Transcript Technologie budowy i eksploatacja terminali LNG 1
Stanisław Trzop tel.kom. +48 605 090 519 e-mail :[email protected]
ST-Energy Consulting
19-20 LISTOPAD 2011
Technologie budowy i eksploatacja terminali LNG
cz.2
WYKŁAD I
• • • • • • • • • • • 1. Pojęcia podstawowe 1.1. Co to jest skroplony gaz ziemny ( LNG)?
1.2. Typowy skład gazu ziemnego.
1.3. Niepożądane zjawiska wtórne zachodzące w transporcie i magazynowaniu LNG.
1.4. Charakterystyka terminali odbiorczych 1.5. Przyczynek do nowych technologii transportu i magazynowania gazu. 1.6. Determinanty wyboru miejsca pod budowę terminala 2.0.Łancuch dostaw LNG 3.0.Terminale LNG 4. Terminal rozładunkowy LNG 5.Schemat technologiczny rozładunku LNG
• • • • • • • • • • • •
WYKŁAD
c.d.
6.0. ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG 6.1. OBROTNICA 6.2.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW 6.3. ZBIORNIK LNG 6.4.OPEN RACK SEAWATER VAPORIZER 6.5. REGAZYFIKATORY TYPU SCV 6.6. SCHEMAT DYIAANIA REGAZYFIKATORA TYPU SCV 6.7. RAMIONA WYŁADOWCZE 7.0.PRZYKŁAD TERMINALA IMPORTOWEGO 8. WARIANTOWE LOKALIZACJE TERMINALA LNG W RP 9.0.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW
1.Pojęcia podstawowe.
• • • • • • 1.1. Co to jest skroplony gaz ziemny ( LNG)?
1.2. Typowy skład gazu ziemnego.
1.3. Niepożądane zjawiska wtórne zachodzące w transporcie i magazynowaniu LNG.
1.4. Charakterystyka terminali odbiorczych 1.5. Przyczynek do nowych technologii transportu i magazynowania gazu. 1.6. Formuły kontraktowe dostaw
1.1. Co to jest skroplony gaz ziemny ( LNG)? • • • • • LNG jest skroploną formą gazu naturalnego powstałą w procesie oziębiana pod ciśnieniem atmosferycznym do temp. ( w zależności od składu gazu) od -161°C do - 163°C Norma EN 1160 definiuje LNG jako bezbarwny płyn w stanie ciekłym, złożony głównie z metanu (min. 75%),mogący zawierać niewielkie ilości etanu, propanu,azotu i innych składników występujących zwykle w gazie ziemnym.
Zmiana temperatury związana z ciśnieniem ok.. 1,25 10 -4 °C/Pa LNG jest cieczą bezbarwną o gęstości zależnej od składu wynosi od 430 kg/m 3 do 470kg/m 3 (nawet 520) / Light and Heavy LNG/. Pomiar gęstości wg ISO 6578 Masa cząsteczkowa LNG wynosi: 16,4-19,0 (kg/mol)
• • • • • • • • •
1.1. c.d.
Masa cząsteczkowa LNG wynosi: 16,4-19,0 (kg/mol) Granice wybuchowości: - graniczne stężenie gazu ziemnego w mieszaninie powietrza przy którym może nastąpić wybuch. Graniczne DGW: (5%) GGW: (15%) LNG to skoncentrowana energia: z 1 m 3 LNG -ok. 600 Nm 3 gazu z 1 tony LNG -ok. 1340 Nm 3 gazu wartość kaloryczna w zależności od składu od 36 do 40 i powyżej MJ/m 3
1.2.Typowy skład gazu ziemnego
1.2. c.d.
WARSZTATY Stanisław Trzop 8
1.3.Zjawiska zachodzące w transporcie i magazynowaniu LNG.
• • • BOIL OFF- ilość gazu powstająca z LNG w trakcie jego magazynowania w wyniku zachodzącego parowania powodowanego przeciekami cieplnymi.
Explosion-Wybuch gazu – reakcja gwałtownego spalania mieszaniny gazu z powietrzem. Towarzyszy temu zjawisku fala uderzeniowa I wysoka temperatura Rapid Phase Transitions: Nagłe przechodzenie LNG z fazy skroplonej w gazową w wyniku parowania, szczególnie przy rozlaniu I zetknięciu się z wodą. Ilość rozlanego LNG powiększa swoją objętość w formie gazowej o około 600 razy z równoczesnym uwolnieniem dużej ilości energii
1.3.Zjawiska zachodzące w transporcie i magazynowaniu LNG c.d.
• • • • • • Parowanie na skutek dopływu ciepła (Boil-off) Parowanie przez rozprężenie (Flash) Wyciek LNG (Spillage) Rozprzestrzenianie się chmury gazowej (Dispersion of gas clouds) Przerzucanie cieczy w zbiorniku (Rollover) Eksplozja par-BLEVE oraz RPT WARSZTATY Stanisław Trzop 10
1.4. Charakterystyka terminali odbiorczych
• • • Receiving Terminal-Nadbrzeżny lub morski terminal importowy /odbiorczy / LNG wraz z instalacją rozładowczą, zbiornikami magazynowymi, instalacjami regazyfikacji i wysyłki gazu do rurociągu wysyłkowego.
Wielkość techniczna rozładunku- the Technical Unloding Capacity (TUC)-jest to wielkość rozładunku w określonym czasie zgodnie z założonymi parametrami (wielkość statku, ilość ramion rozładowczych, wydajność pomp) Całkowita wielkość magazynowa the Total Operating Storage Volume (TOSV)- jest to suma zapasów w każdym zbiorniku określana różnicą pomiędzy dopuszczalną maksymalną a minimalną ilością LNG w zbiorniku. Regazyfikowany LNG znajdujący się w zbiorniku nie jest wliczany do tej wielkości.
Wielkość Wysyłkowa – the Send-Out (SOC)- oznacza wielkość instalacji używanych w procesie odparowania zgodnie z procedurą użytkowania przyjętą przez Operatora.
• • • • • Peak shaving LNG Facility - Instalacje do magazynowania LNG oraz jego regazyfikacji – przeznaczona do zaspokajania w gaz w okresach szczytowych jego poboru Wielkość techniczna rozładunku- the Technical Unloding Capacity (TUC)-jest to wielkość rozładunku w określonym czasie zgodnie z założonymi parametrami (wielkość statku, ilość ramion rozładowczych, wydajność pomp) Całkowita wielkość magazynowa the Total Operating Storage Volume (TOSV)- jest to suma zapasów w każdym zbiorniku określana różnicą pomiędzy dopuszczalną maksymalną a minimalną ilością LNG w zbiorniku. Regazyfikowany LNG znajdujący się w zbiorniku nie jest wliczany do tej wielkości. High Pressure Pump HPP–Pomp wysokiego ciśnienia LP LNG pump-niskociśnieniowa pompa LNG WARSZTATY Stanisław Trzop 12
1.5. PRZYCZYNEK DO NOWEJ TECHNOLOGII MAGAZYNOWANIA I TRANSPORTU GAZU ZIEMNEGO W POSTACI LNG
• • • • • • Rozwój cywilizacji jest limitowany pokryciem zapotrzebowania na źródła energii Gaz ziemny pokrywa obecnie 22% potrzeb W nadchodzących dekadach gaz będzie odgrywał dominującą rolę Złoża gazu są rozmieszczone na poszczególnych kontynentach nierównomiernie Istniejące złoża są wyczerpywane Nowoodkryte są w rejonach trudnodostępnych, daleko od rejonów konsumpcji więc budowa gazociągów jest nieopłacalna WARSZTATY Stanisław Trzop, 13
• • Transport gazociągami uznawany za najbardziej ekonomiczny posiada złożoność i ograniczenia Efektywność przesyłu gazu rurociągami przestaje być konkurencyjna – z LNG – powyżej 2500 km (transport morski) – z CNG – do 1000 km (transport morski) Dotyczy to podmorskich złóż gazu zlokalizowanych z dala od kontynentu lun złóż marginalnych • • • • • LNG – skroplony gaz ziemny jest paliwem ekologicznym LNG wykorzystuje się w miejscach gdzie brak infrastruktury gazowej lub jej budowa jest nieopłacalna LNG - paliwo do zasilania turbin gazowych w elektrowniach LNG – paliwo do zasilania środków transportu (samochodów, samolotów, helikopterów, pociągów) LNG – pokrywanie zapotrzebowań szczytowych WARSZTATY Stanisław Trzop 14
LNG kluczowe kwestie 1.6.Determinanty techniczne projektu LNG • • • •
1.Wybór lokalizacji jest elementem krytycznym projektu i wymaga:
Wykonania studium morskiego i studium statków Analizy geograficznej położenia z uwzględnieniem wpływu na strefy sąsiednie mające wpływ na inwestycję Oceny oddziaływań transgranicznych Analizy , geologicznej, geotechnicznej, sejsmicznej i środowiskowej .
• •
2.Procedury środowiskowe
Wszechstronna analiza bezpieczeństwa Analiza wpływu na środowisko • • • • • •
3.Optymalizacja podstawowego wyposażenia terminalu regazyfikacji LNG
Wielkość urządzeń do rozładunku statków, ramiona wyładowcze, Typ i wielkość zbiorników LNG Typ regazyfikatorów Gospodarka odparowanym gazem Orurowanie, SIL
Ustalenie wymagań prawnych w szczególności pozwoleń związanych z projektowaniem i budowa terminala Wynegocjowanie umów: EPC, zakupu LNG, sprzedaży LNG lub sprzedaży mocy przeładunkowych terminala Zapewnienie ich wykonalności od strony prawnej (zabezpieczenia wykonania oraz zapewnienie zgodności z prawem) Usuniecie przeszkód natury prawnej dla realizacji projektu LNG – pomoc przy zmianach legislacyjnych Zapewnienie tytułów prawnych do gruntów, terenów nadmorskich i obszarów morskich
Projektowanie i konstrukcja standardowego terminalu regazyfikacyjnego zazwyczaj kosztuje około 400-500 mln USD Czynniki komercyjne mają znaczenie przy:
uzyskaniu zwrotu z inwestycji i tworzeniu wartości, ocenie, alokacji i ograniczaniu ryzyka i zobowiązań, opracowywaniu projektu w sposób umożliwiający pozyskanie finansowania, zapewnianiu użytkowania terminala,
Pozwolenie na budowę a pozwolenie na użytkowanie
Przykład błędnej lokalizacji terminala
WARSZTATY Przykład błędnej lokalizacji terminali Stanisław Trzop, 19
2.0.ŁAŃCUCH DOSTAW LNG
• • • • •
Wydobycie i obróbka gazu surowego przydatnego do produkcji LNG magazynowanie wyprodukowanego LNG w procesie skroplenia, transport do terminalu wysyłkowego i załadunek na statek LNG transport morski wyładunek w terminalu importowym do zbiorników magazynowania LNG pobór ze zbiorników do regazyfikacji i przesłanie odparowanego gazu do odbiorcy
WARSZTATY Stanisław Trzop 20
Determinanty powodzenia projektu LNG
$ 1-2bn $ 0.6-1bn $ 0.4 - 0.6bn
$ 1-2bn
ANALIZA EKONOMICZNA
•
Regazyfikacja w terminalu odbiorczym to część łańcucha wartości LNG, należy jednak zwrócić uwagę na cały system:
• Należy zwrócić uwagę na cały system łańcucha wartości LNG.
• Cena i warunki importu LNG do Polski powinny być wystarczająco atrakcyjne aby: (1) pokryć wszystkie koszty i ryzyka w łańcuchu wartości, (2) uzyskać zwrot z inwestycji dla każdego ogniwa łańcucha wartości (3) zaoferować atrakcyjną cenę netto dla producenta gazu Biznes LNG to długoterminowe zobowiązanie dlatego wymaga kontraktu odbiorczego do 25 lat, co oznacza całkowite zobowiązanie o wielkości15-20 mld USD.
WARSZTATY Stanisław Trzop 22
Szacunkowa kalkulacja kosztów LNG
• • • •
Wydobycie i transport do terminalu – 15 %, Skroplenie gazu i załadunek – 40 %, Transport morski – 25 %, Wyładowanie, regazyfikacja i dystrybucja – 20 %
3.0.TERMINALE LNG
• Terminal exportowy – tzw. załadunkowy, wysyłkowy lub nadawczy skąd użytkownicy odbierają LNG • Terminal importowy – tzw. rozładunkowy lub odbiorczy, gdzie skroplony gaz po rozładunku tankowca jest magazynowany w zbiornikach LNG i odpowiednio kierowany do użytkownika po uprzednim odparowaniu, czyli przywróceniu mu pierwotnej postaci gazowej WARSZTATY Stanisław Trzop, 24
4.TERMINAL IMPORTOWY LNG
Schematyczny plan zagospodarowania terminalu importowego LNG
WARSZTATY Stanisław Trzop, 25
5.SCHEMAT TECHNOLOGICZNY ROZŁADUNKU
WARSZTATY Stanisław Trzop, 26
6.ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG
Typowy terminal rozładunkowy składa się z:
1. przystani przeładunkowej gazu skroplonego LNG, w skład której wchodzi pirs (pomost) rozładunkowy wyposażony w: urządzenia cumownicze, urządzenia odbojowe , ramiona przeładunkowe (łączące króćce tłoczne metanowca z rurociągami terminalu), instalację uziemiającą metanowiec i rurociągi przesyłowe, zdalnie sterowaną stałą instalację gaśniczą, oświetlenie, ostrzegawcze światła nawigacyjne, system łączności statek – przystań przeładunkowa, instalacje i urządzenia elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym i iskrobezpiecznym.
WARSZTATY Stanisław Trzop, 27
6.0.ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG
c.d.
2. obrotnicy statków (w rejonie przystani przeładunkowej, 3. falochronów, w przypadku usytuowania przystani przeładunkowej na otwartym morzu 4. systemu rurociągów przesyłowych, 5. naziemnych lub częściowo podziemnych kriogenicznych zbiorników magazynowych LNG, 6. instalacji odparowania (regazyfikacji) skroplonego gazu LNG, 7. stacji kompresorów, 8. pomp LNG, WARSZTATY Stanisław Trzop, 28
6.ELEMENTY
SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG
c.d.
9. instalacji wody przeciwpożarowej oraz wody zasilającej odparowywacze, 10. instalacji skroplonego azotu, 11. systemu nawaniania gazu i pomiaru przepływu, 12. systemu sterowania terminalem i systemu monitorowania, 13. systemu zabezpieczania przeciwpożarowego terminalu, 14. laboratorium kontrolnego, 15. budynków administracyjnych, 16. zaplecza technicznego terminalu, WARSZTATY Stanisław Trzop, 29
6.0.ELEMENTY SKŁADOWE TERMINALA IMPORTOWEGO LNG c.d. 17. biura urzędu celnego, 18. biura Straży Granicznej, 19. instalacji do wykorzystania zimna , 20. instalacji do utylizacji odparowanego ze zbiorników i instalacji załadunku i rozładunku LNG, 21. układu dróg wewnętrznych terminalu, 22. gazociągu łączącego terminal z krajową siecią przesyłową i odbiorcami lokalnymi z terminalu.
WARSZTATY Stanisław 30
6.1.OBROTNICA
6.2.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW WARSZTATY Stanisław Trzop, 32
6.3.ZBIORNIK LNG
WARSZTATY Stanisław Trzop, 33
6.4.Open Rack Seawater Vaporizer
6.5.REGAZYFIKATORY TYPU SCV
6.7.RAMIONA WYŁADOWCZE
7.0.Przykład terminala importowego
• • • Roczna zdolność przesyłowa terminalu : …………….m3 gazu rocznie.
Nominalna zdolność przesyłowa terminalu: …… m3/h.
Docelowe wartości:
•
7.1.DANE LICZBOWE DOTYCZĄCE WYBRANEGO TERMINALU LNG cd.:
• Pojemność zbiorników LNG ogółem: ….. m3.
• Elastyczność dla nominalnej zdolności przesyłowej: 115% • Terminal ma umożliwić przyjmowanie statków o pojemności od np..40 000 do 200 000 m3.
8. Wariantowe lokalizacje terminala LNG w RP
• • Wybór miejsca położenia terminalu poprzedzają analizy i studia koncepcyjne Oprócz analizy kosztów i opłacalności ekonomicznej, długotrwałych zobowiązań kontraktowych zapewniających stałe w sposób niezawodny dostawy LNG, podstawowymi determinantami wyboru miejsca terminalu są: Stanisław Trzop, WARSZTATY 41
8.0.Wariantowe lokalizacje terminala LNG w RP c.d.
– odpowiednie właściwości toru morskiego dla przewidywanych wielkości gazowców o maksymalnej ekonomicznie opłacalnej pojemności, – warunki nawigacji na podejściach do portu, – warunki metrologiczne, widoczność, zlodowacenie, pływy itp.
WARSZTATY Stanisław Trzop, 42
8.0. Wariantowe lokalizacje terminala LNG w RP c.d.
– możliwość usytuowania mola wymaganych wymiarów, – wolny teren pod terminal – właściwości geologiczno-sejsmiczne terenu, – możliwości otrzymania decyzji o ustaleniu warunków zabudowy i zagospodarowania terenu oraz pozwolenia na budowę WARSZTATY 43 Stanisław Trzop,
8.1.LOKALIZACJA TERMINALU LNG
• • Lokalizacja terminali LNG wymaga głębokich studiów i analiz różnych czynników dla zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania terminali. Terminale winny być zlokalizowane tak, aby nie zagrażały okolicznym mieszkańcom oraz nie były zbytnio narażone na działanie ruchów tektonicznych, czynników atmosferycznych takich jak silne wiatry czy powodzie WARSZTATY Stanisław Trzop, 44
8.2.PRACE POPRZEDZAJĄCE PODJĘCIE DECYZJI O LNG
1. Studium lokalizacyjne obejmuje kompleksową analizę całego wybrzeża CCpolskiego pod kątem możliwego zlokalizowania Morskiego Terminalu LNG, 2. Koncepcja Terminalu LNG zawierająca wariantowe zagospodarowanie wraz z włączeniem do krajowej sieci przesyłowej,
8.2.PRACE POPRZEDZAJĄCE PODJĘCIE DECYZJI O LNG c.d.
3. Studium ochrony środowiska zawierające analizy i uwarunkowania oraz wnioski dotyczące wariantów lokalizacyjnych, 4. Wstępne studium wykonalności 5. Studium oceny oddziaływania na środowisko dotyczące Kawernowego Podziemnego Magazynu Gazu w Mechelinkach i połączenia z terminalem rozładowczym,
8.3.. LOKALIZACJA TERMINALU LNG
C.D.
• Na polskim wybrzeżu morskim jako miejsca lokalizacji portów rozładowczych brane były pod uwagę do dalszych analiz: – Świnoujście, – Gdańsk – Szczecin Stanisław Trzop, WARSZTATY 47
8.4.LOKALIZACJA TERMINALU LNG
• Przykładowa lokalizacja w Świnoujściu WARSZTATY Stanisław Trzop, 48
LOKALIZACJA TERMINALU LNG
Przykład lokalizacji terminalu LNG w Porcie Północnym
WARSZTATY Stanisław Trzop, Rafał Bociurko 49
LOKALIZACJA TERMINALU LNG
Przykład lokalizacji terminalu LNG w Porcie Północnym
WARSZTATY Stanisław Trzop, Rafał Bociurko 50
LOKALIZACJA TERMINALU LNG
• Ważnym determinantem lokalizacyjnym jest przychylność społeczna, zaangażowanie się władz lokalnych w procesy wprowadzania inwestycji w miejscowe plany zagospodarowania przestrzennego i wydania decyzji lokalizacyjnej oraz decyzji zezwalającej na budowę terminala. Stanisław Trzop, WARSZTATY 51
WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW • Podstawowe urządzenia rozładowcze do wymiarowania , to: – nadbrzeże pomostowe (molo), – ilość stanowisk i ramion rozładowczych, – przepustowość rurociągów odbiorczych – przepustowość rurociągów powrotnych produktu i oparów – ilość i wielkość sprężarek do przemieszczenia gazu w kierunku statku WARSZTATY Stanisław Trzop, 52
9.0.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW
Pirs
WARSZTATY Stanisław Trzop, 53
9.1.WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW
Pirs
WARSZTATY Stanisław Trzop, 54
WYMIAROWANIE MOLA I URZADZEŃ ROZŁADUNKU Z METANOWCÓW
Fundamenty i orurowanie
WARSZTATY Stanisław Trzop, 55
Terminal odbiorczy-Marmara Eregelisy
TERMINAL ODBIORCZY LNG W TURCJI
WARSZTATY Stanisław Trzop, Rafał Bociurko 57
10.0.Plan zagospodarowania terminala LNG (strefy zagrożenia wybuchem)
WARSZTATY Stanisław Trzop, 58