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浮式LNG接收终端技术解析
中山大学学报论丛,2007年第27卷第2期SUNYATSENUNIVERSITYFORUM,Vol127 No12 2007
浮式LNG接收终端技术与应用
3
侯建国,黄 群,诸 良
（中海石油天然气及发电有限责任公司,北京100027摘 要:
对近海浮式LNG接收终端从概念、发展状况、分类设计较系统地介绍,阐述了与陆地LNG接收站的不同特点FSRU项目情况。
浮式LNG接收终端对我国LNG关键词:
LNG;接收终端;浮式;;G中图分类号:
TE8:
:
100721792（20070220047208
近年来,LNG的发展速率非常快。
根据IGU（InternationalGasUnion和WGC（WorldGasWGC网站的报道,液化天然气的发展速率比其他燃料快两倍多,全球贸易非常活跃,2005年约114×108t。
LNG接收终端得到了快速发展,据《Encyclo2pediaofLNG2005》报道,到2005年底,全球已建成52个LNG接收站（2003的统计数据为38个,LNG接收站得到了越来越多的关注,特别是其安全性,人们需要但又视其为“危险装置”,这就要求提供新的、更加安全、更加合理的LNG接收终端。
借鉴海上油气田的成功经验,建设近海接收站的想法就提出来了。
据英国《近海工程师》杂志2000年11月刊报道,意大利船级社进行的一项研究得出结论,液化天然气浮式接收储存终端是经济可行的。
此项研究工作表明,浮式储存与再气化装置较常规陆上终端具有多种优点,特别是对环境敏感地区或人口稠密地区。
据2005版《PetroleumEconomistWorldLNGMap》详细报道了将于2008/9年投产的8个海上LNG接收终端。
全美国已经建有6个LNG接收站,虽然几经扩建,预测至少需要再建约30个接收终端才能满足北美天然气市场,海上接收终端也成为考虑的方向之一。
2005年4月,Excelerate公司宣布,世界上第一个海上LNG接收气化装置完成试运转,开始商业运营
[1],拉开了海上浮式LNG接收终端的建设序幕。
海上浮式LNG接收再气化终端从概念设计终于成为现实,对LNG接收站的发展和建设具有划时代的意义,开创了LNG技术的新时
代。
一、海上LNG接收终端种类
从LNG接收终端所处的位置来看,LNG接收站可分为两类,一类是陆地式,即传统的LNG接收站;一类是近海离岸式接收终端,即海上LNG接收站终端。
海上接收站可分为几种形式:
（1浮式LNG储存再气化装置（FloatingStorageandRe2gasificationUnit,FSRU;
（2浮式LNG气化装置（FloatingRe2gasificationUnit,FRU,快速气化,与地下储气库联3收稿日期:
2006-11-20
作者简介:
侯建国（1970-,男,四川营山人,中海石油天然气及发电有限责任公司高级工程师,博
士;E2mail:
houjg@cnooc1com1cn。
用;
（3LNG穿梭船（LNGShuttleandRegasVessel,SRV;包括水下或外转塔式系锚系统;（4重力基础结构（GravityBasedStructure,GBS
（5平台式LNG接收终端（PlatformBasedImportTerminal,PBIT
FSRU是浮式接收储存和再气化装置,其外形类似于LNG运输船,具有储存和再气化LNG的功能。
FRSU与FRU相比,FRU没有储存功能,它是利用在LNG运输船上安装气化设施,用海底管线上岸。
目前,FSRU成为浮式接收站的主要方式,。
SRV是FSRU的备选方法,与FRU非常类似,利用安装在辅助甲板/船头的再气化装置直接气化LNG船靠近或安全连接到海底浮标,连接之后,LNG立管,LNG
[2-3]。
类似平台不能承受LNG船的载荷,,可以与陆地上的大型地下储气库集成一体使用。
GBS形式的海上接收终端是一个座落在海底的混凝土或钢制矩形（或几个沉箱式结构。
对于预应力混凝土结构的GBS型LNG接收终端,具有重量轻,在低温下具有优良的性能和长久耐用性能等特点,已在英国、墨西哥、美国、加拿大和澳大利亚等国得到应用,成为仅次于陆地LNG接收终端的应用方式,但其它成本比FSRU、FRU和SRV高很多。
下面主要讨论浮式LNG接收及气化终端,即FSRU。
二、浮式LNG接收终端（FSRU发展状况和特点
（一FSRU发展状况
对于传统的LNG运输船,可以与FSRU采用并靠或旁靠（Side2by2side方式卸货。
用串靠或尾靠（Tandemtransfer方式的也可以,且适用条件更广,可在较恶劣的条件下卸载。
对于陆上终端和GBSs来说,FSRU非常具有成本优势。
由于LNG是资金密集型的工业,FSRU和SRV能显著降低成本。
国外的研究表明
[4],就一般而言,不同的接收终端的成本如图
1所示。
图1 几种LNG接收站终端的成本比较
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（二FSRU的特点
FSRU特别适合对气价承受力非常好、急需尽早供气的高端市场。
而这些市场,可以在传统的LNG接收站建立以前用FSRU供气,然后这个FSRU可以被拖到类似的地方再用。
它也适合于短期供气的市场。
浮式LNG接收终端广泛集成已被证实的技术,如石油天然气工业中广泛使用的海洋船舶、储罐、气化、装卸船等技术。
浮式LNG储存与再气化装置较常规陆上LNG终端具有许多特点[5-7]:
（1特别适合于环境敏感地区或人口稠密地区,（2它能够接收更大容量LNG运输船,。
（3与陆上LNG接收站相比,浮式LNG（如开方、填方等、不需要建设码头/防波堤,也没有航道（4建设周期较短,,简化了土地征用及政府审批手续,提高了当地居民对,
（5,确保陆域财产/生命安全,方便选址和搬迁,可采用灵,为环境友好型工程。
但是,FSRU在以下方面仍存在挑战[8]:
（1大型LNG运输船选择旁靠方式卸载LNG时,虽然在石油工业中经常采用这种方式,但仍然存在风险因素;
（2如果危险情况发生时,由于在海上,紧急疏散的难度会增大很多;
（3FSRU扩容能力较差。
虽可选择再建一个FSRU,导致投资增加。
（三FSRU建造方式
对FSRU而言,有两种方式,一种是新建,一种是旧LNG运输船改建。
上文提到的世界上第一个FSRU就是属于新建,其采用Excelerate能源公司的专有“能桥”技术。
新建FSRU,可有三种不同的储罐形式:
（1Moss型球体储罐,其特点是甲板面积受限,船体空间利用率低;
（2SPB方体储罐,其特点是充足的甲板面积,可解决各种液位晃动载荷问题,制造工艺简单,周期短,便于操作/维护;
（3薄膜方体储罐,需解决晃动载荷问题,有一定的制造工艺难度。
图2世界上新建的
第一个浮式接收终端[9]。
图3～4为其他的FSRU三维效果图。
新建一艘FSRU比FPSO还简
单,其上部设施比常规的FPSO设施少/简单,单点系泊系统也比FPSO简单,船体结构没有自航系统,储罐结构制造工艺设备与传统造船相同,仅用的材料不同。
以一艘现存的LNG运输船进行改造,可将其改建成FSRU,用海底管线将气化后的天然气输送上岸,供用户使用。
也可将其改变成浮式电站FPGP（FloatingPowerStationforPowerEx2port,用海底高压电缆把电能输送到陆地。
改建将以最少改型为设计思想,尽可能地利用现存设备,并使系统最简单,满足可行性、可用性和安全性。
使用20年的LNG运输船到LNG新运输船都可以作为改建的对象。
根据一定的用户规模,如能找到合适的旧船,其成本上有很大的竞争力。
根据需要使用的年限要求,进行设计后改建后的FSRU,经船级社严格认证后,可完全能达到设计要求。
2006年1月18日,GolarLNG有限公司宣布,以LNG运输船改建成FSRU的合同正式签订,整个改建工作将于2007年第二季度完成,将成为世界上第一个改建的FSRU,它是钢体单壳船,Moss储罐在船的中部,再气化装置在船的前部,控制中心、共用
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设施和船员生活设施在FSRU的尾部,采用并靠方式卸载LNG,用海底管线,输送压力815MPa,大约每年能输送2715亿m3的天然气,即每年约200万t
。
图2 世界上新建的第一个浮式LNG接收终端
目前,世界上主要有以下公司能提供FSRU技术或服务:
SBM、ABB、FMC、DNV、Knut2senOASShippingAS、AerationIndustries国际公司、AdvancedProductionandLoading公司、AkerKvanerner公司、Broadwater公司、GolarLNG公司和MustangEngineering’sMidstream集团等。
改建FSRU,应主要遵循以下规范和要求:
・DNVRulesforClassificationofShips;
・IMOIGCCode1993—InternationalCodefortheConstructionandEquipmentofShipsCarryingLiquefiedGasesinBulk;
・SOLAS—InternationalConversionforSafetyofLivesAtSea;
・ICLL—InternationalConventionofLoadL
ines
图3 GolarLNGFSRU三维效果图
05
图4waterFSRU三维效果图
FSRU的构成
使用FSRU,。
要满足不间断供气,必须选择系泊位置和考虑当地的极端气象条件[10]
。
（一适用FSRU的海域条件
（1水深条件。
最小水深在20～50m,可到200m水深,距岸线有一定的距离;（2满足单点系泊有效作业半径和安全距离要求;
（3需考虑海底、相邻结构物的关系。
（二FSRU的基本参数对于新建的FSRU,可以根据需要的条件进行设计建造,完全可以满足用户的要求。
但对于改建,由于选定旧船的限制,有很多参数就受到限制,比如存储能力等。
为便于参考,下面给出Golar公司改建的FSRU的参数,表1是对应的FRSU使用的极限环境条件参数。
・船型:
现有的一艘LNGMoss运输船
・船主:
GolarLNG
・船制造年代:
1981
・容积:
129000m3（在-163℃,100%装载
・船长:
289m
・型宽:
4416m
・型深:
2510m
・吃水深度:
1114m
表1 Golar公司给出的极限环境参数
条件
波浪（m水流（m/s风（m/sFSRU生存极限
8100110030100LNG运输船连接卸载极限条件2150017515100实际上,FSRU的储存能力可从几万到几十万m3,可在墨西哥海湾飓风条件下使用。
其船体总长可到340m左右、垂线间长可到320多m,型宽约60m、船中型深约34m左右,设计
15
吃水可到14m左右,强肋骨间距约314m。
（三FSRU的总体布置（四FSRU的组成2.卸料系统52图5为SBM集团的SPB储罐型的FSRU总体布置图,图6为Gloar公司Moss船改造成的FSRU的总体布置。
图5 SBM集团的FSRU的气化设施和总体布置图6 Golar公司Moss船改建的FSRU总体布置图FSRU除了适用海上的特点之外,与传统的LNG接收站的功能非常类似,其组成也很类似。
对于新建的FSRU,完全可以根据需要设计建造（本文主要针对改建而言,所用参数与上文Golar公司的FSRU匹配。
但不论对于哪种方式,FSRU基本上包括以下组成部分:
1.塔式系泊系统塔式系泊系统与FSRU的前部相连,提供固定、无旋转的结构以支持锚链、柔性立管和控制电缆等。
允许FSRU绕着此单点进行360°。
有内转塔式单点系泊和外转塔式单点系泊。
旋转此外,也可采用立管式单点系泊等。
另外,还包括LNG运输船并靠卸载时的系泊系统。
并靠时,FSRU使用标准的卸料系统,3根16”的卸料臂,2根用于液体,1根用于气体3返回。
一般来说,对于13万m的LNG运输船,仅卸料需要16h,如包括靠泊、卸料、离开
泊位等时间大约24h。
3.LNG储存、气化及外输系统LNG储存在FSRU上的LNG储罐内,与传统的接收终端类似,气化外输系统主要包括增压泵、气化器及计量系统等。
在气化前,增压泵将压力增加到9MPa左右,然后气化,计量后通过气体旋转通道和柔性立管送到海底管线。
对于Moss储罐,蒸发率大约为0125%,把这些BOG气体收集起来,一般将其用于燃料,用于蒸汽发电。
FSRU一般比LNG运输船压力高,避免安装不必要的BOG处理设备。
计量系统一般在船甲板的前部。
4.船上发电系统改建船上现有的设备将用于在船上发电。
一般来说,船上有两台蒸汽驱动的透平发电机,将新添一台6MW的透平发电机。
同时,还新增两台柴油发电机。
一般说来,锅炉全部用吸入的BOG气体做燃料,有时也增加一个LNG气化器来提供所燃料用天然气。
对于Golar公司改建的第一个FSRU,其主要设备如表2所示。
与陆地LNG接收站一样,也应考虑LNG以液态形式外输,如槽车运输等。
对于FSRU来说,可考虑小型船槽船（班轮运输,上岸后用槽车运输到卫星站,气化后给用户使用。
由于FSRU型深比一般的槽船大很多,高度相差很大,并且FSRU上空间非常有限,不能再设装[11,12]车位和吊车等。
为解决此问题,开发了一套柔性LNG转移系统。
详情请参阅文献。
结合实例和数据,本文较详细地介绍了浮式LNG接收终端的概念、发展状况、分类、特点、组成、建造、系泊等问题。
经过多年来的发展,浮式LNG接收终端已从概念设计走向了53表2 Golar公司第一个改建的FSRU主要设备表（气化能力为240t/h,年外输2715亿m3设备名称设备数量522121211234主要参数3罐内潜液泵喷淋系统泵HP压缩机LP压缩机1100m/h350m/h,50mth27000m/h6700m/h33LNG蒸汽加热器LNG气化器LNG卸料臂2200MJ/h（7000kg/hVapor7500MJ/h（8800kg/hLNG16”16”3蒸汽回气臂惰性气体氮气5000m/h60Nm/h33LNG增压泵267m/h,1980mlcLNG外出气化器80000～150000kg/h四、FSRU上液态天然气的外输系统五、结论
工程实际应用。
因其不同于传统的接收终端的特点,相信会在中国得到应用,从而推动中国LNG产业的发展。
参考文献:
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