Stato attuale e futuro diPompe criogeniche
Negli ultimi anni, il gas naturale ha aumentato costantemente la sua quota di consumo energetico globale, posizionandosi accanto al petrolio e al carbone come una delle tre principali energie pilastro. Il gas naturale liquefatto (GNL) è riconosciuto in tutto il mondo come una fonte di energia pulita, che offre numerosi vantaggi tra cui efficienza energetica, rispetto dell'ambiente, sicurezza, affidabilità e vantaggi economici. In Cina, il "12° piano quinquennale" nazionale ha incoraggiato lo sviluppo e l'introduzione del GNL. Entro il 2012, la Cina aveva istituito 12 terminali di importazione di GNL nelle città costiere, con una capacità totale di 35 milioni di tonnellate, superando il volume combinato della prima e della seconda linea dei gasdotti West-to-East. Il rapido sviluppo della tecnologia di liquefazione del GNL in Cina è stato supportato dal "13° piano quinquennale", che mira a raggiungere una capacità di fornitura di gas naturale di 360 miliardi di metri cubi entro il 2020, pari all'8,3%-10% del consumo di energia primaria.
La Cina importa principalmente gas naturale sotto forma di GNL. Il processo di produzione e consumo di GNL comprende diverse fasi chiave: liquefazione, trasporto, ricezione, trasporto e vendita. Le pompe criogeniche per GNL svolgono un ruolo cruciale in ogni fase della catena di fornitura di GNL.
Attualmente, solo poche aziende a livello globale producono pompe criogeniche per GNL e la produzione di GNL in Cina è agli inizi. Gli impianti di liquefazione del GNL nazionali, i terminali di ricezione, le stazioni di vaporizzazione e le stazioni di rifornimento di veicoli GNL utilizzano principalmente prodotti occidentali, che sono costosi e hanno lunghi tempi di consegna. In linea con le politiche nazionali per sviluppare l'industria del GNL e garantire la sicurezza energetica, c'è un'urgente necessità di sviluppare pompe di trasferimento del GNL nazionali.
Stato attuale e tendenze di sviluppo
Stato della tecnologia internazionale
Gli Stati Uniti hanno avviato la ricerca sulla liquefazione del gas naturale su scala industriale già nel 1910 e hanno iniziato la produzione di GNL nel 1917. Successivamente, paesi sviluppati come Regno Unito, Francia e Giappone sono entrati nel commercio di GNL. Gli Stati Uniti hanno un vantaggio di quasi 100- anni nella ricerca sulla tecnologia delle pompe a bassa temperatura rispetto alla Cina. I principali produttori internazionali di pompe a bassa temperatura includono EBARA (USA), NIKKISO (USA) e JC-CARTER (acquisita da NIKKISO). Queste aziende hanno decenni di esperienza nello sviluppo di prodotti, produzione, collaudo e funzionamento, con una tendenza verso lo sviluppo di prodotti grandi, efficienti e affidabili.
Stato e tendenze della tecnologia domestica
Con i rapidi progressi nella ricerca di base e nella tecnologia ingegneristica in Cina, i produttori nazionali di pompe criogeniche hanno condotto ricerche e applicazioni in materiali a bassa temperatura, motori sommergibili, valvole di fondo di ingresso, componenti elettrici e cuscinetti a bassa temperatura. Sono stati compiuti progressi significativi nella tecnologia di test a bassa temperatura e nel monitoraggio della sicurezza. Tuttavia, manca ancora un set completo di tecnologie di progettazione, produzione, test e applicazione ingegneristica e rimane un divario nell'esperienza ingegneristica rispetto ai produttori stranieri. Sono necessarie applicazioni continue ed accumulo di esperienza per colmare questo divario.
Struttura e caratteristiche della pompa GNL
Le pompe sommergibili criogeniche LNG sono costituite da componenti quali motori sommergibili a bassa temperatura, giranti, palette di guida, cuscinetti e strutture di bilanciamento della spinta. Queste pompe sono di progettazione centrifuga, soddisfano i requisiti di temperatura di -196 gradi con eccellenti prestazioni anti-cavitazione. I componenti chiave, come il motore, sono raffreddati direttamente dal LNG e funzionano in un ambiente privo di ossigeno, eliminando i rischi di esplosione. I cuscinetti nelle pompe sommergibili sono esposti a temperature estremamente basse e utilizzano cuscinetti a sfere in ceramica al nitruro di silicio per la stabilità.
Vantaggi delle pompe sommergibili LNG
>Design senza guarnizioni:Elimina il rischio di perdite dalla guarnizione dell'albero.
>Temperatura stabile:Il raffreddamento del motore tramite GNL mantiene una temperatura stabile senza rischio di esplosione.
>Basso rumore:L'intera pompa è immersa nel liquido, il che determina un basso rumore durante il funzionamento.
>Struttura semplice:Il motore coassiale e la girante garantiscono un'elevata affidabilità.
>Maggiore durata dei cuscinetti:I meccanismi di bilanciamento integrati riducono le forze assiali.
>Cuscinetti autolubrificanti:I cuscinetti vengono lubrificati dal mezzo, eliminando la necessità di sistemi di lubrificazione aggiuntivi.
Le pompe sommergibili per GNL hanno riscontrato un ampio successo in applicazioni quali grandi navi metaniere, stazioni di rifornimento per veicoli e terminali di ricezione del GNL.
Direzioni per la ricerca e sviluppo nazionalePompe sommergibili GNL
L'obiettivo generale per la R&S delle pompe sommergibili per GNL nazionali è sviluppare una serie di pompe criogeniche per GNL a grande portata che soddisfino gli standard internazionali per livello tecnologico e affidabilità operativa. Le principali aree di ricerca includono:
>Tecnologia idraulica:Sviluppare giranti ad alta portata, efficienti e a bassa cavitazione adatte al GNL e ottimizzare la progettazione idraulica per adattarla alle curve delle pompe importate.
>Sviluppo della valvola inferiore:Ottimizzare i progetti delle valvole di fondo domestiche per quanto riguarda tenuta, resistenza, intercambiabilità e usabilità generale.
>Ricerca sui materiali a bassa temperatura:Studiare materiali resistenti alla deformazione e alle basse temperature e sviluppare materiali per motori a bassa temperatura.
>Lubrificazione dei cuscinetti a bassa temperatura:Risolvere i problemi di lubrificazione nelle pompe GNL utilizzando il GNL a bassa viscosità come lubrificante.
Tendenze e prospettive future
Il volume di importazione di GNL dalla Cina è quasi raddoppiato negli ultimi cinque anni e, entro il 2022, si prevede che la capacità totale delle stazioni di ricezione di GNL in Cina supererà i 13 milioni di tonnellate all'anno. Con una fornitura favorevole di risorse globali di GNL e una forte domanda interna, il mercato cinese del GNL ha prospettive promettenti. La costruzione di ulteriori stazioni di ricezione di GNL stimolerà la crescente domanda di pompe per GNL. Lo sviluppo futuro includerà pompe per altri mezzi criogenici come etilene, propano e azoto liquido. L'avanzamento delle politiche di energia pulita in Cina migliorerà ulteriormente il potenziale di mercato per le pompe sommergibili per GNL sviluppate a livello nazionale.
I principali settori di ricerca per il futuro includono materiali a bassa temperatura, lubrificazione dei cuscinetti a basse temperature, caratteristiche dei motori a bassa temperatura e tecnologie di collaudo per i mezzi di pompaggio del GNL.
