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二氧化碳运输船的设计特点及挑战

2021-08-30 21:07:08
来源:中国船检 编辑: 国际船舶网 我有话要说

向欧洲北海地区废弃的油气田中注入二氧化碳,是保护大气环境的绝佳方法之一。而将二氧化碳运送到那里的方式,我们最先能想到的就是海运。在日前召开的题为“关于迎接大规模二氧化碳运输和港口技术挑战”论坛上,与会专家重点讨论了航运在碳捕获过程中的关键问题。

此前,二氧化碳多为管道运输,但这是一项高成本投资,且只是在少量运输的情况下可行。相关计算显示,运距在650公里之内,二氧化碳管道运输具有一定的成本效益,超出这个距离,就需要另寻他法。从不同国家或地区在全球贸易供应链中“各司其职”的趋势来看,二氧化碳运输船将替代管道运输。

Element Energy公司高级顾问Michael Joos和任职于Anthony Veder集团的船舶工艺工程师Karin Kuipers均表示,二氧化碳运输船的研发需要重点考虑设计技术要求、发动机/燃料选择、能源使用和成本估算,以及货物安全壳系统和货物装卸要求。“我们需要一种可持续的商业模式和流程来优化船舶设计。在决定这些问题之前,需要明确二氧化碳的状况——加压使其成为液态。有三个可接受标准:低压和-50℃,中压(17巴)和-25℃,高压(45巴)和10℃。一项调查显示,选择前两种标准的企业站91%。

瓦锡兰气体解决方案公司销售总经理Pål Steinnes就表示:“液态二氧化碳在降低温室气体排放和促进绿色未来发展方面发挥着越来越重要的作用,也是整个碳捕获基础设施价值链的关键环节。在液态二氧化碳运输船的货物密封和货物处理要求中,我们的设计理念是在一艘总载货量为7500立方米的船上配备两个密封罐,每个罐体容量为3750立方米。考虑到液态二氧化碳的特殊性质,我们会进行集中的工程分析,进而保证对船舶的密封系统和货物处理系统进行最佳的设计。

日本新来岛造船(Sanoyas)设计的新型船舶不仅可运输二氧化碳,而且在二氧化碳货舱前配备了专门用于压入的系统空间,可满足将二氧化碳压入海床封存需要。该船主推进系统采用双轴全回转推进方式,船尾设计为可以减少船体阻力的Buttock-Flow型,既满足在海上进行二氧化碳压入作业所需的位置稳定要求,又保证了适合远洋航行的推进性能。由于二氧化碳需要保持液化状态,新来岛造船于是利用LPG储罐设计和制造技术,开发出了适用于从陆上工厂接收、运输二氧化碳并将其供应给压入设备的独立型圆筒“C型”储罐。

在谈及提高效率以降低运输成本时,Michael Joos说,二氧化碳运输船的运营成本及维持液化二氧化碳所需燃料成本,约占整个碳捕获成本的80%。在总结优化运输过程挑战时,最有效的解决方案将取决于大型船舶提供的规模经济效益及运营支持(如进入港口所需的时间)。

在Karin Kuipers看来,从“捕获碳”到“注入碳”的过程具有很强的挑战性,第一在于几个相互依赖的处理层和基础设施层,相关方必须顺利合作,第二在于存储可用性、排放变化和技术兼容性,第三是确定最佳运输条件并制定二氧化碳运输标准,第四是必须管理港口基础设施限制,如可容纳的最大船舶吃水深度、长度及码头可用性。

二氧化碳运输船设计的另一个实际问题是如何调节所载二氧化碳以使其保持低含水量,或者这是在“接收和注入”阶段需解决的问题?Karin Kuipers认为,这是各方都需关注的,在船上需要解决低温、储存,在码头需要解决装载臂的问题。比如在欧洲北海地区作业可能需要在浮标处卸货,这将需要不同的船舶设计。“然后,我们还要关注船舶本身的排放问题。在运输二氧化碳时排放二氧化碳公平吗?答案肯定是否定的。因此,二氧化碳运输船要考虑氨或氢作为其燃料。这是整体减排和船舶设计的一部分。”

Michael Joos说:“在我看来,未来5-10年内,二氧化碳运输船的技术标准化将发生转变,这在很大程度上也是工业和航运业共同面临的挑战。”

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