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    DNV支持二氧化碳運輸船設計創新

    2022-07-18 08:38:00
    來源:國際船舶網 編輯: 國際船舶網 我有話要說

    建立一個全新的二氧化碳(CO2)捕獲和儲存(CCS)基礎設施對實現凈零排放至關重要。二氧化碳運輸是整個價值鏈的重要組成部分,因此DNV正在調整相關規范以適應可能到來的液態二氧化碳運輸船訂購浪潮,并與行業伙伴合作,支持將新技術和解決方案推向市場。

    要想實現《巴黎協定》和《格拉斯哥協定》的目標,需要從2050年起每年從大氣中消除60 - 70億噸二氧化碳。雖然替代燃料和節能措施會幫助減排一定量的二氧化碳,但是巨量的二氧化碳一直在排放,二氧化碳也是鋼鐵和水泥等基礎工業的副產品。因此 CCS是應對脫碳挑戰的關鍵因素,時間是關鍵。

    未來數十年需要幾百艘新的二氧化碳運輸船

    把二氧化碳放回原處,主要是在海底儲層,是一種最優的環境解決方案。北歐目前在這方面處于領先地位,北極光合資公司(NorthernLights JV)正在開發從捕獲到存儲的基礎設施。政府支持的Longship項目包括挪威東部的捕獲設施,將是第一個利用該基礎設施的端到端試點項目。DNV海事咨詢業務發展主管Erik Mathias Sørhaug表示: “自上世紀90年代中期以來,作為提高石油采收率(EOR)過程的一部分實現油氣開采的最大化,我們已經在挪威大陸架注入并儲存了大約2.6億噸二氧化碳,因此我們積累了豐富的經驗。”

    “我們需要快速部署和擴大從捕獲、儲存、運輸到卸載和注入的整個價值鏈,以便CCS產生有意義的影響。其中很大一部分,至少在初期階段,將需要通過船舶運輸,這使得海上運輸成為一個關鍵的整體組成部分。我們預計,隨著對液態二氧化碳運輸需求的增加,一個全新的船型領域將會發展起來。到2050年,可能需要數百艘二氧化碳運輸船。”他補充道。

    不同的壓力機制可以增加二氧化碳運輸量

    但不同的CCS應用和規?赡芤笠簯BCO2以不同的壓力水平運輸,這就需要開發低、中、高壓 罐解決方案。當下,北歐的商業二氧化碳運輸使用的是少數幾艘中等壓力的小船。計劃中的北極光船也將是中等壓力(15bar,−28°C),并能夠在必要時攜帶液化石油氣(LPG)。該技術在運營上是眾所周知的,但在罐的尺寸和材料方面有限制。

    低壓和高壓兩種解決方案都可能會增加貨物運力,但這些新技術給船舶設計、建造和運營帶來了新的風險和挑戰,包括罐的大小和最佳布置、材料選擇、 所捕獲二氧化碳的狀態、保壓時間和再液化的需要、貨物中雜質的腐蝕影響、安全考慮、可靠的監測系統,以及如何在成本和復雜性之間實現最佳平衡。

    高壓技術需要的能量更少

    “要選擇最有效的解決方案,采用整體方法起到決定作用。成本可行性歸結為到最終埋藏點的距離、二氧化碳的運輸量(每次裝載和每年)以及卸載和注入的方法”。Sørhaug說道。在這方面,行業需要一個更清晰的圖景來做出合理的商業決策。

    DNV支持二氧化碳運輸船設計創新

    從整個價值鏈的成本來看,高壓(35 - 45bar)技術是一種中低壓力解決方案的有趣替代方案,因為環境溫度條件(0-10°C)需要更少的能源來將氣體冷卻到裝載時低溫水平,并在卸載點重新加熱。貨物圍護系統的靈活性和可大型化使得建造高達8萬立方米甚至更大的更大型的二氧化碳運輸船成為可能。

    KNCC在高壓方面奮進

    KNCC是Knutsen集團和NYK集團的合資公司,是高壓技術發展方面的先鋒公司。DNV最近向其頒發了一項原則性批準證書(AiP),批準其新的PCO2儲罐概念。該儲罐概念原理采用了Knutsen公司專有的加壓天然氣(PNG)載體解決方案。該方案于15年前開發,用于運輸壓縮天然氣(CNG)。

    DNV支持二氧化碳運輸船設計創新

    二氧化碳被儲存在一捆捆垂直堆疊的小直徑壓力罐中,而不是大的圓柱形容器中。

    小直徑降低了管內壓力變化的風險,避免了干冰的形成,并消除了部分或滿載狀態下液態二氧化碳的晃蕩影響。KNCC認為,與低溫策略相比,該概念將節省大量成本。

    解決項目實現的法規障礙

    雖然低壓和中壓是在當前的法規體系框架內,但高壓下運輸二氧化碳的參數在一定程度上超出了當前的IGC規范,該規范是對37.8°C下蒸汽壓高于2.8 bar壓力的液化氣體散裝運輸的強制性規定。DNV CO2運輸船業務發展經理Johan Petter tuturen表示:“當我們開始考慮KNCC的船舶設計時,很快就發現該解決方案在技術上是可行的,但要確保它在現有法規框架下是允許的,還存在一些挑戰。”

    推進技術研究和風險評估

    根據IGC規則,高壓二氧化碳運輸船在IGC規范下被視為氣體運輸船。船舶和設備的設計應盡可能符合IGC的描述性要求和經修訂的DNV規范第5部分第7章,并使用“Tankers for CO2”船級符號。“我們認為KNCC維護系統采用了Knutsen的PNG儲罐設計,在IGC環境下是一種新穎的構造。因此,它將需要根據新穎構造的圍護系統的規定進行評估。” Johan Petter tuturen補充道。

    DNV規范第5部分第8章中對CNG船的定義的圓筒形圍護系統的要求將作為KNCC設計的基礎,但需要進行必要的修改,以考慮到運輸液體二氧化碳而不是天然氣。“這表明,DNV長期在CNG等行業的規范可以被調整,以推動重要的新技術發展。下一步是通過更詳細的技術研究和風險評估來優化船舶和圍護系統的設計,這是入級過程的一部分。” Johan Petter tuturen表示。

    KNCC首席執行官Anders Lepsøe贊揚了雙方正在進行的密切合作:“CCS在幫助脫碳行業方面具有巨大的潛力,我們很自豪能夠引領創新,擴大潛在的運輸量。DNV規范提供的驗證和DNV在二氧化碳運輸方面的世界級專業知識對我們在這一新興領域開展PCO2概念的下一步工作非常有價值。為實現全球環境目標做出貢獻對我們和我們的所有者來說至關重要,我們的目標是成為CCS價值鏈中不可或缺的一部分。”

    KNCC將于2022年秋季在挪威的一個新實驗室開始環境液態二氧化碳測試,預計結果將于2023年下半年證明該技術的可行性。

    DNV幫助識別和證明新的業務解決方案

    DNV以其正在進行的項目和新規范的開發,為業界在二氧化碳運輸成本和影響方面提供建議,是理想的合作伙伴。Stella Maris CCS項目計劃使用3 - 4艘低壓二氧化碳穿梭運輸船,北海的一個專用浮動注入裝置(FIU)將接收二氧化碳,將其加熱到150 barg左右,然后將其連續注入到儲存井。

    低壓力增加了貨艙的最大直徑,每個貨艙可運輸約6.300立方米的液態二氧化碳,使船舶的載貨總容量達到50.000立方米。

    DNV正在為項目所有者Altera Infrastructure和Hoegh LNG的概念提供專家意見,包括法規評估、環境影響研究、電力需求/動態定位分析和穿梭油輪設計、碳收集、存儲和卸載單元和FIU的AiP。

    Sørhaug表示:“在物流方面,我們通過能源系統業務部門與所有利益相關者合作,以確定在財務和運營上都有意義的解決方案。進一步的關鍵服務包括新的貨物維護系統的技術鑒定、CO2 運輸船投標過程中的指導和支持、船舶入級、專門儲罐的設計支持、管道 和制冷系統,以及利用復雜的計算流體動力學模型對CO2 泄漏和擴散的后果分析等等。”

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