Научно-обоснованные предложения по разработке и методам внедрения инновационных технологий утилизации выбросов, содержащих метан (стр. 22 )

Назначение технологии: технология запуска газовой турбины ГПА на основе применения воздушной компрессорной силовой установки предназначена для замещения пускового природного газа сжатым воздухом при запуске газовой турбины ГПА и снабжения сжатым воздухом стационарных ГТУ с пневматическими пусковыми устройствами – воздушными стартерами.

Область применения: Технологические объекты добычи, транспортировки и хранения природного газа

Описание технологии: Перспективная технология запуска ГПА на основе системы запуска газовых турбин на базе авиационного компрессора 5-го поколения с приводом от высокооборотного электродвигателя на активных электромагнитных подшипниках обеспечивает возможность подачи в стартер сжатого воздуха вместо природного газа. Технология включает следующие элементы: -  центробежный авиационный компрессор 5-го поколения с быстродействующим клапаном регулятором, обеспечивающий степень сжатия 4,81; КПД равен 81 %, расход воздуха - 1,42 кг/с; -  быстродействующий программируемый логический контроллер; -  газовый стартер, работающий на воздухе при давлении 4 – 6 кгс/см2; -  система управления магнитными подшипниками;

-  высокочастотный преобразователь частоты; -  оптимизированный ротор компрессора силовой воздушной установки; -  высокоскоростной электродвигатель мощностью 300 кВт, частота вращения ротора электродвигаоб/мин; -  используются активные электромагнитные подшипники и 2-х полюсный ротор с самарий-кобальтовыми магнитами; -  фильтры тонкой очистки воздуха. Воздушная силовая установка (ВСУ) обеспечивает подготовку сжатого воздуха, используемого по технологии обслуживания ГТУ. Компрессор ВСУ – центробежный, одноступенчатый, с регулируемым входным направляющим аппаратом. Компрессор смонтирован на валу синхронного электродвигателя HSVD фирмы S2М (Франция) на постоянных магнитах. Номинальная мощность ВСУ – 190 кВт обеспечивается во всем диапазоне температур атмосферного воздуха от - 40 до +45 °С.

Продолжение таблицы 6.3

Работа на максимальном режиме – 300 кВт выполняется в течение 120 секунд, не более, с последующим охлаждением установки на режиме не выше 170 кВт в течение не менее 450 секунд. После включения электродвигателя компрессора ВСУ автоматически выводится на режим минимальной мощности, используемый в качестве исходного режима для последующей работы. В составе воздушной силовой установки, в качестве элемента антипомпажной защиты, применяется клапан «Турбо-Альфа», который относится к семейству скоростных клапанов. Для точного фиксирования динамических характеристик при функционировании воздушной силовой установки в ее структуре применяют малоинерционные термопары, которые имеют высокую реакцию при измерении и передаче физических процессов. Стендовые испытания воздушной силовой установки показали высокие и устойчивые оперативные показатели времени выхода газовой турбины ГПА на номинальный режим. Это время составляет 40-43 с. Эксплуатация воздушной силовой установки предусмотрена на характерных режимах технического обслуживания ГТУ: запуска газотурбинного двигателя, холодной прокрутки, промывки компрессора и воздушного обогрева в составе станционных систем обеспечения газотурбинной установки, в условиях умеренного климата.

Экономия. Период окупаемости: Технологический эффект при внедрении технологии запуска газовой турбины ГПА на основе применения ВСУ обеспечивается за счет: -  ликвидации расхода природного газа. Используется только энергия сжатого газа, что обеспечивает экологически чистый запуск ГПА; -  снижения пожаро - и взрывобезопасность КС, а также надежность работы пусковых турбодетандеров газотурбинного двигателя; -  потенциала сокращения объема пускового газа, который составляет порядка 14,4 млн. м3/год по ГПА с двигателями, для которых возможно применение воздушной силовой установки (НК-12СТ, НК-14СТ, НК-16СТ, НК-16-18СТ, НК-36СТ, ПС-90ГП1 ПС-90ГП2, ПС-90ГП3, ПС-90ГП25, АЛ-31СТ); -  компактных габаритов ВСУ, что позволяет оптимальное размещение при новом строительстве и реконструкции технологических объектов; -  срока окупаемости ВСУ, диапазон от 6 до 7,5 лет.

Продолжение таблицы 6.3

Разработчик технологии: Технология разработана: фирма , г. Пермь

Прогнозируемые этапы внедрения технологии: Технологию запуска газовой турбины ГПА на основе применения ВСУ целесообразно массово внедрять на технологических объектах магистрального транспорта газа. В перспективе применение технологии целесообразно функционально расширить, включая возможность ее более широкого применения в других видах деятельности: дожимных компрессорных станциях, компрессорных станциях подземного хранения газа. Учитывая экологичность воздушной силовой установки, целесообразно включить рекомендации о применении установки воздушного запуска ГТУ в формируемые программы реконструкции и развития газотранспортной системы . ВСУ может быть основной альтернативой газовому запуску как на действующих, так и на реконструируемых компрессорных станциях, при этом оптимальным является переоснащение действующих цехов ГТУ с применением воздушных силовых установок, где существуют системы пускового газа.

Потенциальный технологический эффект в перспективе может составить: -  снижении потребления природного газа на запуски ГПА - до 100 %; -  исключение выбросов метана и загрязняющих веществ в атмосферный воздух и растительно – почвенный покров, прилегающего к магистральным газопроводам ЕСГ.

Эксплуатационные затраты при внедрении технологии на единичном объекте: единовременные затраты при покупке и внедрении данной технологии на основе воздушного силового запуска в единичной компании нефтегазового сектора может составить 35 - 40 % от стоимости ГПА.

В сформирована программа «Газпром-ЭкоСтарт», которая ориентирована на внедрение безопасного и экологичного запуска ГТУ. Этой программой предусмотрено внедрить воздушные силовые установки запуска ГПА на КС в период 2014 – 2016 гг.: КС горнозаводская – 10 шт., КС Новокунгурская – 10 шт., КС Чайковская – 11 шт., КС Ржевская - 5 шт., КС Серпухов – 1 шт, КС Долгодеревенская – 3 шт.

Потенциальные барьеры при реализации технологии: Технология соответствует современным требованиям, предъявляемым к научно-техническому уровню в нефтегазовом комплексе и рекомендована для внедрения на объектах нефтегазового комплекса.

Продолжение таблицы 6.3

На определенных этапах реализации технологии могут возникнуть потенциальные барьеры: -  необходимость временной коррекции технологического процесса на технологическом объекте за счет необходимости подключения в технологический процесс энергосберегающего энергетического оборудования и установки системы управления им; -  необходимость проведения специальных исследований на предмет выявления степени электромагнитной совместимости высокоэффективного энергетического оборудования со штатными энергетическими системами КС; -  потребуются дополнительные ресурсы при реализации программы внедрения безопасного и экологичного запуска ГТУ – «Газпром-ЭкоСтарт»; -  осуществить определение технических, технологических и организационных мероприятий, необходимых для внедрения и эффективного использования воздушных силовых установок на технологических объектах ; -  осуществить разработку нормативно-технической и нормативно-методической базы внедрения и эксплуатации воздушных силовых установок на технологических объектах ; -  необходимо наличие в цехе системы пускового газа.

Таблица 6.4 – Использование мобильных компрессорных станций (МКС) для откачки природного газа из участков магистрального газопровода

Краткое обоснование: Перед началом ремонтных работ участки, подлежащие ремонту, блокируются задвижками. Для обеспечения безопасности проведения ремонтных работ, оставшийся в отсеченных участках природный газ стравливается в атмосферу. Это приводит к потерям значительного количества транспортируемого газа и загрязнению окружающей среды (то есть в атмосферу поступает основной парниковый газ – метан) и к прямым экономическим потерям – недополученной выручке от реализации газа и платежам за экологический ущерб. Использование МКС для перекачки природного газа из ремонтного участка газопровода в соседний участок, не подлежащий ремонту, или параллельные нитки газопроводов позволит снизить эмиссии метана в результате минимизации потерь природного газа в течение плановых ремонтов и обслуживания газопроводов единой системы газоснабжения России.

Назначение технологии: Технология применения мобильных компрессорных станций для откачки природного газа из участков магистрального газопровода, выведенных из работы на период планово - предупредительного ремонта с целью снижения потерь газа при плановых ремонтах и обслуживании ЕСГ: мобильная компрессорная станция, предназначена для утилизации природного газа, остающегося в выводимом из работы участке газопровода путем перекачки его в проходящий параллельно газопровод или за отключающий запорный кран по ходу газа.

Область применения: Ремонтные работы на объектах системы магистрального газоснабжения . Техническая и природоохранная ценность технологии заключается в том, что МКС могут быть использованы в северной, центральной и южной частях России, то есть там, где планом капитального и текущего ремонтов предусматриваются работы, связанные с выпуском природного газа в атмосферу.

Обзор технологии/Практики: Описание: МКС представляет собой совокупность транспортируемых технологических блоков, совместное применение которых является необходимым и достаточным условиями для откачки природного газа. Технология применения МКС для откачки природного газа из участков магистрального газопровода должна соответствовать требованиям , включая автопоезд в составе МКС, оборудование и обвязку МКС, условия эксплуатации и хранения МКС.

Продолжение таблицы 6.4