Článek přibližuje tři různé a přesto příbuzné okruhy měření LNG. První část pojednává o obecných předpokladech a nárocích, druhá přidá zkušenosti z námořní přepravy LNG a třetí téma rozšíří o specifické měření odparu LNG v námořní přepravě.
Pokud mluvíme o měření LNG, mluvíme vždy o bezpečnosti i kvalitě LNG. Najdeme hned tři základní okruhy, které na ně mají vliv: 1) kvalita infrastruktury, se kterou přichází zkapalněný zemní plyn přímo do kontaktu 2) kvalita a citlivost měřících přístrojů 3) kvalita samotného LNG.
Ochrana infrastruktury
Automatickým předpokladem pro použití jakýchkoli zařízení včetně měřících je jejich certifikace a kalibrace. Předpisy pro kvalitu LNG jasně stanoví hranice pro obsah znečisťujících látek jako jsou voda, benzen, oxid uhličitý, sulfan, čpavek nebo kyslík. Požadavky jednotlivých provozů mohou předepisovat ještě nižší hodnoty vybraných látek, a to z důvodu ochrany vlastní infrastruktury před reakcí znečisťujících látek v LNG způsobujících korozi nebo tvorbu hydrátů.
Měření kontaminantů pomocí plynové chromatografie nahrazuje rychlejší TDLAS spektroskopie na bázi laseru (laserových diod) a zhášení fluorescence (test přítomnosti kyslíku). K ochraně infrastruktury se používají preventivní systémy pro vstřikování chemikálií zabraňující tvorbě hydrátových usazenin i tvorbě koroze. Metanol a kinetické inhibitory hydrátů přispívají k prevenci tvorby krystalických struktur podobných ledu, které vedou k zanášení potrubí a následnému snížení průtoku. Dávkování zajišťují Coriolisovy hmotnostní průtokoměry.
Námořní přeprava LNG
Protože doprava zemního plynu ve formě LNG probíhá v uzavřených tancích, dochází k jeho častějšímu předávání a tím i měření a ověřování kvality. Přepravní společnosti porovnávají parametry z certifikátu kvality nákladu vydaného nakládacím terminálem a dosvědčené návštěvou inspektora nákladu se standardními parametry LNG včetně kontrol a výpočtů pro objem, dodanou energii, hustotu, teplotu a složení molární frakce nákladu pro výpočet specifické energie. Pokud by byly zjištěny významné rozdíly, došlo k vydání Protestu proti nakládacímu terminálu.
| Specifikace kvality LNG | |||
| Wobbeho číslo | min. | 47,31 | MJ/Nm3 |
| max. | 53,00 | MJ/Nm3 | |
| vyšší výhřevnost (GCV) | min. | (*) | MJ/Nm3 |
| max. | (*) | MJ/Nm3 | |
| sulfan + karbonylsulfid | max. | ≤ 5 | mg/Nm3 |
| thioly | max. | ≤ 6 | mg/Nm3 |
| celkový obsah síry | max. | ≤ 20 | mg/Nm3 |
| rtuť | max. | 10 | mg/Nm3 |
| rosný bod | max. | ≤ 0 | °C (1-70 bar) |
| voda | max. | 1E-05 | % |
| kyslík | max. | 0,6 | % mol |
| oxid uhličitý | max. | 2,5 | % mol |
| pevné částice (filtr 60 mikronů) | žádné záchyty | ||
| hustota LNG | min. | 420 | kg/m3 |
| max. | 470 | kg/m3 | |
| (*) GCV se nepočítá, je-li Wobbeho číslo v toleranci | |||
| Hodnoty stanoveny pro 1m3 při teplotě 15 °C a tlaku 1,01325 bar |
Během plavby je měřen objem, teplota, tlak a přirozený odpar (Boil-off Gas, BOG) tak, aby hodnoty odpovídaly požadavkům vydaným nakládacím terminálem. Během samotné plavby není kvalita LNG měřena. V cílové destinaci opět řídí podmínky vykládky pozemní terminál, který stanovuje i teplotu a tlak pro přečerpání. Kvalita LNG opět podléhá kontrole terminálu.
Technické vybavení lodí
Předpis ISO 10976 stanovující zásady pro měření nákladu LNG na lodích určuje minimální počet pěti tepelných senzorů umístěných tak, aby plně pokrývaly prostor každého tanku: po dvou (jeden hlavní, druhý záložní) na dně a nad maximální hladinou pro získání dat o minimální a maximální teplotě, zbylé jsou rozmístěny stejnoměrně v prostoru tanku. Povolený rozsah teplot je -165 až -145 °C s odchylkou ± 0,2 °C. Pro měření objemu kapaliny musí každý tank obsahovat dvě nezávislá měřící zařízení hladiny s povolenou tolerancí ± 5 mm, pro kontrolu tlaku dostačuje jedno zařízení s maximální tolerancí ± 0,3 kPa.
Měření přirozeného odparu
LNG tankery jsou určeny k přepravě zemního plynu v kapalné formě při teplotě asi – 163 °C, což je teploty blízká jeho odpařování. I přesto, že izolace nádrže je navržena tak, aby omezovala přívod vnějšího tepla, i malé množství způsobí mírné odpařování nákladu. Tento přirozený odpar dosahující 0,1 – 0,15 % denně je nutné kvůli zachování tlaku z tanku odebírat. Plyn je následně buď použit jako palivo lodních motorů nebo znovu zkapalněn a vrácen do tanku. Zatímco pro náklad LNG se používají objemové jednotky, pro odpařený plyn použitý jako palivo slouží jednotky hmotnostní.
BOG lze měřit výpočtem celkového LNG spotřebovaného na plavbu systémem pro měření změny přepraveného objemu (Custody Transfer Measurement System, CTMS) nebo Coriolisovými hmotnostními průtokoměry.
CTMS je systém dostupný pro všechny LNG tankery. Měří objem nákladu v nádržích a dalšími výpočty se převádí objem na hmotnost resp. hmotnost při referenční teplotě. BOG tvoří rozdíl mezi vyloženým a naloženým objemem. Metoda není úplně přesná, zvlášť pokud by byl náklad LNG určen pro několik terminálů s odlišnými požadavky na teplotu při vykládání.
V druhém případě se odpar měří průtokoměry instalovanými přímo na přívodním vedení odpařeného plynu k lodním motorům. Součet všech takových průtokoměrů určuje celkovou spotřebu BOG.
Přísné předpisy i jejich dodržování zásadně přispívají k bezpečné přepravě LNG po celém světě. Globalizace má i své kladné stránky.
Zdroje: Flex LNG Ltd., Offshore LNG Toscana S.p.A., Pokyny pro LNG – monitorování BOG (EU), Endress+Hauser
Psáno pro časopis PLYN.