仿真其内部LNG的扰动变化过程。通过控制变量法,分别设置多组不同的充注速度、充注密度、充注量的情况来进行对比分析。研究成果对LNG-FSRU充注过程中控制LNG稳定性具有一定的参考价值。

FSRU动力模块及支撑结构强度评估

为保障结构的安全性,采用有限元分析方法对FSRU加装的动力模块、模块支撑结构、船体结构进行整体强度分析,采用极限设计法计算不同海况下的结构响应值。在此基础上,针对模块校核的各种工况,对结构进行设计优化,得到了合理可行的设计方案。研究成果可为FSRU动力模块及支撑结构设计提供一定参考。

液化天然气浮式存储再气化装置的运营特点和发展趋势

分析液化天然气浮式存储再气化装置(FSRU)的技术和运营特点,详细介绍FSRU投资少、周期短、灵活性高等优势,以及作业环境和方式受限多、扩容难、税费增加风险、国产化带动作用不确定等劣势。结合FSRU发展现状,预测FSRU的未来发展趋势,并向FSRU船东或运营商提出建议。

LNG-FSRU双船并靠码头总平面设计方法研究

系统地总结出了LNG-FSRU 双船并靠码头的总平面设计方法。确定了LNG-FSRU 双船并靠码头设计船型的选择方法。针对FSRU 特殊的系泊、靠泊和作业要求,给出了LNG-FSRU 双船并靠码头的详细平面布置方法;详细阐述了LNG-FSRU双船并靠码头的系泊试验分析方法;通过对各国规范相关规定研究,分析了船行波对于LNG-FSRU 双船并靠系泊的影响,并给出了合理建议。

蒸汽透平推进式LNG船改造为FSRU的发电方案研究

目前很多船龄较大的汽轮机推进式LNG运输船,由于与新型内燃机LNG运输船竞争处于劣势,被改造成FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)运营。针对此类方案的电力改造,如果采用增加双燃料发电机及其附属设施,需要耗资约2亿元人民币。为了降低投入和运营费用,根据运营数据,通过论证和对比,设计采用主透平改造的发电方案,深入分析结果表明,采用主透平改造的发电方案优于新增双燃料发电机发电方案。

FSRU中印刷电路板式换热器换热性能的试验研究

海上LNG浮式储存与再气化装置(FSRU)兼具成本和灵活性上的优势,是全球通用型LNG进口一站式解决方案,而基于印刷电路板式换热器(PCHE)的FSRU气化技术研究则是突破该装置模块核心技术的焦点。为了给后续开展的基于天然气侧/丙烷侧、超临界低温介质侧/乙二醇侧再气化流程PCHE相关试验研究提供理论与试验基础,系统介绍了国外两种适用于FSRU中液化天然气再气化的流程及典型参数,选择了以丙烷为中间流体的再气化流程,建立了超临界压力低温介质——丙烷试验台,研究了氮侧和丙烷侧在PCHE中的,首次获得了两者在PCHE中的试验数据,基于面积权重提出了多相态换热器表观总传热系数的评价指标,并将以丙烷为中间流体的PCHE的表观传热系数和试验传热系数进行了对比。研究结果表明:①开展PCHE的热力性能研究是实现FSRU关键换热设备国产化的基本途径;②PCHE中超临界低温流体流量对总传热系数的影响规律为随着超临界低温流体流量的增加,总传热系数值不断升高;③以丙烷为中间流体的PCHE的表观传热系数和试验传热系数的偏差在6%以内,由此验证了PCHE设计方法的正确性。

FSRU建造过程事故致因分析与关键管理技术

液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)浮式储存及再气化装置(Floating Storage and Regasification Unit,FSRU)建造过程兼具高技术和高风险,以其建造全流程事故致因与系统安全管理为研究对象,旨在探究FSRU建造中各环节的危险因素,开展针对性风险评估并提出过程安全管理措施,结合当前先进的安全管理技术应对FSRU建造全流程事故隐患。根据FSRU建设现场调研进行危险因素辨识,针对大型液货舱、闪蒸气(Boil-Off Gas,BOG)处理系统等模块涉及的立体交叉作业多、模块化责任分界模糊等新问题,提出全新的FSRU建造过程安全检查表(Safety Checklist Analysis,SCA)以规范现场作业。同时,采用预先危险性分析法(Preliminary Hazard Analysis,PHA)对FSRU建造过程开展全面的风险评估和危险等级划分。PHA结果显示FSRU全周期建造中所涉及吊装、动火焊接、受限空间施工和船体涂装作业环节中存在大型设备倒塌、危险物质火灾、爆炸的重大危险源,事故风险等级最高。基于此,进一步提出FSRU建造过程适配的安全管理措施与科学的管理技术(如建筑信息模型、数字孪生技术等),为解决新型海工装备制造产业涉及的安全管理问题提供参考。

再气化模块安全性设计原则分析

从安全角度出发,对再气化模块的整体布置方案、火气系统、消防灭火系统和管道超压保护等方面的设计原则进行分析,提出相应设计要点,为浮式再气化装置(FSRU)以及再气化模块的设计优化和建造提供相关经验和指导意见。

FSRU多点系泊设备基座疲劳分析

以一艘13.7万立方米的浮式储存和再气化装置(FSRU)多点系泊设备基座为例,基于英国劳氏船级社(LR)规范,以系泊分析中各缆绳疲劳载荷作为输入,采用SESAM GENIE软件进行有限元计算得到10 kN疲劳载荷作用下的热点应力范围,通过线性换算得到其他载荷作用下的热点应力范围。基于S-N曲线疲劳损伤公式,并考虑作业海域各海况发生概率,利用Miner线性疲劳累积方法得到使用年限内各热点的疲劳累积损伤值。结果表明,各系泊设备基座疲劳寿命满足要求,疲劳累积损伤较大值位于连接首尾横缆的系泊设备基座。该方法对于浮式海洋结构的多点系泊设备基座疲劳寿命计算具有参考意义。

巴基斯坦卡西姆LNG码头总平面设计要点分析

详细分析巴基斯坦卡西姆LNG码头工程的总平面设计要点。确定FSRU码头设计船型的选择方法。针对FSRU码头的特殊性,给出了区别于常规LNG码头选址的特殊要求;针对FSRU码头常见的各种系泊模式进行比选,最终确定了LNG-FSRU双船并靠系泊模式为最优方案;综合安全要求和经济合理等因素确定码头布置位置;针对FSRU特殊的系泊、靠泊和装卸作业要求,给出了FSRU码头的详细平面布置方法;使用国际通用规范和标准进行高程设计;通过系泊试验分析航道中通航船舶产生的船行波对系泊船舶的影响,确定本项目码头的港池宽度。通过对各设计要点的分析,总结出海外工程中FSRU码头总平面的系统设计方法。

天津港南疆港区浮式LNG码头的设计要点

浮式LNG接收终端由供LNG运输船和浮式气化装置(FSRU)停靠作业的泊位、工作船泊位、LNG储罐和输气管线系统等组成,国外已有多个成功建设的先例,天津港南疆港区浮式LNG项目是国内首座浮式LNG接收终端。浮式LNG接收终端与常规的LNG储运设施相比技术更加成熟、安全性更有保障、灵活性更高、建设工期也更短,简要总结天津港南疆浮式LNG项目码头工程的设计要点,可供同类工程参考与借鉴。

浮式LNG接收站与陆上LNG接收站的技术经济分析

作为LNG接收和再气化的新型解决方案,目前国外已有多个浮式LNG接收站成功投产,而中国尚处在起步阶段,已建或在建的浮式LNG接收站以浮式接收存储气化装置(FSRU)为主要形式。为降低FSRU的获取风险,需要明确浮式LNG接收站与常规陆上LNG接收站的特点与适用性。为此:①对新建、改建、租用或购买FSRU这4种获取方式进行了对比,结果表明:租赁较新的FSRU,可避免改建带来的不足,相比新建具有时间优势,相比一次性购买投资风险较小,因此市场起步阶段推荐以租赁方式获取FSRU;②在相同处理能力下(260×104 t/a),对浮式接收站与常规陆上接收站进行技术经济对比分析的结果表明:前者较后者具有建设周期短、建设投资少、季节调峰能力强、灵活性好等优势,但也存在经济性差、供气不稳定、操作成本高等劣势。因此,建议采用浮式LNG接收站供气时应选择气价承受力强、需尽早供气的市场或陆域面积缺乏、人口稠密的地区。此外,可充分利用FSRU调度灵活的特点,选择多个错峰市场提供临时供气服务,以提高供气安全保障。

缅甸LNG码头船舶并靠和双侧靠泊动态系泊分析

孟加拉湾开敞海域复杂水动力环境条件下,采取FSRU与LNG船舶并靠作业的平面布置。计算分析船舶在风、浪、流共同作用下的船舶运动量、系缆力和撞击力,并计算在不同波浪作用角度、不同周期下的允许作业波高,给出该海域采用并靠及两侧靠泊方式的泊稳条件。结果表明:1)FSRU船和LNG船的6个自由度运动量、系缆力和撞击力均随波高和波周期的增大而增大。2)在长周期波影响下,FSRU和LNG船的允许作业波高明显降低,纵荡运动更容易超标,LNG船舶的卸载对泊稳有利,FUSR和LNG船采用两侧靠泊的方式能更有效地抵御波浪影响。

巴基斯坦某浮式液化天然气(LNG)码头控制系统的解决方案

为系统研究巴基斯坦某浮式LNG码头工程的控制系统设计方法,针对浮式LNG码头特殊的系泊、靠泊和作业要求,绘出适合浮式LNG码头的控制系统框架;详细阐述船岸连接系统、消防控制系统、靠泊及辅助控制系统等各子系统之间的相互关系以及各控制子系统的具体配置;根据巴基斯坦某浮式LNG码头平面布置条件,通过研究各国规范相关规定、并结合现行国内控制系统设计标准,总结出一套区别于常规LNG码头控制系统的设计思路和解决方案。结果表明,浮式LNG码头在常规LNG码头搭建控制系统框架的基础上,在数据传输通道、线缆合理布局以及主控对象选择等方面,有进一步优化提升的空间。

软钢臂单点系泊LNG-FSRU水动力特性数值研究

采用全耦合时域数值方法,开展软钢臂单点系泊浮式液化天然气储存及再气化装置(Liquefied Natural Gas-Floating Storage and Regasification Unit,LNG-FSRU)水动力特性研究,探讨不同风浪流环境载荷和不同装载状态对水动力特性数值的影响。计算结果表明,环境载荷及装载状态对单点系泊LNG-FSRU运动响应及系泊力的影响显著。研究结果可为LNG-FSRU软钢臂单点系泊系统设计提供参考依据。

双码头接收站LNG船向FSRU卸料分析

基于双码头接收站,分析LNG船向另一座码头停靠的FSRU(浮式储存再气化装置)卸料的流程及主要难点(卸料流量控制、卸料过程BOG压力控制、卸料前紧急关断测试)和可能出现的问题及处理措施。提出卸料过程应由LNG船、FSRU及接收站三方配合开展,通过FSRU冷舱操作、合理控制外输量、选择合适的进料方式等将气相空间压力控制在合理范围。

FSRU-LNGC旁靠作业运动响应

对浮式储存及再气化装置(FSRU)-液化天然气船(LNGC)多浮体系泊系统在风、浪、流联合作用下的水动力响应进行研究。提出一种多浮体系泊系统旁靠作业的布置方式,通过数值模拟得到风、浪、流联合作用下该系统六自由度运动及相对运动、缆绳张力和护舷受力的响应时程,分析给出连接缆绳预张力对船舶运动响应、缆绳张力和护舷受力的影响规律。结果表明,该布置方式可满足选择的环境载荷使用要求,所采用的数值模拟方法对同类多浮体系泊系统运动分析有参考意义。

桩腿系泊FSRU的无压载水设计和研究

当前世界范围内的浮式液化天然气存储和再气化装置(FSRU)均依赖于压载水,在加注、外输、气化、检验、保养和维修等过程中,LNG的装载始终处于动态变化状态,须持续调拨压载水以调整船体浮态,从而附加了大量的运营和维护成本。目前暂无无压载水FSRU设计问世。针对一艘桩腿系泊的FSRU进行无压载水设计,在常规FSRU基础上,进行分舱和布置等方面的设计修改,并提出2种主要设计方案。通过结合水动力分析的方法校核其稳性,并分析、对比采用的无压载水设计思路在控制船体浮态上可实现的效果。最终提出一种无压载水设计方案,该方案具有足够稳性,并在LNG均匀装载时的各正常操作工况下船体横倾和纵倾基本为0°,在其他所有装载工况和破损工况下船体横倾和纵倾小于3°,可满足桩腿系泊系统在船体浮态方面的设计要求。