Научно-обоснованные предложения по разработке и методам внедрения инновационных технологий утилизации выбросов, содержащих метан (стр. 20 )

Формирование перечня инновационных технологий для всех видов деятельности нефтегазового сектора России осуществлялось с учетом выбора технологий, оказывающих положительное влияние на ресурсосбережение и на повышение энергетической эффективности технологических процессов и оборудования. Для отбора наиболее эффективных технологий использовались критерии, представленные в Р Газпром 2-1.20-742-2013 [80]. Согласно этим критериям в перечень вошли технологии, которые направлены на:

-  повышение энергетической эффективности технологических процессов, оборудования на основе использования эффективных ресурсосберегающих мероприятий, при строительстве новых технологических объектов или реконструкции уже существующих;

-  поддержание энергетической эффективности агрегатов, установок, оборудования на нормативном (проектном) уровне, в том числе при проведении ремонтных и регламентных работ;

-  сокращение потребления ТЭР при оптимизации режимов работы технологического оборудования по критерию минимума энергозатрат;

-  сокращение технологических потерь природного газа, в том числе при проведении ремонтных и регламентных работ;

Сформированы паспорта инновационных технологий в целях выявления и распространения наилучшего опыта на всех этапах производственно-технологического процесса нефтегазового сектора России по сокращению выбросов, содержащих метан, на основе технологических, технических и экономических критериев.

Паспорт инновационной технологии разработан согласно ГОСТ Р 54097-2010 [81] и Р Газпром 2-1.20-742-2013 [80] с целью предоставления дочерним обществам, научно-исследовательским и проектным институтам, организациям нефтегазового сектора России объективной и достоверной информации о ресурсосберегающих технологиях, реализуемых в настоящее время в нефтегазовых компаниях и рекомендуемых для внедрения при реконструкции и новом строительстве в перспективе. Структура паспорта инновационной технологии включает: название технологии; целевое назначение технологии; описание технологии; технологический эффект от внедрения; варианты и потенциальные объемы финансирования; этапы внедрения, временные рамки технологического освоения; эффект от внедрения в перспективе; эксплуатационные затраты при внедрении технологии на единичном объекте; барьеры при реализации технологии; разработчик технологии.

В таблицах 6.1 - 6.11 для ряда технологий представлен перечень разработанных проектов паспортов инновационных технологий утилизации выбросов, содержащих метан, с целью дальнейшего их использования в нефтегазовом секторе России [80-83].

Таблица 6.1 – Технология транспорта природного газа на основе применения труб с внутренним гладкостным покрытием

Назначение технологии: Технология транспорта природного газа на основе применения труб с внутренним гладкостным покрытием предназначена для улучшения гидродинамических характеристик потока транспортируемого газа и снижения расхода удельных энергозатрат при транспортировке природного газа по трубопроводам

Описание технологии: Технология транспорта природного газа на основе применения труб с внутренним гладкостным покрытием впервые была реализована в проекте строительства магистрального газопровода «Голубой поток», который транспортирует природный газ в Турцию по дну Черного моря. Для внутреннего гладкостного покрытия газопроводов Технологический процесс нанесения внутреннего гладкостного покрытия состоит из следующих основных операций: -  предварительный нагрев труб до 35-400°С для гарантированного превышения температуры поверхности над точкой росы; дробеметная очистка внутренней поверхности трубы до степени Sа 2,5 и шероховатости Rz 25-60 мкм; -  продувка поверхности, очистка от пыли; -  нанесение гладкостного покрытия; -  предварительная сушка (около 10 мин) при температуре 25 – 400°С с обязательным вращением трубы; -  основная сушка в камере: температура и продолжительность определяются техническими возможностями оборудования; если температура основной сушки превышает 800°С, то сушка должна осуществляться в две ступени с постепенным повышением температуры; -  охлаждение. Для нанесения покрытия используются установки безвоздушного распыления, представляющие собой штангу с расположенными на ее конце соплами, вдвигаемую внутрь трубы. Покрытие наносится в один или два слоя (прямой и обратный ход). На протяжении всего периода нанесения покрытия труба вращается вокруг своей продольной оси (режим центрифугиривания) для исключения потеков на поверхности покрытия. Основными операциями по контролю технологического процесса нанесения внутреннего покрытия являются контроль степени очистки, шероховатости, концентрации солей на поверхности металла перед нанесением покрытия, а также контроль отсутствия пор, адгезии и степени отверждения готового покрытия.

Продолжение таблицы 6.1

При строительстве магистральных газопроводов в ЕСГ России все трубы большого диаметра (более 1020 мм) должны поставляться только с внутренним гладкостным покрытием.

Применяются покрытия на основе различных материалов: эпоксидных, полиуретановых, виниловых, фурановых, фенольных и других смол. Наиболее используемым материалом для нанесения гладкостных покрытий являются композиции на основе эпоксидных смол с содержанием растворителя от 0 до 40%. Покрытия на основе эпоксидных смол обладают хорошей адгезией к металлу, достаточно высокими физико – механическими свойствами, высокой стойкостью к химическим и атмосферным воздействиям. Толщина внутренних гладкостных покрытий труб с целью обеспечения энергоэффективности расхода энергоресурсов должна составлять от 60 до 250 мкм. Если одновременно с энергоэффективностью решается и задача защиты трубы от коррозии, то ее внутреннее гладкостное покрытие должно быть не менее 300 мкм.

Технология нанесения на трубы большого диаметра внутренних гладкостных покрытий реализуется трубоизоляционными заводами России, при этом производительность технологических линий составляет от 400 до 800 м2/ч. Планируется осуществить реализацию данной технологии и на трубах малого и среднего диаметра (от 273 мм включительно).

Область применения: Технологические объекты транспортировки природного газа.

Экономия. Период окупаемости: Технологический эффект транспорта природного газа на основе применения труб с внутренним гладкостным покрытием: -  возрастает пропускная способность газопровода за счет внутреннего покрытия на 6,5 – 9,0 %; -  уменьшается гидравлическое сопротивление, в среднем, на 12,5 %, что при фиксированной производительности позволяет снизить необходимую мощность для транспортировки газа на компрессорной станции (КС) до 0,82 от исходного значения; -  повышение производительности магистральных газопроводов; -  снижение удельных трудозатрат на эксплуатацию магистрального газопровода; -  не содержит летучих веществ и растворителей и отвержденное внутреннее покрытие не оказывает негативного воздействия на окружающую среду; -  повышение стабильности механических свойств после нанесения внутреннего покрытия.

Продолжение таблицы 6.1

Разработчик технологии: Технология разработана: компанией «Трубная Металлургическая Компания», трубопрокатный завод», металлургический завод», металлургический комбинат», ЗАО «Ижорский трубный завод», металлургическая компания», ОАО «Северсталь», – Инжиниринг», трубный завод», ООО «Трубные инновационные технологии».

Промышленное освоение технологии: Технология в настоящее время полностью разработана. При реализации программ реконструкции и модернизации.

Этапы внедрения технологии: Технологию транспорта природного газа на основе применения труб с внутренним гладкостным покрытием целесообразно массово внедрять на ЕСГ и технологических объектах нефтегазового сектора России. В перспективе применение технологии целесообразно функционально расширить с учетом применения наноструктурированных материалов, включая возможность ее более широкого применения в других видах деятельности нефтегазового сектора. С этой целью необходимо организовать выполнение соответствующих НИР и ОКР, в которых разработать основное содержание по обоснованию и расчетам этапов. Потенциальный технологический эффект в перспективе включает: -  применение труб гладкостного покрытия в однониточных и многониточных газопроводах при различных диаметрах и рабочем давлении 7,4…17,5 МПа обеспечивает возможность реализации пропускной способности транспорта газа в объеме 12,5 – 220 млрд. м3/год; -  усредненное значение увеличения производительности газопровода может достигнуть до 9 % от проектного значения; -  усредненное значение экономии топливного газа ГПА может достигнуть до 18 % от базового потребления (трубы без гладкостного покрытия); -  повышение длительности сохранения целостности стенки трубы при ее деформировании в условия нагрузок с образованием гофра; -  повышение надежности обеспечения качества трубной продукции, уменьшение риска разрушения газопровода в процессе эксплуатации; -  снижение вероятности проявления дополнительных деформаций, связанных с изменением рельефа местности, геокриологических режимов, которые приводят к появлению дополнительных деформаций в системе трубопровод-вмещающая грунтовая среда;

Продолжение таблицы 6.1

-  объектов компаний нефтегазового сектора», включая программы переизоляции трубопроводов, следует учитывать необходимость и целесообразность установки труб газопровода с внутренним гладкостным покрытием; -  исключение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и растительно - почвенный покров, прилегающего к магистральным газопроводам ЕСГ; -  внутреннее гладкостное покрытие полости труб, выполненное на эмалевой основе, способно защитить внутреннюю поверхность труб от появления точечных и более обширных по площади язв с потерей металла по принципу эрозийного или абразивного механизма воздействия, а это, в свою очередь, существенно продлевает эксплуатационные характеристики и технический ресурс каждой отдельно взятой трубы и приводит к снижению аварийности на линейной части МГ.

Эксплуатационные затраты при внедрении технологии на единичном объекте: Единовременные затраты при реализации данной технологии в единичной компании нефтегазового сектора России могут составить 35-45 % от годовых эксплуатационных затрат на КС. Потенциальные барьеры при реализации технологии: технология соответствует современным требованиям, предъявляемым к научно-техническому уровню в нефтегазовом секторе России.

На определенных этапах реализации технологии могут возникнуть потенциальные барьеры: -  процесс порообразования из-за повышения коэффициента трения поверхности приводит к снижению эксплуатационных характеристик гладкостного покрытия; для минимизации явления порообразования в процессе формирования и сушки внутреннего покрытия следует придерживаться оптимальных температур режимов, разработанных для каждой применяемой системы композиционных материалов; -  требуется разработка физической и математической моделей обеспечения заданных показателей газопровода на стадиях выплавки металла, проката листа, изготовления трубы; -  обеспечение требуемых характеристик труб от выплавки металла до монтажа и эксплуатации их в составе газопровода; -  необходимость высококвалифицированной сварки труб, предусматривающая использование подкладных колец, создающих дополнительные гидравлические потери в газопроводе, соизмеримые или даже превышающие эффект от внутреннего покрытия с отрицательным знаком.

Таблица 6.2 - Технология компримирования природного газа на основе применения газотурбинных газоперекачивающих агрегатов укрупнённой мощности