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LNG: Bedeutende Möglichkeiten für kryogene Ventile
- Autor:Matjaž Matošec
- Lassen Sie auf:2018-06-28
Den Energiehunger der Welt zu stillen und gleichzeitig den Klimawandel und die Luftverschmutzung zu mildern, ist eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Erdgas, insbesondere in flüssiger Form, wird zunehmend als Brücke zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft genutzt. Um diesen Trend zu unterstützen, wird eine zusätzliche LNG-Infrastruktur benötigt, die den Herstellern von kryogenen Ventilen erhebliche Möglichkeiten bietet.
Artikel von Matjaž Matošec, Forschungsleiter, Resolute Research
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Globale Erdgasreserven sind reichlich vorhanden, und mit bedeutenden neuen Schiefergasentdeckungen, die in den letzten Jahren angekündigt wurden, und weiteren Entdeckungen, die wahrscheinlich in der Zukunft gemacht werden, stellt Erdgas eine zuverlässige Energiequelle für länger zur Verfügung, als es verlässlich sein kann. Obwohl nicht kohlenstofffrei, emittiert die Verbrennung von Erdgas etwa 30% weniger CO2 als Öl und fast 50% weniger als Kohle, mit noch stärkerer Verringerung der Stickoxid (NOx) -Emissionen und fast keiner umweltschädlichen Schwefeldioxid (SO2) -Emissionen. Als äußerst vielseitige Energiequelle treibt Erdgas Industrieprozesse an, erzeugt Strom, heizt Gebäude, Wasser und Öfen und wird zunehmend als Transporttreibstoff vor allem für Lastkraftwagen und Schiffe eingesetzt.
Abstand zwischen Angebot und Nachfrage
Warum also die Notwendigkeit, Erdgas zu verflüssigen? Die globalen Gasreserven sind ungleich verteilt und erfordern riesige Netzwerke von Übertragungs- und Verteilungspipelines, um veredeltes Gas an die Endverbrauchermärkte zu liefern. In vielen Ländern fehlt es entweder an der erforderlichen Pipeline-Infrastruktur für den Export / Import von Gas auf dem Landweg oder an den Grenzen ihrer bestehenden Pipeline-Kapazität. Dies bietet enorme Chancen für den Verkauf von Ventilen, da neue Pipeline-Infrastruktur gebaut wird. Andere Länder, darunter einige der größten Produzenten und Verbraucher von Erdgas, sind entweder zu weit von den Quellen der Gasversorgung / -nachfrage entfernt, um sie auf dem Landweg zu transportieren, oder sind Inselstaaten (z. B. Australien, Japan, Indonesien).
Die Umwandlung von Erdgas in LNG reduziert das Volumen um etwa das 600-fache. Dies macht den Gastransport auf dem Seeweg wirtschaftlich rentabel, wodurch Entfernungen und geografische Hindernisse überwunden werden, was wiederum den globalen Gashandel ankurbelt und Versorgungssicherheit und Flexibilität für bestimmte Märkte bietet.
Vier Schritte
Bei der Nutzung von Erdgas in Form von LNG gibt es im Wesentlichen vier Schritte: Verflüssigung im Bereich der Gashäufigkeit, Transport von LNG durch Seeschifffahrtsunternehmen in Regionen mit Gasknappheit, Rückvergasung von LNG im Lieferhafen und Verteilung von Gas auf den Markt für elektrische Kraftwerke, industrielle Prozesse und häusliche, gewerbliche oder industrielle Nutzung für Heizung.
Jeder dieser Schritte erfordert immense Mengen an Infrastruktur- und Strömungssteuerungsausrüstung, was den Herstellern von Hochleistungs-Kryogenventilen bedeutende Möglichkeiten bietet. Darüber hinaus bietet die Verwendung von LNG als Transportkraftstoff, der keine Wiederverdampfung beinhaltet, weitere Möglichkeiten für kryogene Ventile zur Verwendung in Bunker- und Tankstellen, die den Rahmen dieses Artikels sprengen würden.
Die Umwandlung von Erdgas in LNG reduziert das Volumen um etwa das 600-fache. Dies macht den Gastransport auf dem Seeweg wirtschaftlich rentabel, wodurch Entfernungen und geografische Hindernisse überwunden werden, was wiederum den globalen Gashandel ankurbelt und Versorgungssicherheit und Flexibilität für bestimmte Märkte bietet.
Vier Schritte
Bei der Nutzung von Erdgas in Form von LNG gibt es im Wesentlichen vier Schritte: Verflüssigung im Bereich der Gashäufigkeit, Transport von LNG durch Seeschifffahrtsunternehmen in Regionen mit Gasknappheit, Rückvergasung von LNG im Lieferhafen und Verteilung von Gas auf den Markt für elektrische Kraftwerke, industrielle Prozesse und häusliche, gewerbliche oder industrielle Nutzung für Heizung.
Jeder dieser Schritte erfordert immense Mengen an Infrastruktur- und Strömungssteuerungsausrüstung, was den Herstellern von Hochleistungs-Kryogenventilen bedeutende Möglichkeiten bietet. Darüber hinaus bietet die Verwendung von LNG als Transportkraftstoff, der keine Wiederverdampfung beinhaltet, weitere Möglichkeiten für kryogene Ventile zur Verwendung in Bunker- und Tankstellen, die den Rahmen dieses Artikels sprengen würden.
Das Fließdiagramm des LNG-Verflüssigungsverfahrens zeigt den Reinkältemittel-Kaskadenprozess und die damit verbundenen großen Pumpen-, Ventil-, Durchflussmesser- und Verdichtersysteme. Diagramm © Resolute Forschung
Ventilanforderungen
Die Leistungsanforderungen für Ventile, die mit LNG arbeiten, gehören zu den anspruchsvollsten in jeder Branche, insbesondere im Hinblick auf die Tieftemperaturleistung bei Temperaturen um -162 ° C (-260 ° F), blasendichte Sitzdichtungen und hohe diffuse Emissionen. Die Konformität mit vielen nationalen und internationalen Industriestandards ist eine Voraussetzung, zu viel, um in diesem Artikel einzeln aufzuführen. Während die vollständige Erörterung der Normen für die Kaltstandardindustrie zu expansiv ist, um hier vollständig entwickelt zu werden, ist es lehrreich, zumindest einige der wichtigsten Normen aufzulisten. Dazu gehören BS 6364, MSS SP-134 und ISO 28921-1, bezogen auf die Leistung im Kaltbetrieb. Andere Standards umfassen ASME B31.3, ANSI 1316.34 und API 600, 602, 603, 608 und 609, abhängig von der Art des in Frage kommenden Ventils.Keine festen Regeln
Obwohl eine Reihe von Körpermetallurgien für Tieftemperatur-Service verfügbar sind, wird Edelstahl 316 aufgrund seiner Gesamtleistung häufig verwendet. Spezielle Sitz- und Dichtungsmaterialien und Konstruktionsmerkmale sind erforderlich, um die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Ventilteilen aufzunehmen, was das Erfordernis einer blasendichten Abdichtung erschwert. Um eine dichte Abdichtung der Spindel gegen flüchtige Emissionen zu gewährleisten, sind verlängerte Motorhaubenkonstruktionen für Wellendichtungen erforderlich. Zu den am häufigsten verwendeten Endverbindungen gehören Flansch-, Stumpf- und Muffenschweißungen, um die höchste Integrität gegen Leckagen zu gewährleisten.
Obwohl es keine festen Regeln bezüglich der Anwendung spezifischer Ventiltypen gibt, werden Kugelventile üblicherweise in den kleineren Größen im Allgemeinen bis zu 8 Zoll verwendet, wobei dreifach versetzte Absperrklappen für größere Größen bis zu 24 Zoll aufgrund des kleineren Platzbedarfs und verwendet werden geringeres Gewicht. Schieber werden oft für noch größere Größen verwendet. Jedoch kann jeder Ventiltyp in fast jeder Größenkategorie gefunden werden, abhängig von der Präferenz des Kunden und den spezifischen Umständen, die die Anwendung umgeben.
LNG-Markt im Jahr 2017
Die weltweite Nachfrage nach LNG stieg 2017 laut dem Shell LNG Outlook 2018 um 29 Millionen Tonnen auf 293 Millionen Tonnen. Dieser Anstieg übertraf die Erwartungen und ist zum großen Teil auf das zusätzliche Angebot aus Australien und den USA einerseits und auf einen Nachfrageanstieg aus China andererseits zurückzuführen. Der Anstieg der LNG-Produktion war sowohl auf eine höhere Auslastung der bestehenden Infrastruktur als auch auf die Erweiterung der Verflüssigungskapazitäten in Australien, den USA, Russland und Malaysia zurückzuführen. Das Jahr 2017 markiert auch zwei wichtige Meilensteine für den Marinebereich: Die LNG-Carrier-Flotte hat die Marke von 500 erreicht, während die In-Service- und On-Order-Flotte von LNG-betriebenen Seeschiffen (ohne LNG-Carrier) die Marke von 200 erreicht hat.
China: Epizentrum des LNG-Importwachstums
Im Jahr 2017 überholte China Südkorea als zweitgrößten LNG-Importeur der Welt nach Japan. Die LNG-Importe des Landes erreichten 38,3 Millionen Tonnen, ein Anstieg von 43% gegenüber 2016. Dieses Wachstum wird von mehreren Faktoren angetrieben, darunter einer erhöhten Energienachfrage Sektoren (Industrie, Energieerzeugung, Wohnen und Gewerbe), Chinas ehrgeiziges Programm zur Umstellung von Kohle auf Gas und das Engagement der Regierung zur Bekämpfung des Klimawandels und der Luftverschmutzung. Als Entwicklungsland mit hohem BIP-Wachstum, schneller Industrialisierung und Verstädterung sowie steigendem Wohlstand ist China ein Beispiel für wichtige Triebkräfte für die künftige LNG-Nachfrage und zeigt das volle Potenzial und den Nutzen von LNG. Es wird erwartet, dass sowohl die inländische LNG-Produktion in China als auch die LNG-Importe weiterhin ein enormes Wachstum verzeichnen werden, einschließlich des Ausbaus neuer Infrastruktur.
USA: Epizentrum des LNG-Exportwachstums
Die Leistungsanforderungen für Ventile, die mit LNG arbeiten, gehören zu den anspruchsvollsten in jeder Branche, insbesondere im Hinblick auf die Tieftemperaturleistung bei Temperaturen um -162 ° C (-260 ° F), blasendichte Sitzdichtungen und hohe diffuse Emissionen. Die Konformität mit vielen nationalen und internationalen Industriestandards ist eine Voraussetzung, zu viel, um in diesem Artikel einzeln aufzuführen. Während die vollständige Erörterung der Normen für die Kaltstandardindustrie zu expansiv ist, um hier vollständig entwickelt zu werden, ist es lehrreich, zumindest einige der wichtigsten Normen aufzulisten. Dazu gehören BS 6364, MSS SP-134 und ISO 28921-1, bezogen auf die Leistung im Kaltbetrieb. Andere Standards umfassen ASME B31.3, ANSI 1316.34 und API 600, 602, 603, 608 und 609, abhängig von der Art des in Frage kommenden Ventils.Keine festen Regeln
Obwohl eine Reihe von Körpermetallurgien für Tieftemperatur-Service verfügbar sind, wird Edelstahl 316 aufgrund seiner Gesamtleistung häufig verwendet. Spezielle Sitz- und Dichtungsmaterialien und Konstruktionsmerkmale sind erforderlich, um die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Ventilteilen aufzunehmen, was das Erfordernis einer blasendichten Abdichtung erschwert. Um eine dichte Abdichtung der Spindel gegen flüchtige Emissionen zu gewährleisten, sind verlängerte Motorhaubenkonstruktionen für Wellendichtungen erforderlich. Zu den am häufigsten verwendeten Endverbindungen gehören Flansch-, Stumpf- und Muffenschweißungen, um die höchste Integrität gegen Leckagen zu gewährleisten.
Obwohl es keine festen Regeln bezüglich der Anwendung spezifischer Ventiltypen gibt, werden Kugelventile üblicherweise in den kleineren Größen im Allgemeinen bis zu 8 Zoll verwendet, wobei dreifach versetzte Absperrklappen für größere Größen bis zu 24 Zoll aufgrund des kleineren Platzbedarfs und verwendet werden geringeres Gewicht. Schieber werden oft für noch größere Größen verwendet. Jedoch kann jeder Ventiltyp in fast jeder Größenkategorie gefunden werden, abhängig von der Präferenz des Kunden und den spezifischen Umständen, die die Anwendung umgeben.
LNG-Markt im Jahr 2017
Die weltweite Nachfrage nach LNG stieg 2017 laut dem Shell LNG Outlook 2018 um 29 Millionen Tonnen auf 293 Millionen Tonnen. Dieser Anstieg übertraf die Erwartungen und ist zum großen Teil auf das zusätzliche Angebot aus Australien und den USA einerseits und auf einen Nachfrageanstieg aus China andererseits zurückzuführen. Der Anstieg der LNG-Produktion war sowohl auf eine höhere Auslastung der bestehenden Infrastruktur als auch auf die Erweiterung der Verflüssigungskapazitäten in Australien, den USA, Russland und Malaysia zurückzuführen. Das Jahr 2017 markiert auch zwei wichtige Meilensteine für den Marinebereich: Die LNG-Carrier-Flotte hat die Marke von 500 erreicht, während die In-Service- und On-Order-Flotte von LNG-betriebenen Seeschiffen (ohne LNG-Carrier) die Marke von 200 erreicht hat.
China: Epizentrum des LNG-Importwachstums
Im Jahr 2017 überholte China Südkorea als zweitgrößten LNG-Importeur der Welt nach Japan. Die LNG-Importe des Landes erreichten 38,3 Millionen Tonnen, ein Anstieg von 43% gegenüber 2016. Dieses Wachstum wird von mehreren Faktoren angetrieben, darunter einer erhöhten Energienachfrage Sektoren (Industrie, Energieerzeugung, Wohnen und Gewerbe), Chinas ehrgeiziges Programm zur Umstellung von Kohle auf Gas und das Engagement der Regierung zur Bekämpfung des Klimawandels und der Luftverschmutzung. Als Entwicklungsland mit hohem BIP-Wachstum, schneller Industrialisierung und Verstädterung sowie steigendem Wohlstand ist China ein Beispiel für wichtige Triebkräfte für die künftige LNG-Nachfrage und zeigt das volle Potenzial und den Nutzen von LNG. Es wird erwartet, dass sowohl die inländische LNG-Produktion in China als auch die LNG-Importe weiterhin ein enormes Wachstum verzeichnen werden, einschließlich des Ausbaus neuer Infrastruktur.
USA: Epizentrum des LNG-Exportwachstums
Obwohl der erste LNG-Export erst im Jahr 2016 abgeschlossen wurde, werden die Vereinigten Staaten zu einem bedeutenden LNG-Player und sind auf dem besten Weg, bis 2022 der zweitgrößte LNG-Exporteur der Welt zu werden, knapp hinter Australien und vor Katar. laut der Internationalen Energieagentur (IEA). Der Boom in der Schiefergasproduktion in den USA stärkt die Verarbeitungskapazität für Erdgas im Inland und den Bau von LNG-Exportterminals. Als direkte Folge dieser Entwicklungen sind die USA im Jahr 2017 zu einem Nettoexporteur von Erdgas geworden, was einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur nationalen Energieunabhängigkeit darstellt.
Kanada: Realitätscheck
Kanada gehört zu den größten Erdgasproduzenten der Welt. Die marktfähigen Erdgasressourcen sind Schätzungen zufolge in der Lage, die derzeitige Produktion für bis zu 300 Jahre aufrechtzuerhalten. Die Exporte von überschüssigem Erdgas des Landes waren traditionell für die benachbarten US-Staaten bestimmt, doch dieser Markt schrumpft aufgrund der erhöhten Autarkie in den USA rasch. Damit Kanada seine natürlichen Ressourcen vollständig erschließen kann, ist der Aufbau von LNG-Exportterminals von entscheidender Bedeutung. Das Land wartet immer noch auf eine endgültige Investitionsentscheidung (FID) für sein erstes, lang geplantes und wiederholt aufgeschobenes LNG-Kanada-Exportprojekt an der kanadischen Pazifikküste, in dem die immensen Kapitalinvestitionskosten und Risiken im Zusammenhang mit LNG-Infrastruktur hervorgehoben werden.Ausblick
In seinem jüngsten Energieausblick geht BP davon aus, dass sich die LNG-Lieferungen bis 2040 mehr als verdoppeln werden, wobei rund 40% dieser Expansion in den nächsten fünf Jahren stattfinden werden. Während die Verwirklichung dieses Szenarios von mehreren Faktoren abhängt, einschließlich der Stringenz zukünftiger CO2-Emissionsziele, ist der LNG-Markt für weiteres Wachstum bereit. Damit steht dem LNG-Ventilmarkt eine glänzende Zukunft bevor, denn hochentwickelte Ventile für den kryogenen Betrieb sind nicht nur für Neuinstallationen, sondern auch für die Reparatur und den Austausch der bereits vorhandenen umfangreichen Infrastruktur unabdingbar.
Ventile in LNG-Anwendungen
Zu den Hauptanlagen für Verflüssigungsanlagen, LNG-Transport- und Wiederverdampfungsanlagen gehören Kompressoren, Expander, Wärmetauscher, Pumpen, LNG-Tanker, LNG-Lagertanks und Pipelines sowie viele andere Arten von Ausrüstung. Jede dieser Gerätegruppen benötigt Ventile zur Isolierung, Steuerung oder zum Schutz der Ausrüstung. Zu den wichtigsten Anforderungen an die Ventilanforderungen gehören:
Tanklager: kryogene Füll- und Entleerungsventile, Absperrventile, Überdruckbegrenzungsventile und Vakuumpegelventile
Verflüssigungsanlage: Kryo-Absperrventile (hauptsächlich Kugel-, Dreifachversatz-Absperrklappen oder Absperrschieber), Prozessregelventile (in erster Linie Kryo-Kugelventile), Verdichter-Überdruckventile und andere
Wiederverdampfungsanlage: Kryo-Absperrventile (hauptsächlich Kugel-, Dreifachversatz- oder Absperrventile), Prozessregelventile, Rohrleitungsventile und andere
LNG-Tanker: Motorraumventile für Kraftstoff, Kühlwasserventile; Bilgen- und Ballastventile, kryogene Frachtventile zum Be- und Entladen, Überdruckentlastungsventile und Vakuumbrechventile an LNG-Tanks, Ventile für Motorstapelgaswaschsysteme und andere Systemventile.
Diese Anwendungen spiegeln nur die hohen Prozessanforderungen wider und werden erweitert
mit vielen anderen Ventilanforderungen für Sekundärsysteme einschließlich Wasser und Abwasser
Behandlungssysteme.
Über den Autor
Matjaž Matošec ist Research Manager bei Resolute Research, wo er ein dynamisches Team von Marktanalysten leitet. Resolute Research ist ein führender industrieller Marktforschungsspezialist, der globalen Kunden erstklassige Marktinformationen über Durchflusskontrollgeräte in Form von Marktberichten, Datenbanken und kundenspezifischer Forschung zur Verfügung stellt.
Kanada: Realitätscheck
Kanada gehört zu den größten Erdgasproduzenten der Welt. Die marktfähigen Erdgasressourcen sind Schätzungen zufolge in der Lage, die derzeitige Produktion für bis zu 300 Jahre aufrechtzuerhalten. Die Exporte von überschüssigem Erdgas des Landes waren traditionell für die benachbarten US-Staaten bestimmt, doch dieser Markt schrumpft aufgrund der erhöhten Autarkie in den USA rasch. Damit Kanada seine natürlichen Ressourcen vollständig erschließen kann, ist der Aufbau von LNG-Exportterminals von entscheidender Bedeutung. Das Land wartet immer noch auf eine endgültige Investitionsentscheidung (FID) für sein erstes, lang geplantes und wiederholt aufgeschobenes LNG-Kanada-Exportprojekt an der kanadischen Pazifikküste, in dem die immensen Kapitalinvestitionskosten und Risiken im Zusammenhang mit LNG-Infrastruktur hervorgehoben werden.Ausblick
In seinem jüngsten Energieausblick geht BP davon aus, dass sich die LNG-Lieferungen bis 2040 mehr als verdoppeln werden, wobei rund 40% dieser Expansion in den nächsten fünf Jahren stattfinden werden. Während die Verwirklichung dieses Szenarios von mehreren Faktoren abhängt, einschließlich der Stringenz zukünftiger CO2-Emissionsziele, ist der LNG-Markt für weiteres Wachstum bereit. Damit steht dem LNG-Ventilmarkt eine glänzende Zukunft bevor, denn hochentwickelte Ventile für den kryogenen Betrieb sind nicht nur für Neuinstallationen, sondern auch für die Reparatur und den Austausch der bereits vorhandenen umfangreichen Infrastruktur unabdingbar.
Ventile in LNG-Anwendungen
Zu den Hauptanlagen für Verflüssigungsanlagen, LNG-Transport- und Wiederverdampfungsanlagen gehören Kompressoren, Expander, Wärmetauscher, Pumpen, LNG-Tanker, LNG-Lagertanks und Pipelines sowie viele andere Arten von Ausrüstung. Jede dieser Gerätegruppen benötigt Ventile zur Isolierung, Steuerung oder zum Schutz der Ausrüstung. Zu den wichtigsten Anforderungen an die Ventilanforderungen gehören:
Tanklager: kryogene Füll- und Entleerungsventile, Absperrventile, Überdruckbegrenzungsventile und Vakuumpegelventile
Verflüssigungsanlage: Kryo-Absperrventile (hauptsächlich Kugel-, Dreifachversatz-Absperrklappen oder Absperrschieber), Prozessregelventile (in erster Linie Kryo-Kugelventile), Verdichter-Überdruckventile und andere
Wiederverdampfungsanlage: Kryo-Absperrventile (hauptsächlich Kugel-, Dreifachversatz- oder Absperrventile), Prozessregelventile, Rohrleitungsventile und andere
LNG-Tanker: Motorraumventile für Kraftstoff, Kühlwasserventile; Bilgen- und Ballastventile, kryogene Frachtventile zum Be- und Entladen, Überdruckentlastungsventile und Vakuumbrechventile an LNG-Tanks, Ventile für Motorstapelgaswaschsysteme und andere Systemventile.
Diese Anwendungen spiegeln nur die hohen Prozessanforderungen wider und werden erweitert
mit vielen anderen Ventilanforderungen für Sekundärsysteme einschließlich Wasser und Abwasser
Behandlungssysteme.
Über den Autor
Matjaž Matošec ist Research Manager bei Resolute Research, wo er ein dynamisches Team von Marktanalysten leitet. Resolute Research ist ein führender industrieller Marktforschungsspezialist, der globalen Kunden erstklassige Marktinformationen über Durchflusskontrollgeräte in Form von Marktberichten, Datenbanken und kundenspezifischer Forschung zur Verfügung stellt.
Resolute Research verfügt über eine jahrzehntelange Erfahrung in der Beratung von Fachleuten, die in der Durchflusskontrollbranche tätig sind.