Технико-экономическая характеристика систем СПГ

В расчетах, определяющих экономику систем СПГ, должны учитываться затраты на строительство завода для сжижения природного газа, затраты на производство СПГ и перекачку его на танкер-метановоз, стоимость морского транспорта и стоимость приема и регазификации СПГ.

В цену газа, подаваемого на завод для сжижения, входят затраты на разведочные работы, бурение и заканчивание скважин, добычу газа, сбор его на промысле, подготовку, перекачку по трубопроводу и компримирование для подачи на завод с оптимальным для сжижения давлением.

Связанные с производством СПГ расходы включают такие статьи, как очистка газа для сжижения, собственно сжижение, хранение и перекачка СПГ на судно: сюда же относится часть затрат на портовые сооружения.

После добавления затрат на океанский транспорт последними статьями расходов, из которых складывается цена газа, являются затраты на прием и регазификацию СПГ. И эти затраты будут включать часть стоимости связанных с ними портовых сооружений. Кроме того, к стоимости газа могут быть добавлены расходы, связанные с замером газа, регулированием его количества и одоризацией перед сдачей газа трубопроводной или газораспределительной компании.

В расчетах должно быть также учтено сокращение объема добытого газа за счет отбора на собственные нужды предприятий, связанных с транспортом и производством СПГ и потерь на пути к рынку сбыта. Наконец, цена газа будет зависеть от ряда экономических показателей, в значительной мере определяемых капитальными и эксплуатационными затратами и отражающих амортизацию, проценты на капитал и возврат капиталовложений.

При проектировании систем СПГ определяющим фактором является их надежность. Необходимо также, чтобы минимизация капитальных затрат не влияла отрицательно на эксплуатационные расходы, так как системы проектируют и сооружают для длительной непрерывной работы.

В пределах комплекса сжижения все расходы можно разделить на четыре основные статьи:

Различные системы, использующиеся для сжижения, с точки зрения затрат не очень различаются. Системы, использующие классические каскадные циклы, характеризуются несколько большими капитальными затратами, чем использующие новый каскадный цикл со смешанным хладагентом. Хотя на холодильную камеру может приходиться менее 20% затрат на весь завод, ее конструкция оказывает большое влияние на распределение остальных расходов.

Расходы на первичный источник энергии и компрессорные агрегаты, перекачивающие хладагенты на заводе, являются также крупными статьями капитальных затрат. Для сжижения 1 млн.м3/сутки газа, поступающего с давлением 45-52 кг/см2, нужна обычно мощность от 14 до 18 тыс.л.с. Для привода осевых и центробежных компрессоров применяют паровые и газовые турбины с котлами-утилизаторами отходящего тепла.

Важной статьей расходов являются расходы на систему охлаждающей воды. Для завода СПГ производительностью 28 млн.м3/сутки нужна система охлаждающей воды производительностью 2-4 тыс.м3/мин. Если той же мощности завод работает только на паровых турбинах, то потребуются установки умягчения воды производительностью 4 тыс.м3/сутки для подпитки котлов.

Перед сжижением газ очищают, осушают и доводят до кондиции, обычно с использованием молекулярных сит. Содержание углекислого газа снижают до 1·10-4 или даже меньше, воды — до точки росы около –75°С, сероводорода — до 1·10-6.

Потребность в емкости резервуарного парка для СПГ обычно определяется расхождением между непрерывным характером производства СПГ и периодическим характером его отгрузки на суда-газовозы. Объем резервуарного парка не должен быть слишком мал, чтобы не было простоев завода и танкеров, и в то же время не должен быть слишком большим, так как это приведет к излишним затратам.

Резервуары обычно изготавливают из 9-процентной никелевой стали или с внутренней оболочкой из алюминия или из предварительно напряженного железобетона. Трубопроводы для СПГ и паров обычно выполняют из нержавеющей стали марки 304 или алюминиевого сплава 6061, а задвижки, насосы и вентиляторы для паров СПГ из стальных отливок или алюминия. Трубопроводы, задвижки и насосы обычно изолируют пенополиуретаном или кожухом с вакуумом в межтрубном пространстве.

Подключения к судну обычно осуществляются шарнирными рукавами, часто без теплоизоляции. Рукава как для жидкости, так и для паров обычно закрепляются на платформе, размещенной в конце пирса, на одном уровне с палубой судна-метановоза.

Распределение капитальных и эксплуатационных расходов на заводе СПГ в Арзеве
Объект Доля общих расходов, %
капитальных эксплуатационных
Установки подготовки газа 5 8
Установки сжижения (3) 35 34
Вспомогательные установки 5 7
Энергостанция 15 11
Системы воздухо- и водоснабжения, перекачки морской воды и т.д 5 8
Хранилища и оборудование налива СПГ в танкеры 21 14
Обвязочные трубопроводы и электрические кабели 10 4
Дороги, жилые и административные помещения и т.д. 4 14

Суммарные затраты на строительство СПГ-завода в Арзеве (Arzew LNG, Алжир) составили 60,5 млн. долларов.

СПГ-завод в Алжире (Arzew LNG)Источник фото: arabianoilandgas.com

Процентное распределение капитальных затрат на материалы и оборудование на заводе СПГ в Арзеве по типам оборудования приведено ниже.

Материалы и оборудование Капитальные затраты, %
Паровые котлы 5,7
Теплообменники 6,3
Насосы и электродвигатели 2,4
Турбины и компрессоры 8,2
Электрогенераторы 6,3
Хранилища СПГ 3,8
Емкости и колонны 3,5
Обвязочные трубопроводы 23,5
Теплоизоляция 10,0
Железобетонные структуры 13,0
Приборное оснащение 5,0
Здания 4,2
Стальные структуры 1,8
Разное 6,3

Для повышения эффективности использования природного газа на собственные нужды на заводах СПГ и регазификационных установках необходимо использовать наиболее оптимальные технологические схемы, так как собственное потребление газа достаточно велико.

Независимо от того, какой конструкции СПГ-танкеры (мембранного или полумембранного типа, или с самонесущими танками) основным фактором, влияющим на стоимость перевозки, является расстояние.

Чем меньше судов обслуживают перевозки, тем экономичнее будет система. Однако капитальные затраты на танкеры не прямо пропорциональны их емкости, в то время как для эксплуатационных затрат сохраняется почти прямо пропорциональная зависимость.

На приемном конце трассы перевозок СПГ необходимо построить причальные сооружения для танкеров, разгрузочные устройства с рукавами для возврата паров, резервуарный парк, трубопроводы для перекачки СПГ и испарительные установки. Часто на регазификационных установках необходимо замерять регазифицированный СПГ, осуществлять сложное регулирование давления и одоризовать газ.

Наиболее простыми и дешевыми по эксплуатационным расходам являются открытые или панельного типа регазификаторы, использующие для подогрева СПГ морскую или речную воду. Однако такие регазификаторы являются и самыми дорогими. Их целесообразно применять для регазификаши СПГ в период основного, а не пикового газоснабжения. В некоторых случаях возникает необходимость в использовании огневых подогревателей.

В качестве резервных или дополнительных на базах, обеспечивающих основное газоснабжение, применяются регазификаторы других типов. Наибольшее распространение в таких случаях нашли регазификаторы подводного горения, но применяются также и огневые (беспламенного горения) и промежуточного типа жидкостные подогреватели. В большинстве случаев испарение происходит с пригодным для трубопровода давлением образующегося газа – до 84 кг/см2, с температурой газа –1°С и выше.

Источник: «Производство и использование сжиженных газов за рубежом (Обзор зарубежной литературы)» (Москва, ВНИИОЭНГ, 1974)