Модульные установки СПГ на раме

Переход к модульным LNG-установкам

Десять лет назад строительство LNG-установки означало расчистку большой площадки, заливку бетонных фундаментов и проведение строительно-монтажных работ на площадке в течение двух–трёх лет. Сегодня всё больше компаний в отрасли выбирают иной подход. Стационарные LNG-установки на раме — когда вся установка сжижения изготавливается на заводе, доставляется на площадку и монтируется болтовым соединением — перешли от нишевого решения к основному варианту.

Причина несложна. Традиционные проекты строительства СПГ с использованием классических методов возведения на месте сталкиваются с превышением бюджета, задержками в графике и нехваткой рабочей силы. Модульный подход решает все три проблемы. Перенос изготовления оборудования за пределы строительной площадки в контролируемые производственные условия позволяет командам проекта добиться предсказуемости, высокого качества и ускорения работ. Для удалённых газовых месторождений, «заброшенных» активов и рынков, которым требуется СПГ в кратчайшие сроки, установки на базе блок-контейнеров зачастую являются единственным практичным решением.

Как выглядит установка СПГ на базе блок-контейнеров

Установка СПГ на базе блок-контейнеров — это не отдельный агрегат, а интегрированная система, смонтированная на стальных рамах, предназначенных для транспортировки. Типичная конфигурация включает предварительную очистку исходного газа (обессеривание аминами, осушка, удаление ртути), процесс сжижения (обычно с использованием азотного экспандера или цикла смешанного хладагента), хранение и погрузку.

Модульный подход к проектированию предполагает разделение завода на транспортируемые модули, каждый из которых имеет размеры, соответствующие ограничениям на перевозку — как правило, 40 футов в длину, 10 футов в ширину и 10 футов в высоту для наземной транспортировки или большие габариты для морских перевозок . Модули поставляются на площадку с уже установленными и протестированными трубопроводами, приборами контроля и электропроводкой. Объем работ на площадке сводится к подготовке фундамента, установке модулей и их взаимному подключению. Один передвижной завод производительностью 100 000 Нм³/сутки в провинции Сычуань был введен в эксплуатацию менее чем за шесть месяцев после доставки модулей — срок, который был бы невозможен при традиционном строительстве.

Преимущества в стоимости и сроках, которые действительно имеют значение

Цифры говорят сами за себя. Модульное строительство позволяет сократить общий срок реализации проекта на 15–25 % по сравнению с традиционными методами. Для типичного небольшого СПГ-проекта это означает сжатие графика на шесть–двенадцать месяцев, что обеспечивает более ранний выход на доходы и сокращение периодов финансирования.

Экономия затрат достигается за счет нескольких факторов. Стоимость рабочей силы на заводе-изготовителе обычно ниже, чем на строительной площадке, особенно с учетом инфраструктуры, необходимой для обеспечения удаленного строительного лагеря . Производительность в контролируемой заводской среде выше — отсутствуют задержки из-за погодных условий, проблемы с размещением материалов и нехватка квалифицированных рабочих. . Качество выше, поскольку одна и та же бригада многократно изготавливает одни и те же модули, накапливая опыт и эффективность, недостижимую для бригад, работающих на площадке.

Один оператор в сланцевом месторождении Игл-Форд проанализировал оба подхода для завода по производству СПГ мощностью 50 000 галлонов в сутки. Модульный вариант оказался на 18 % дешевле по общей стоимости монтажа и позволил запустить производство на шесть месяцев раньше. Решение было очевидным.

Области, где модульные установки на рамах показывают наилучшие результаты — и где они неэффективны

Скользящие (навесные) установки особенно эффективны в определенных сценариях. Идеальными являются удаленные местности с ограниченной инфраструктурой — нет необходимости размещать и обеспечивать крупную строительную бригаду в течение двух лет. Газовые месторождения, не связанные с транспортной инфраструктурой и подвергающиеся сжиганию в факелах, становятся коммерчески выгодными. Временные или пилотные проекты выигрывают от возможности переместить установку на другую площадку по завершении первого проекта. .

Однако модульное исполнение не всегда является решением. Для очень крупных базовых СПГ-комплексов — мощностью 5 млн тонн в год и выше — экономия за счет масштаба делает более предпочтительным традиционное («стационарное») строительство на месте. Модули оказались бы слишком громоздкими для транспортировки, а преимущество в затратах на рабочую силу при реализации одного крупного проекта на площадке перевешивает повышение производительности, достигаемое за счет изготовления оборудования на заводе.

Существует также ограничение, связанное с транспортировкой. Модули должны помещаться в доступный габарит для перевозки. Это означает, что некоторые установки — в частности, крупные колонны фракционирования или криогенные холодильные блоки — могут потребовать разделения на несколько модулей и последующей сборки на месте, что повышает сложность проекта. Группа проекта в Западной Австралии усвоила этот урок, когда модуль криогенного холодильного блока прибыл на 6 дюймов шире, чем позволял транспортный коридор. В качестве решения пришлось закрыть дороги, привлечь полицейское сопровождение и понести перерасход средств в шестизначной сумме.

Выбор технологий для малых СПГ-установок

Сам процесс сжижения различается в установках, смонтированных на рамах (скид-установках), однако в сегменте малых СПГ-установок доминируют два цикла.

Циклы с азотным детандером пользуются популярностью благодаря своей простоте и эксплуатационной гибкости азот сжимается, охлаждается и расширяется для получения холода, после чего циркулирует по замкнутому циклу. Цикл является негорючим, что упрощает системы безопасности, а также хорошо переносит изменения состава исходного газа. Недостаток? Эффективность. Циклы с азотным расширением потребляют больше энергии на единицу производимого СПГ по сравнению с системами с смешанным хладагентом.

Циклы со смешанным хладагентом — в частности, цикл с единым смешанным хладагентом (SMR) — обеспечивают более высокую термодинамическую эффективность . Использование смеси углеводородов и азота позволяет хладагенту точнее соответствовать кривой охлаждения природного газа, снижая потери эксергии. Взамен возрастает сложность: состав хладагента необходимо тщательно контролировать, а система менее устойчива к колебаниям состава исходного газа.

Для большинства блочно-модульных установок мощностью от 10 000 до 100 000 Нм³/сутки циклы с азотным расширением являются стандартным решением. Они проще в эксплуатации, легче поддаются управлению и лучше адаптированы к реалиям эксплуатации на удалённых объектах и при работе с менее опытными бригадами.

Проектирование и изготовление блок-модуля: Дьявол кроется в деталях

Здесь начинается самое важное. Качество изготовления блок-модуля СПГ определяет его эксплуатационные характеристики. При анализе напряжений трубопроводов необходимо учитывать нагрузки, возникающие при транспортировке, а не только эксплуатационные условия. Контрольно-измерительные приборы должны выдерживать вибрации при перевозке по дороге. Электропроводка должна быть проложена таким образом, чтобы избежать повреждений при подъёме и установке модуля.

Лучшие изготовители блок-модулей изначально проектируют их с учётом транспортировки. Это означает, что на этапе проектирования учитываются распределение массы модуля для подъёма краном, конструкционное усиление для перевозки по дороге, а также точки доступа для монтажа на месте. Предпусковые испытания на заводе-изготовителе — ещё один фактор, отличающий высококачественные решения: блок-модуль, поставляемый с уже откалиброванными приборами и проверенными контурами управления, позволяет сэкономить недели времени на пусконаладочные работы на объекте.

В одном проекте в Пермском бассейне для идентичных блоков использовались два разных изготовителя. Один блок поступил с полностью предварительно откалиброванными и задокументированными приборами; другой — с оголёнными проводами, неподписанными кабелями и приборами, требующими полной повторной калибровки. Первый завод был запущен в эксплуатацию за три недели, второй — за десять. Разница в стоимости изготовления составила менее 5 %, тогда как разница во времени ввода в эксплуатацию оказалась колоссальной.

Почему качество изготовления определяет успех проекта

Установки СПГ на блоках сокращают сроки реализации проекта за счёт переноса работ на территорию завода-изготовителя, однако такое сокращение возможно только при условии качественного выполнения работ вне площадки. Блок, требующий значительного объёма доработки на месте, сводит на нет преимущества модульного подхода. Плохая сварка, несоосность фланцев или неправильное подключение приборов обходятся не только в деньги — они «съедают» те самые временные преимущества, которые изначально делали модульный подход привлекательным.

Для заказчиков проектов, оценивающих решения в блочно-модульном исполнении, репутация изготовителя имеет большее значение, чем название лицензиара технологии. Проверенный изготовитель с жестким контролем качества, опытным управлением проектами и историей своевременной поставки снижает риски проекта такими способами, которые никакая инженерная работа не в состоянии заменить. Такие компании, как GreenFir, выстроили свою репутацию именно на такой надежности исполнения — поставляя блочно-модульное газоперерабатывающее оборудование, которое прибывает на площадку полностью готовым к эксплуатации, с минимальными доработками на месте и предсказуемыми сроками пуска.