Le Basi della Rigassificazione GNL per i Distributori
Come funziona la rigassificazione del GNL: stoccaggio, vaporizzazione ad aria ambiente, controllo di pressione e temperatura, ed erogazione misurata.
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La rigassificazione del GNL è il processo che riporta il gas naturale liquefatto stoccato allo stato di gas idoneo alla rete. Su scala distributiva, le attrezzature per rigassificazione GNL formano una catena fatta di serbatoio criogenico, vaporizzatori ad aria ambiente, controllo di pressione e temperatura, ed erogazione misurata verso una rete o un utente industriale.
Questa guida introduttiva spiega ogni fase in termini semplici per un distributore alle prime armi con il GNL. La rigassificazione non è complicata una volta chiarita la sequenza, ma il dimensionamento e il controllo decidono se il sito mantiene pressione e temperatura stabili durante la giornata. Le sezioni seguenti seguono il gas dal liquido stoccato fino alla consegna misurata.
KAF Cryogenics fornisce il serbatoio di stoccaggio e i vaporizzatori ad aria ambiente che sostengono la maggior parte del carico di rigassificazione, nuovi a specifica o usati certificati da magazzino, così che un distributore possa abbinare la capacità alla domanda anziché a un pacchetto fisso.
Cos'è la rigassificazione del GNL?
La rigassificazione del GNL è la conversione del gas naturale liquefatto di nuovo in gas mediante apporto di calore. Il GNL viene stoccato a temperatura criogenica, vicino a meno 162 gradi Celsius, così che un grande volume di gas trovi posto in un piccolo volume liquido. Per essere utilizzato, il liquido viene riscaldato finché non ritorna gas alla pressione richiesta dalla rete.
Su scala distributiva questo avviene in una stazione satellite o presso un sito cliente rifornito da autocisterna anziché da rete. La stazione stocca il GNL, lo vaporizza a richiesta, controlla pressione e temperatura ed eroga il gas misurandolo. La rigassificazione è la parte centrale di questa catena.
Come funziona il processo di rigassificazione passo dopo passo?
Il processo è una sequenza breve e ordinata. Ogni fase prepara il gas per la successiva, e il dimensionamento di una fase stabilisce il requisito delle altre.
- Stoccaggio: il GNL è tenuto freddo in un serbatoio criogenico a isolamento sotto vuoto
- Aumento di pressione: la pressione del serbatoio viene alzata così che il liquido fluisca verso il vaporizzatore
- Vaporizzazione: un vaporizzatore ad aria ambiente apporta calore e trasforma il liquido in gas
- Controllo di temperatura e pressione: il gas viene regolato alle condizioni di erogazione
- Misurazione e odorizzazione: il gas viene misurato e odorizzato dove richiesto
- Erogazione: il gas passa alla rete o all'utente industriale
Quali attrezzature servono per la rigassificazione su scala distributiva?
Le attrezzature principali sono un serbatoio di stoccaggio criogenico per GNL e uno o più vaporizzatori ad aria ambiente, supportati da controllo di pressione e temperatura, misurazione, odorizzazione e sistemi di sicurezza. Il serbatoio e i vaporizzatori sono gli elementi più grandi e stabiliscono la capacità del sito.
I vaporizzatori ad aria ambiente sono la scelta comune su scala distributiva perché prelevano calore dall'aria circostante e non richiedono combustibile né riscaldamento elettrico. Sono semplici da gestire, anche se in uso si ricoprono di brina e vengono di norma installati in parallelo, così che uno possa sbrinarsi mentre un altro sostiene il carico.
Come rigassifica il GNL un vaporizzatore ad aria ambiente?
Un vaporizzatore ad aria ambiente è un insieme di tubi alettati. Il GNL freddo scorre nei tubi mentre l'aria passa sulle alette, trasferendo calore che riscalda il liquido finché diventa gas. Poiché il calore proviene dall'aria, il vaporizzatore non ha alcun costo di esercizio per il calore stesso.
Perché brina e sbrinamento contano
Mentre il vaporizzatore funziona, l'umidità dell'aria congela sulle alette formando brina, che riduce lo scambio termico nel tempo. La stazione gestisce questo aspetto ruotando il carico tra vaporizzatori in parallelo, lasciando che un'unità brinata si sbrini mentre un'altra sostiene il flusso. Nei climi freddi, dove il calore ambientale è scarso e la formazione di brina è più rapida, si aumenta la capacità del vaporizzatore o si aggiungono unità.
Come si dimensionano le attrezzature di rigassificazione?
Il dimensionamento collega lo stoccaggio alla domanda e la vaporizzazione al flusso di picco. Il serbatoio di stoccaggio va dimensionato in base alla domanda media giornaliera moltiplicata per i giorni di autonomia desiderati tra le consegne, più un margine per picchi di domanda e riserva. I vaporizzatori vanno dimensionati sul flusso di erogazione di picco, non sulla media, così che il sito mantenga la pressione nel giorno di massima domanda.
L'evaporazione fa parte del calcolo dello stoccaggio. I moderni serbatoi criogenici stazionari perdono circa lo 0,2 e lo 0,6 per cento del contenuto al giorno per evaporazione statica, in funzione delle dimensioni e dell'isolamento. Questo va incluso nella riserva operativa. Per i vaporizzatori, occorre considerare il tipo di gas, la temperatura ambiente e il ciclo di sbrinamento, così che la capacità nominale regga in condizioni reali.
Come si controllano pressione e temperatura in uscita?
Dopo la vaporizzazione il gas deve uscire alla pressione corretta e a una temperatura accettabile per la rete. Una fase di regolazione della pressione riduce e mantiene il gas alla pressione di erogazione, mentre la temperatura si gestisce assicurando che il vaporizzatore sia dimensionato in modo che il gas esca sufficientemente caldo anziché ancora freddo.
Una vaporizzazione sottodimensionata o un'unità brinata possono far uscire il gas troppo freddo, condizione che le apparecchiature a valle potrebbero non tollerare. Per questo il dimensionamento del vaporizzatore e la disposizione tra unità in esercizio e di riserva sono centrali per un sito stabile, non un dettaglio secondario.
Quali normative di sicurezza e certificazione si applicano alle attrezzature di rigassificazione?
La sicurezza copre l'intero sito: valvole di sicurezza su serbatoio e tubazioni, rilevamento gas e un sistema di arresto di emergenza, con ubicazione e protezione antincendio secondo la normativa locale. Sulle attrezzature stesse, il codice per attrezzature a pressione dipende dal mercato di destinazione. La PED 2014/68/EU si applica per la marcatura CE in Europa e l'ASME Section VIII è il codice statunitense, con la EN 13458 per i recipienti criogenici statici.
Il servizio a bassa temperatura richiede anche prove di resilienza Charpy V sui materiali, per evitare la rottura fragile sotto circa meno 150 gradi Celsius. KAF costruisce secondo PED e ASME e possiede le certificazioni ISO 9001, ISO 14001 e ISO 3834-2 per la qualità di saldatura, fornendo i documenti insieme alle attrezzature.
Come deve pianificare le attrezzature un nuovo distributore?
Si parte dal profilo di domanda e dall'intervallo di consegna, si dimensionano lo stoccaggio e la vaporizzazione di conseguenza, poi si specificano controllo, misurazione e sicurezza attorno ad essi. Occorre decidere tra una costruzione nuova a specifica e un serbatoio usato certificato da magazzino, ponderando i tempi di consegna rispetto a una data di progetto fissa.
La produzione nuova richiede in genere mesi, mentre un serbatoio usato certificato a magazzino può essere spedito in poche settimane. Le unità usate certificate sono ispezionate, sottoposte a NDT, a prova di vuoto e di pressione, e vendute con un dossier documentale e una garanzia scritta, così che un'unità a magazzino possa essere confrontata con una costruzione nuova su basi reali.
Domande frequenti
Cos'è la rigassificazione del GNL?
La rigassificazione del GNL è la conversione del gas naturale liquefatto in gas idoneo alla rete mediante apporto di calore. Il GNL viene stoccato freddo, vicino a meno 162 gradi Celsius, poi riscaldato in un vaporizzatore finché non ritorna gas alla pressione richiesta dalla rete.
Quali attrezzature servono per rigassificare il GNL?
Su scala distributiva servono un serbatoio criogenico per GNL, vaporizzatori ad aria ambiente, controllo di pressione e temperatura, misurazione, odorizzazione e sistemi di sicurezza. Il serbatoio e i vaporizzatori sono gli elementi più grandi e stabiliscono la capacità del sito.
Come funziona un vaporizzatore ad aria ambiente?
Un vaporizzatore ad aria ambiente fa passare il GNL freddo attraverso tubi alettati mentre l'aria scorre sulle alette, trasferendo calore che riscalda il liquido fino a farlo diventare gas. Non richiede combustibile né calore elettrico per la vaporizzazione, ma si ricopre di brina in uso e necessita di una rotazione di sbrinamento.
Come si dimensionano le attrezzature di rigassificazione?
Il serbatoio va dimensionato in base alla domanda media giornaliera moltiplicata per i giorni di autonomia tra le consegne, più riserva, e i vaporizzatori vanno dimensionati sul flusso di erogazione di picco anziché sulla media. Occorre considerare l'evaporazione nello stoccaggio e il tipo di gas, la temperatura ambiente e lo sbrinamento nella vaporizzazione.
Qual è il tasso di evaporazione in un sito di rigassificazione?
I moderni serbatoi criogenici stazionari perdono circa lo 0,2 e lo 0,6 per cento del contenuto al giorno per evaporazione statica, in funzione delle dimensioni e dell'isolamento. I serbatoi più grandi mostrano una perdita percentuale inferiore grazie al migliore rapporto tra superficie e volume.
Quale certificazione serve per le attrezzature di rigassificazione?
Si usa la PED 2014/68/EU per il mercato europeo o l'ASME Section VIII per il mercato statunitense, con la EN 13458 per i recipienti criogenici statici. Il codice corretto dipende dal mercato di destinazione, e i materiali per bassa temperatura richiedono la prova di resilienza Charpy.
Posso acquistare attrezzature di rigassificazione usate?
Sì. KAF fornisce serbatoi e vaporizzatori usati certificati da magazzino, che possono essere spediti in poche settimane contro i mesi della produzione nuova. Ogni unità è ispezionata, sottoposta a NDT, a prova di vuoto e di pressione, e venduta con un dossier documentale e una garanzia scritta.
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