УДК 62

МЕТОДЫ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ УТИЛИЗАЦИОННЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ НА ГПА-Ц-16

Тютьков Александр Александрович
Тюменский индустриальный институт

Аннотация
В работе проведён анализ действующих систем утилизации тепла ГПА-Ц-16/76 применяемых на компрессорных станциях МГ, рассмотрены возможные варианты технического улучшения и модернизации.

Ключевые слова: , , , , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Тютьков А.А. Методы ресурсосбережения при эксплуатации утилизационных теплообменников на ГПА-Ц-16 // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2017/12/85198 (дата обращения: 25.09.2018).

В настоящей работе, мной рассмотрены проблемы энергосбережения возникающие  при эксплуатации основного технологического оборудования  компрессорной станции магистрального газопровода и возможные пути, способы решения. К основному оборудованию компрессорных станция магистральных газопроводов относятся прежде всего ГПА, которые в комплексе в общих сходных черт составляют: газогенератор, свободная (силовая турбина), нагнетатель, блоки автоматики, фильтрации воздуха, маслосистемы, утилизации тепла и т.д. В моей статье хотелось бы рассмотреть агрегат ГПА-Ц-16 на базе авиационного двигателя. Авиационный привод  в газовой отрасли «сыграл» важную роль благодаря своей надёжности, ремонтопригодности, высоким производственным мощностям, возможностью постоянного увеличения наработки на отказ.

В работе проведён анализ действующих систем утилизации тепла ГПА-Ц-16, рассмотрены возможные варианты технического улучшения и модернизации систем применяющихся на сегодняшний день, что приведёт к суммарному увеличению КПД ГПА, увеличению производственных мощностей, уменьшению отказов в работе и как следствию энергосбережению в газоперекачивающей отрасли. В работе предложены перспективные направления совершенствования технологий утилизации тепла  выхлопных газов ГПА на КС МГ, в том числе возможности доработки текущих систем и принципиально новые решения.  Также в работе рассмотрены уже имеющиеся примеры внедрения энергоёмких технологий на компрессорных станциях и системах магистральных газопроводов.

Введение

Повышение энергоэффективности и энергосбережения являются основными показателями модернизации и роста конкурентоспособности российской экономики, ее полномасштабному внедрению в современный мировой рынок товаров и услуг. Поставленная государством цель: снижение энерго- и ресурсопотребления, повышение экологической и энергетической эффективности, может быть реализована только в рамках системного подхода. Следовательно, энергосбережение и энерго-эффективность  должны затрагивать все сферы общественной жизни и добычи производства, переработки, потребления материальных и идеальных ресурсов. В нашем случае транспорта и хранения газа.

Актуальность проводимого мной исследования заключается в  ряде факторов. Первый фактор связан с выходом новых нормативных актов, Федерального закона № 261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» и «Энергетической стратегии до 2020 года»[1] и Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации до 2020 г., утвержденной распоряжением Правительства РФ 17.11. 2008 г. № 1662-р.,а также Энергетической стратегией России на период до 2035 года (далее – Стратегия) разработана во исполнение поручения Президента Российской Федерации от 6 июля 2013 г. № Пр‑1471 о корректировке Энергетической стратегии России на период до 2030 года, утвержденной распоряжение Правительства и предусматривающей обновление каждые пять лет[2]. Продление стратегического периода до 2035 года выполнено в соответствии с поручением Правительства Российской Федерации. Соответственно на указанные нормативные акты основываются акты низшей юридической силы применительно для моей тематики это стандарты ПАО «Газпром» и ООО «ГазпромТрансгазЮгорска». ПАО «Газпром» принял для себя стандарт ISO 14001, представляющий собой фундаментальный набор правил, используемых организациями по всему миру, проектирующими и внедряющими эффективные Системы Экологического Менеджмента (далее СЭМ). Другим стандартом, включенным в эту серию является ISO 14004, дающий набор дополнительных руководств,  для достижения результативности СЭМ. Он также содержит специальные правила, связанные со специфическими аспектами экологического менеджмента. Основной целью серии стандартов ISO 14000 и установленных ими требованиями является продвижение наиболее эффективных и результативных практик экологического менеджмента в организациях, а также предоставление: полезных, пригодных к использованию, экономически-выгодных, систематизированных, гибких и приспосабливаемых под деятельность различных организаций инструментов, в том числе и энергосбережения и повышения энерго-эффективности.

Второй фактор, объективный,  заключается в том, что запасы газа  относятся к исчерпаемым источникам энергии, если нерационально использовать уже имеющиеся ресурсы, то проще говоря, газ может закончиться в недрах Земли намного раньше. Третий фактор — необходимости замены  устаревшего оборудования с низким коэффициентом полезного действия, который также оказывает влияние на ресурсосбережение в транспорте и хранении  газа, а также в необходимости создания нового оборудования с наименьшими затратами на его производство, либо полную или частичную модернизация старого.

Целью научного исследования является  рассмотрение наиболее современных, эффективных, ресурсосберегающих технологий, проведение анализа указанных технологий, для признания возможности их применения на практике. Достижение указанной цели будет способствовать уменьшению у  конкретно взятых компаний издержек на производство, в нашем случае на  транспортировку газа, что приведёт к бесперебойным поставкам газа, уменьшению отказов в работе, уменьшению количества аварий на КС и линии МГ, уменьшению загрязнения окружающей среды, что к конечном итоге,  отразится на затратах каждого жителя нашей страны, уменьшению дефицита бюджета, благоприятному влиянию на окружающую среду. Задачей научного исследования является анализ и обобщение результатов  ранее произведённых исследований в области разработки методологии ресурсосбережения при эксплуатации технологического оборудования магистральных газопроводов, раскрытие наиболее производительных технологий.

Проведение общего анализа: При работе газотурбинной установки существует несколько термодинамических показателей характеризующих её работу:  коэффициент полезной работы – который складывается из работы совершённой в турбинах и полезной работы, термический КПД – показывает, насколько полно используется тепло в цикле и определяется отношением количества тепла полезного к количеству  тепла затраченного в камере сгорания, эффективный  КПД  равен отношению эффективной работы  к действительному количеству затраченного тепла. Этот КПД оценивает двигатель как тепловую машину. Он показывает, какая часть тепла используется на увеличение кинетической энергии и учитывает все внутренние потери. Эффективный КПД основной показатель, характеризующий газотурбинную установку. Таким образом, мы плавно подошли к теме рабочего тела совершающего работу, в нашем случает это воздух, смешенный с продуктами сгорания, доведённые до расчётной температуры. После вращения генератора или силовой установки рабочее тело сохраняя в себе достаточно кинетической и потенциальной энергии направляется в шахту выхлопа и выходит в атмосферу. Следовательно, основные потери в газотурбинной установке – это потери тепла с уходящими газами. Утилизация тепла направляет всё ещё высокую энергию выхлопных газов на совершение, так её назовём второстепенной полезной работы. Работа заключается в том, что выхлопные газы нагревают секции теплообменных аппаратов,  в которых находится вода до расчётной температуры. Нагретая до расчётной температуры вода под давлением от утилизационных насосных поступает на обогрев вспомогательного и основного оборудования, а также на обогрев жилых помещений, боксов строений, всего, что обустроено на компрессорной станции. При всём при этом стоит заметить, что КПД турбоагрегата повышается, если установленные на нём теплообменники  «отрабатывают» на полный установленный заводом изготовителем КПД.  На компрессорных станциях, используемых в Северных условиях существует несколько основных используемых видов теплообменников УТ-4/150 (4 секции), УТ-9.2/150 (8 секций), УТ-10,8/115 (8 секций). Первая цифра после УТ означает максимальные мегаватты вырабатываемого тепла. Последние два вида используют по 4 секции, то есть в роли котла утилизатора устанавливают переделанные  заводские установки, но изменяют количество секций.  Основная проблема газокомпрессорных станций состоит в том, что установленные в 1980 годах указанные утилизаторы, в течении  всего своего срока эксплуатации не подвергались «чистке» и гидравлическим испытаниям. Не маловажной проблемой является неспособность в зимний период при работе малого количества ГПА поддерживать температурный режим компрессорной станции. Также одной из проблем является не герметичность шторок котлов утилизаторов, что сказывается на снижении температуры нагрева теплоносителя. Первую проблему предлагаю решить следующим образом, хотя она и затратная для эксплуатирующей организации, рассмотреть в графике ТО возможность капитального ремонта котла утилизатора, что будет заключаться в ревизии и чистке секций теплообменника, при необходимости при проведении внутритрубной дефектоскопии, замене установленного теплообменника. Стоит отметить, что переделка заводских агрегатов и узлов, в частности уменьшении количества секций для уменьшения совокупной высоты сооружения, не всегда сказывается положительно, в частности мы снизили мощность теплообменника, что говорит  о второй проблеме снижения мощности. Если не имея экономических познаний на обыденном уровне представить себе сколько «тёплых» мегаватт можно было получить дополнительно используя стандартные теплообменники, и проблемы сниженных температур воды и не возникали.

В настоящий момент самой перспективной технологией утилизации тепла для компрессорных технологий является ORC-технологии, или ограниченный цикл Ренькина. Для данной технологии является необходимой  следующая конфигурация компрессорного цеха: 2 ГПА по 16 МВт ( НК-16СТ) и один ЭГПА мощностью 8-10 МВт. (ГПА-10-4). Что в сою очередь отмечено следующими преимуществами: -Температура замерзания НРТ и загустевания термического масла ниже минус 80…100 0С, что исключает опасность замерзания и выхода из строя в регионах с холодным климатом;  Высокая степень заводской готовности модулей – Быстрый монтаж; ОЦР-электростанция работает в автоматическом режиме, без обслуживающего персонала, т.к. она намного проще и у нее отсутствуют дренажи и воздушники ручного управления; Отсутствует сложное водоподготовительное оборудование (химводоочистка, деаэраторы, вакуумные эжектора, мокрые градирни, насосы и т.д.); Длительный срок службы оборудования за счет относительно низкой частоты вращения, а также низких значений давления и температуры, что также дополнительно обуславливают низкий уровень шума. Срок службы ОЦР установок – 25 лет; Отсутствие проблемы коррозии в связи с использованием не агрессивных органических жидкостей;

Экономический эффект от внедрения энергоутилизационных установок на базе ORC-технологии позволяет получить энергосберегающий эффект с момента запуска в работу. Отсутствие переменных затрат на топливные ресурсы; Потребные энергетические ресурсы на собственные нужды покрываются вырабатываемой электроэнергией; Стоимость сбереженных ресурсов (электроэнергия и природный газ) за 5-7-ми летний период эксплуатации сопоставимы с капитальными затратами на внедрение технологии; Наличие энергосберегающего эффекта и рассчитанный срок окупаемости позволяет реализовать проекты с применением механизмов энергосервисного контракта – без необходимости отвлечения инвестиционных средств предприятия, обеспечивая гарантированное финансирование производства оборудования и внедрение его на действующих компрессорных станциях.

Заключение

Стоящие задачи по ресурсосбережению невозможно решить на основе устаревших традиционных подходов. Главным содержанием научно-технической политики газотранспортных предприятий в связи с этим становится ориентация на интенсивные технологии и оборудование, обеспечивающие высокую экономическую эффективность, ресурсосбережение, надежность и безопасность эксплуатируемых объектов. Наиболее фондо- и энергоемкой под отраслью газовой промышленности является магистральный транспорт газа. Именно на транспорт газа в ПАО «Газпром» приходится около 90 процентов всех затрат.

Выводы

 В данной работе мной были рассмотрены основные направления совершенствования основного оборудования компрессорных станций, проанализированы направления модернизация морально устаревшего оборудования, внедрение новых инновационных технологий.  В статье рассмотрены вопросы утилизации тепла выходящих газов ГПА. Каждая технология при рациональном и скорейшем внедрении в производство приведёт к уменьшению издержек производства и в конечном итоге к ресурсосбережению отрасли.


[1] Энергетическая стратегия России на период до 2020 года: Распоряжение Правительства Российской Федерации от 28 августа 2003 г. №1234-р

[2] Энергетическая стратегия России на период до 2035 года: Распоряжение Правительства Российской Федерации от 13 ноября2009 г. № 1715‑р

Поделиться в соц. сетях

0

Библиографический список
  1. Арсеньев Л.В., Тырышкин В.Г., Комбинированные установки с газовыми турбинами. Л.: Машиностроение., Пер. и доп. №12., С. 307.
  2. Вестник Казан. технол. Ун-та,  Гетман В.В., Лежнева Н.В., выпуск № 18., 2011., С 174-179.
  3. Газета «Транспорт газа» Выпуск № 9,10,11. Югорск. 2017 г.
  4. Ишков А.Г. Современное состояние и перспективное развитие направлений энергосбережения в транспорте газа /А.Г. Ишков, Г.А. Хворов, М.В. Юмашев и др. // Газовая промышленность. – 2010. – № 9.
  5.  Концепция энергосбережения и повышения энергетической эффективности в ОАО «Газпром» на период 2011–2020 гг. (утв. Приказом ОАО «Газпром» от 08.12.2010 г. № 364).
  6. Масленников В.М. Журнал теплоэнергетика, выпуск №3., 2004., С 38-39.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Тютьков Александр Александрович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация