浮式储存气化装置的问题分析与工艺优化

天津LNG作为中国首例浮式LNG项目,在国内没有操作经验可以借鉴,其中浮式储存气化装置(FSRU)是集LNG运输、储存、加压气化及蒸发气(BOG)处理于一体的综合型LNG运输船。针对FSRU在实际运行中的BOG压力难以控制、原料多组分差异化造成LNG分层翻滚严重、小气量外输能耗较高等重点问题进行分析,通过优化气化外输量、气化速度、进料方式、管线保冷,实行船岸联动,精确控制LNG供给量等方式对相关工艺进行优化,实现了安全生产和节能减排,为今后相关项目的顺利实施奠定了坚实的基础。

浮式储存和再气化装置多重加热系统

文章结合常规浮式储存和再气化装置开式和闭式加热系统的优缺点,优化船舶动力系统和废热回收系统,打造出一套具有多种模式并可自由选择切换的再气化加热系统,其包括开式、闭式、常规混合式和废热回收利用混合式,同时结合船上操作工况的不同,可灵活选择更为经济环保的加热模式。

利用SWOT分析法对我国浮式储存再气化装置(FSRU)项目的发展解析

本文通过介绍和分析浮式储存再气化装置(FSRU)的项目的国内外发展趋势和发展经验,并基于我国目前天然气市场和LNG接收站的现状,分析了FSRU项目在我国发展现状,并给出了一定建议。主要利用SWOT分析法分析了我国FSRU项目所具有建造时间短、初始投资成本低、作业方式和商务方式灵活的优势;但是也存在税务及运营成本较高、作业要求条件较高的劣势;阐述了国际FSRU项目迅速发展带动产业关注度上升、长远看来我国天然气总体需求上升以及行业标准《液化天然气船对船输送操作规程》发布等方面的产业机遇;以及国内天然气资源丰富,价格竞争激烈、我国天然气管网不发达,FSRU接入受限、南北方天然气基础设施和市场承受力差异大、政策和税务风险以及天然气进出口形势的不确定性等方面的威胁。为我国FSRU项目的发展提供了发展参考和建议。

浮式储存再气化装置冷能利用系统设计与经济性

以大型浮式储存及再气化装置为研究对象,利用系统能量梯级理论设计出包含空气分离、制备干冰、两级朗肯循环发电、海水淡化、船舶冷库、船舶空调和制冰等利用形式的冷能综合利用系统。以系统效率为目标函数,借助Aspen HYSYS软件进行系统的模拟计算和参数优化。采用Peng-Robinson方程法建立系统冷利用率数学模型,并对系统冷利用率和经济性计算分析。计算分析表明系统冷能利用效率达到29.57%,冬季和夏季冷能利用经济效益分别达到19.40万元/天和21.17万元/天,验证了浮式LNG储存再气化装置冷能利用系统的合理性和巨大的经济性。

浮式储存再气化装置的LNG冷能利用

液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)将成为人类在21世纪的主要能源之一。对浮式LNG接收终端从概念、分类、特点、系统组成等方面进行了较系统的介绍,总结了与陆地LNG接收站的不同特点及其不足之处。同时阐述了LNG冷能、LNG冷能的评价因素及利用方式,并将部分LNG冷能的利用方式与常规方式的电力消耗进行对比。在此基础上,从初投资、装置大小、商业化程度、市场潜力、环境保护等角度对低温发电、空气分离、轻烃回收、海水淡化、液态CO_2及干冰制备、低温粉碎、冷冻冷藏、天然气再液化、丁基橡胶的生产、燃气轮机进排气的冷却、海上LNG冷能利用产业园区在FSRU(Floating Storage and Regasification Unit,浮式储存再气化装置)上应用的可行性进行了分析,最终得出适用于FSRU的冷能利用方式有冷能发电、空气分离、天然气再液化、燃气轮机进排气的冷却。

天津浮式LNG项目特点及发展规划

本文介绍了浮式储存气化装置(FSRU)及天津浮式LNG项目的主要特点、发展规划的主要内容。

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。

海洋条件下印刷电路板式换热器多通道内超临界液化天然气瞬态分配特性分析

印刷电路板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)是海上液化天然气(liquified natural gas,LNG)浮式储存和再气化装置的核心部件。在海洋条件下,其内部微细多通道间的流量分配特性复杂多变,易急剧恶化,严重影响气化效率和运行安全。通过UDF程序分别引入晃荡导致的周期性变化的附加惯性力及LNG物性计算关联式,构建适用于PCHE内超临界LNG流动与传热的三维非稳态模型,并开展了数值研究。结果表明,相比于初始稳态条件,晃荡过程中PCHE各通道内超临界LNG的流量及温度等参数随之发生周期性的震荡,而且工质分配的均匀性明显恶化,各通道间流量、温度分布的相对标准偏差均显著高于初始稳态值,最高甚至达到初始稳态值的3倍以上;晃荡振幅及晃荡频率越大,PCHE各通道间工质的流量分配及温度分布越不均匀;相比于在垂直于通道内工质流动方向上施加晃荡作用力,当在工质流动方向上施加晃荡作用力时,晃荡作用引发的工质分配恶化现象明显较为微弱,通道内参数的震荡幅度明显降低。

应用于LNG交割中的FSRU货物交割及管理系统研究

浮式储存及再气化装置(FSRU)液货管理是液化天然气(LNG)交割中的重要部分,FSRU货物交割及管理系统(CTMS)越来越多地被应用到FSRU等大型海上天然气终端上。文章以某大型FSRU改装项目的CTMS设计为例,从规范规定、系统配置等方面研究和介绍该系统的特性。

FSRU管式透气桅强度与振动分析

随着全球气候变化导致全球变暖加速,国际海事组织(IMO)设立了排放控制区(ECA),并鼓励使用液化天然气(LNG)。因此,随着LNG需求的增加,相关设备的需求和研究也随之增加。文章对其中一种用于LNG排放的透气桅进行了研究,以某浮式存储和再气化装置(FSRU)项目的透气桅系统为例,介绍桅体强度和振动计算分析的基本思路,为其它FSRU的透气桅计算分析提供参考。

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。

球罐型FSRU系泊布置设计与研究

由于球罐型浮式储存和再气化装置(FSRU)的干舷较高,导致侧向风力通常比同等排水量船舶大,因此系泊设计是该型FSRU设计的重点和难点。文章以某球罐型FSRU为研究对象,对FSRU的系泊系统进行布置设计和系泊分析,保证恶劣海况下FSRU在码头长期系泊的安全。

FSRU改装电力系统设计分析

针对浮式储存及再气化装置(FSRU)改装项目对于电力系统的具体要求及设备布置的局限性,文章根据相应的规范和标准要求,结合FSRU再气化设备的工作特性,从FSRU的可利用率要求、电力系统配置、主机及变压器的容量计算、新安装设备的选择等方面进行了阐述,归纳总结了FSRU改装电力系统设计的基本方法和特点。

双排舱型LNG-FSRU频域内液舱晃荡研究

利用液舱晃荡-水动力耦合方法,对27 000m^3双排舱型液化天然气浮式储存气化装置(LNG-FSRU)液舱晃荡下水动力性能在频域内进行了研究,在各典型工况下对考虑和不考虑液舱晃荡作用的船体运动进行了比较和分析。分析认为区别于对单排舱横摇的显著影响,晃荡对双排舱横摇影响较小,对纵荡和横荡影响较大。随着液舱装载率的增加,纵荡和横荡对晃荡的响应频率相对于液舱在此方向的固有频率的偏移增大。结合选取的波谱和环境参数对液舱内动压力进行了短期预报,得到不同装载率下货舱内点的动压力极值分布,为货舱结构分析提供依据。分析发现极限动压力来源和分布形状与液舱装载率有关,不同装载率下自由表面处极限动压力极值大小与液舱晃荡作用下船体运动的响应强弱不一致,低装载10%附近时液舱晃荡最为剧烈。

改装FSRU系泊系统设计及计算分析

为满足某LNG运输船改装FSRU项目的设计要求,确保FSRU后续作业过程的安全,针对船型特点及作业海域特性,对多点系泊系统的各组成部分进行分析及选型,采用系泊计算软件对风、浪、流环境下改造后的系泊系统进行时域耦合分析,得到各工况下缆绳和锚最大受力及最大位移,结果表明:改装后的系泊缆绳和锚能够满足工程使用需要,船体位移控制较好,满足强度要求。研究的相关结论也可为其他类似项目的设计提供一定参考。

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。

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。

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。

HIPPS在FSRU上的应用

高完整性压力保护系统(High Integrity Pressure Protection System,HIPPS)是一种基于安全仪表保护的独立控制系统,能有效防止工艺系统设备和管道超压。详细说明HIPPS的适用条件和功能组成,同时结合工程实例,重点介绍HIPPS在浮式储存再气化装置(Floating Storage Regasification Unit,FSRU)上的2种应用方案,并从设计要求、系统配置和成本等方面对这2种方案进行分析对比。结果表明:针对不同项目的设计特点,应从安全性、适用性和经济性等角度综合考虑HIPPS的设计方案,合理确定HIPPS阀门关断压力设定值,以使其在FSRU上得到更好的应用。

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。