中大型的油氣田采用FLNG存儲(chǔ),LNG運(yùn)輸船運(yùn)輸。但是對(duì)于較遠(yuǎn)的邊際氣田采用大型LNG運(yùn)輸船則非常不經(jīng)濟(jì)。
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(zhuān)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(jìn)行存儲(chǔ)、輸送。
除了經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸外,對(duì)少量的油田伴生氣來(lái)說(shuō),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(guò)程中對(duì)天然氣進(jìn)行燃燒處理。這些方式無(wú)一例外都會(huì)消耗的量的資源及費(fèi)用。 采用CNG運(yùn)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(fèi)用。
按照芬坎蒂尼的設(shè)計(jì)主管說(shuō)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(kāi)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(jì),并在2015年完成了的所有工作。這艘船的設(shè)計(jì)壽命為20年。其主要尺寸包括總長(zhǎng)220米(722英尺);模壓寬度40米(131英尺);設(shè)計(jì)吃水深度7.2米(23.6英尺);載重約6700公噸(7385噸)。在標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)輸能力約 6.34MMcm (223.9MMcf)。天然氣儲(chǔ)存在壓力容器中,壓力容器放置在500貨棧上,并放置在10個(gè)貨艙中(每個(gè)50個(gè)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(gè)4.5兆瓦的Azipod推進(jìn)裝置和一個(gè)艏側(cè)推進(jìn)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(tái)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)提供,每臺(tái)輸出功率約為4.3兆瓦。一臺(tái)備用發(fā)電機(jī)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(jī)位于船艏主甲板上方。
在設(shè)計(jì)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(duì)氣體的物理及化學(xué)成分,選擇不同的材料。同時(shí)包括完善熱流體動(dòng)力學(xué)研究,評(píng)估船的不同工況及安全方面的FMEA分析。壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮在不同的初始?jí)毫ο陆邮諝怏w并將其存儲(chǔ)在壓力容器中。主要設(shè)備及構(gòu)件如壓縮機(jī),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(yùn)輸船的概念是基于 250-350 bar (3,626-5,076 psi)的存儲(chǔ)壓力,遠(yuǎn)高于CNG3200的設(shè)計(jì)壓力。按照芬坎蒂尼設(shè)計(jì)主管戈南的說(shuō)法,與250bar的設(shè)計(jì)壓力相比,在140至160bar的壓力下,既有經(jīng)濟(jì)效益,也能有能源效益。 在250bar壓力下運(yùn)輸天然氣的材料尚未經(jīng)過(guò)測(cè)試,而且預(yù)計(jì)材料成本非常高,而160bar的設(shè)計(jì)壓力是在船舶尺寸和天然氣數(shù)量之間達(dá)成最佳方案,同時(shí)消除上下游配套產(chǎn)生的技術(shù)問(wèn)題。
在天然氣進(jìn)入壓力容器之前,需要對(duì)氣體中的硫化氫進(jìn)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(gè)歧管和適用于海上串聯(lián)裝載的縱向船艏連接。在貨物運(yùn)輸過(guò)程中,將使用纜索來(lái)固定船舶和柔性軟管。兩個(gè)左舷和兩個(gè)右舷的橫向連接也被安排在港口碼頭接收碼頭進(jìn)行貨物轉(zhuǎn)運(yùn)。
貨物裝卸通常在不到一天的時(shí)間內(nèi)完成?!斑@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(tái))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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)存,我們?cè)O(shè)計(jì)中的166巴壓力符合或甚至低于公路運(yùn)輸所用的典型最大值。
在到達(dá)終端時(shí),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(jì)量、加臭和沃泊指數(shù)修正系統(tǒng)。當(dāng)然如果有必要,船舶也可以用作為臨時(shí)儲(chǔ)存設(shè)施。”


