Zbiorniki LNG gazowców

Skroplenie gazu ziemnego wymaga jego schłodzenia do temperatury -163°C. Tylko w takich warunkach gaz ziemny zachowuje ciekły stan skupienia, zatem tak niską temperaturę należy utrzymać w całym okresie transportu tego paliwa. Wymaga to zastosowania specjalnych zbiorników kriogenicznych, które mają odpowiednią izolację cieplną.

W przypadku transportu morskiego, który z natury jest długotrwały izolacja termiczna musi być możliwie najlepsza, aby zminimalizować odparowanie LNG. Duże znaczenie ma także rodzaj napędu statku, który musi zapewniać dużą prędkość, minimalizującą straty związane z odparowaniem paliwa i koniecznością ponownego skraplania.

fot. BPGazowiec do transportu LNG ze zbiornikami kulistymi

fot. Taegwang NanotecWnętrze membranowego zbiornika LNG wykonanego z inwaru

fot. Qatar Gas Transport CompanyMozah - flagowy gazowiec Qatar Gas Transport Company o długości 345 m może przewieźć 266 tys. m3 LNG. Zastosowano w nim zbiorniki membranowe

W większości przypadków odparowany gaz jest używany do zasilania silników napędowych jednostki pływającej. Są to najczęściej siłownie w postaci turbin parowych (para jest wytwarzana z wykorzystaniem odparowanego LNG), które zapewniają większe prędkości statków niż tłokowe silniki wolnoobrotowe.

Szacuje się, że każdego dnia ubytek LNG w czasie rejsu wynosi 0,1 do 0,25% całkowitej objętości zbiorników ładunkowych, zatem jego wykorzystanie do napędu statku jest rozwiązaniem optymalnym.

Z uwagi na skomplikowaną konstrukcję gazowców i stosowanych do przewozu LNG zbiorników, których rozwiązania są chronione licznymi patentami, budową gazowców zajmują się nieliczne stocznie na świecie.

W gazowcach stosowane są 3 typy zbiorników kriogenicznych:

• zbiorniki kuliste wykonywane w technologii norweskiej firmy Kvaerner – Moss są najbardziej popularne. Są to zbiorniki samonośne, oparte na dnie i mocowane do konstrukcji statku. Ich płaszcz wewnętrzny jest wykonany ze stopów aluminium lub stali chromoniklowej i obłożony izolacją w stalowej kulistej obudowie. Ich spawanie wymaga sporej dokładności i oprzyrządowania. Pomiędzy zbiornikiem a płaszczem znajdują się czujniki monitorujące zawartość metanu, a w środku znajduje się wieża z pompami i armaturą. Uważa się, że zbiorniki kuliste są łatwiejsze do monitorowania i naprawiania, jednak ich kształt nie pozwala całkowicie wypełnić przestrzeni kadłuba płynnym gazem.
• zbiorniki membranowe są wykonywane wg technologii francuskiej firmy GTT. Wewnętrzna ściana zbiornika jest wykonana ze stali nierdzewnej lub inwaru (stop żelaza i niklu z dodatkiem węgla i chromu charakteryzujący się bardzo małym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej). Zbiorniki te są izolowaną ładownią dzięki czemu można w pełni wykorzystać przestrzeń kadłuba. Jednak w przypadku wystąpienia nieszczelności bardzo trudno je zlokalizować. Przestrzeń pomiędzy membranami jest oczywiście monitorowana pod względem obecności metanu.
• zbiorniki typu IHI, tzw. pryzmatyczne powstają w oparciu o japońską technologię firmy IHI Group.

W czasie prac przeładunkowych zbiorniki poddawane są dużym wahaniom temperatur (gaz ziemny w stanie ciekłym ma temperaturę -163°C). Z tego powodu zbiorniki LNG na rozszerzają się lub kurczą. Przy ich dużych wymiarach może to oznaczać wydłużenie o np. 2 m.

Aby zminimalizować to zjawisko w budowie zbiorników LNG często wykorzystuje się wspomniany inwar, który ma bardzo mały współczynnik rozszerzalności cieplnej, co wiąże się z minimalną zmianą wymiarów wykonanych z niego elementów przy dużych wahaniach temperatury.