Relikvefakation på VLGC'er: Hold Gassen Flydende

Transport af store mængder flydende gas, som for eksempel Propan og Butan, over lange afstande til søs stiller store krav til teknologien ombord. En af de mest kritiske processer er

relikvefakation, som sikrer, at lasten forbliver i sin flydende tilstand under hele rejsen. Uden effektiv relikvefakation ville en betydelig del af den værdifulde last fordampe – et fænomen kendt som 'boil-off gas' – hvilket ville føre til tab af produkt og potentielt usikre forhold ombord.

Relikvefakation er i sin grundform processen at omdanne gas tilbage til væske. Når det kommer til flydende gaslaster på skibe som Very Large Gas Carriers (VLGC'er), sker dette for at håndtere den gas, der naturligt fordamper fra lasttankene på grund af varmetilførsel fra omgivelserne. Selvom lasttankene er isolerede, er det umuligt at forhindre al varmetilførsel. Denne varme får en lille del af den flydende last til at koge og blive til damp, eller boil-off gas (BOG).

Hvorfor er Relikvefakation Nødvendig?

Hovedformålet med et relikvefaktionsanlæg ombord på en gastanker er at minimere tabet af last forårsaget af fordampning. Ved at indfange boil-off gassen og omdanne den til væske igen, kan den returneres til lasttankene. Dette har flere vigtige fordele:

• Bevaring af last: Det mest åbenlyse er at forhindre tab af det dyre produkt.
• Trykkontrol: Fordampning øger trykket i lasttankene. Relikvefakation fjerner dampen og hjælper med at opretholde et stabilt og sikkert tryk.
• Temperaturkontrol: Fordampningsprocessen fjerker varme fra lasten (ligesom sved køler huden), men ved at fjerne dampen og kondensere den, kan man mere aktivt styre lastens temperatur.
• Miljøhensyn: At forhindre udslip af boil-off gas til atmosfæren bidrager til at reducere udledningen af drivhusgasser.

Det Grundlæggende Princip: En Kølecyklus

Relikvefaktionsanlægget fungerer i princippet som et stort kølesystem, der udnytter lasten selv som kølemiddel. Den grundlæggende kølecyklus består af fire hovedkomponenter: fordamper, kompressor, kondensator og ekspansionsventil (selvom ekspansionsventilen ikke er eksplicit nævnt i kildeteksten, er den en fundamental del af cyklussen).

Ombord på en VLGC spiller de forskellige dele af skibet og lasten specifikke roller i denne cyklus:

• Fordamperen: Lasttankene fungerer som fordamperen. Varmen, der trænger ind i tanken, får den flydende last til at fordampe (koge), hvilket producerer boil-off gas. Denne proces optager varme fra lasten og omgivelserne.
• Kompressoren: Boil-off gassen fra fordamperen (lasttanken) suges ind i en kompressor. Kompressorens opgave er at øge trykket og temperaturen på gassen betydeligt. Kompressoren er hjertet i anlægget og kræver robust og pålidelig teknologi, ofte med specialiserede tætninger som labyrinttætninger for at håndtere gassen ved lave temperaturer og høje tryk.
• Kondensatoren: Den højtryks- og højtemperaturgas fra kompressoren ledes ind i kondensatoren. Her fjernes varmen fra gassen, typisk ved hjælp af havvand som kølevand. Når gassen afkøles under højt tryk, kondenserer den og vender tilbage til sin flydende form.
• Ekspansionsprocessen: (Implicit) Den flydende gas, der nu er under højt tryk, skal sænkes i tryk, før den kan vende tilbage til lasttanken (fordamperen) og optage mere varme. Dette sker typisk via en ekspansionsventil eller lignende mekanisme, der reducerer trykket og temperaturen, så væsken er klar til at fordampe igen i tanken.

Den kondenserede væske pumpes derefter tilbage til lasttankene, og cyklussen gentages.

Boil-Off Gas (BOG) og Kompressorer

Som nævnt er boil-off gas den naturlige fordampning fra den flydende last. Denne gas kan have ekstremt lave temperaturer, især for LNG (Liquefied Natural Gas), der opbevares ved omkring -162°C, eller LPG (Liquefied Petroleum Gas - Propan/Butan) ved højere, men stadig lave, temperaturer. Kompressoren, der håndterer denne gas, skal derfor være specielt designet til at operere under disse forhold.

SIAD Mi er nævnt som en producent af BOG-kompressorer, der er oliefri stempelkompressorer, specielt bygget til at håndtere den kolde boil-off gas fra LNG og andre flydende gasser. Disse kompressorer bidrager til at genindvinde den fordampede metan, hvilket reducerer spild og udledning af drivhusgasser. Burckhardt Compression er også fremhævet som markedsleder inden for stempelkompressorer med labyrinttætninger til relikvefaktionsanlæg på VLGC'er. Valget af kompressor (to- eller tretrins) og antallet af enheder afhænger af skibets størrelse og de lasttyper, det skal transportere.

Traditionelle vs. Moderne Relikvefaktionsanlæg på VLGC'er

VLGC'er er ofte designet til at transportere to forskellige typer (grader) af last samtidigt, med fysisk adskillelse af både væske- og dampfase. Dette kræver fleksibilitet i relikvefaktionssystemet.

Traditionelle Systemer

Den traditionelle løsning for en VLGC har ofte bestået af fire identiske relikvefaktionsenheder. Under lastning er alle enheder typisk i drift for at håndtere både den fortrængte damp (når væske pumpes ind, fortrænges gassen i tanken) og den damp, der dannes ved varmetilførsel og 'flashing' (hurtig fordampning ved trykfald). Når skibet laster to forskellige grader af last, dedikeres mindst én relikvefaktionsenhed normalt til den mindst flygtige last, typelt Butan.

Moderne Wärtsilä Systemer

I de seneste år har Wärtsilä udviklet et nyt system, der sigter mod højere effektivitet sammenlignet med det traditionelle design. Dette nye system er baseret på to store og identiske relikvefaktionsenheder, der tilsammen har en relikvefaktionskapacitet, der overstiger de konventionelle fire enheder. Udover de to store enheder er der installeret en separat kondensatorenhed specielt til den mindst flygtige last.

Princippet for de to hovedrelikvefaktionsenheder i det nye system er i store træk identisk med det konventionelle system, men med individuelle forbedringer på procesudstyret for at optimere den samlede ydeevne. Dette nye system anvender to Burckhardt 4K165-3P kompressorer, der kører med variabel hastighed. Hver af disse nye enheder har en kapacitet, der markant overstiger IGC-kravene (International Gas Carrier Code).

En væsentlig forbedring i det nye design er evnen til at håndtere alle traditionelle lasttyper og kombinationer, herunder Propan med højt Ethan-indhold (>8%). Konventionelle systemer kan typisk ikke håndtere Ethan-indhold over 5% effektivt.

Håndtering af Flere Lastgrader og Den Dedikerede Kondensator

Liquefaktion af damp fra den anden lastgrad (den mindst flygtige damp, f.eks. Butan) kan enten udføres af en af de store relikvefaktionsenheder eller af den dedikerede Butan-kondensatorenhed. Den dedikerede Butan-kondensator tilbyder fordele både under lastning og under transport.

Under lastning af to lastgrader kræver traditionelle systemer, at mindst én relikvefaktionsenhed dedikeres til den mindst flygtige last. Kapaciteten på denne enhed er ofte mere end nødvendig for lastning og nedkøling af denne specifikke last. Muligheden for at overføre den overskydende relikvefaktionskapacitet til den mere flygtige last (f.eks. Propan) ville forbedre lastningshastigheden. Dette skyldes, at lastning ofte sker uden dampretur til land, og lastningshastigheden er derfor begrænset af den installerede relikvefaktionskapacitet ombord.

Ved at introducere en dedikeret kondensator, der bruger en sidestrøm af kondensat fra den mere flygtige last (Propan) som kølemiddel, udnyttes den installerede relikvefaktionskapacitet bedre for begge lasttyper under lastning. Dampen fra den mindst flygtige last kan enten strømme frit til kondensatoren eller ved hjælp af en dedikeret blæser. Frit flow er den foretrukne metode. Den kondenserede damp returneres til lasttankene ved hjælp af en dedikeret returpumpe, uanset om der anvendes frit flow eller blæserdrift. Især ved blæserdrift er det vigtigt at minimere varmetilførslen fra kompression, og en returpumpe er derfor fordelagtig. Normalt er blæserdrift ikke nødvendig; frit flow drives af temperaturforskellen mellem kondensatet fra den første lastgrad og dampen fra den anden lastgrad.

Sammenligning af Systemer

Ofte Stillede Spørgsmål om Relikvefakation

Hvad er boil-off gas (BOG)?

Boil-off gas er den gas, der naturligt fordamper fra flydende last i tankene på grund af varmetilførsel fra omgivelserne.

Hvorfor kan man ikke bare lade BOG fordampe?

At lade BOG fordampe fører til tab af værdifuld last, øget tryk i tankene, og potentielt udslip af drivhusgasser til atmosfæren. Relikvefakation forhindrer disse problemer.

Hvordan omdanner relikvefaktionsanlægget gas til væske?

Anlægget fungerer som et kølesystem. Boil-off gassen komprimeres (øget tryk og temperatur) og afkøles derefter i en kondensator (typisk med havvand), hvilket får den til at kondensere tilbage til væske.

Hvad er fordelen ved at have en dedikeret kondensator til den mindst flygtige last?

En dedikeret kondensator, der bruger kondensat fra den mere flygtige last som kølemiddel, forbedrer systemets effektivitet og fleksibilitet, især under lastning af flere lastgrader. Det muliggør bedre udnyttelse af den samlede relikvefaktionskapacitet og kan potentielt øge lastningshastigheden.

Hvilken rolle spiller kompressoren i systemet?

Kompressoren er en central komponent, der øger trykket på boil-off gassen, hvilket er nødvendigt for, at gassen kan kondensere ved den temperatur, der er tilgængelig i kondensatoren (f.eks. havvandstemperaturen). Specialiserede kompressorer kan håndtere gassen ved meget lave temperaturer.

Konklusion

Relikvefakationsteknologi er helt afgørende for den sikre og effektive transport af flydende gaslaster på moderne skibe som VLGC'er. Ved at håndtere og genindvinde den naturlige boil-off gas minimerer systemet lasttab, opretholder sikre tanktryk og bidrager til en mere miljøvenlig drift. Fremskridt inden for design af relikvefaktionsanlæg, herunder udviklingen af mere effektive systemer med færre, men større enheder og dedikerede komponenter som kondensatorer til specifikke lasttyper, fortsætter med at optimere ydeevnen og fleksibiliteten i gashåndteringen ombord.

Kunne du lide 'Relikvefakation på VLGC'er: Hold Gassen Flydende'? Så tag et kig på flere artikler i kategorien Læsning.