Методы повышения энергоэффективности компрессорных станций при реконструкции магистральных газопроводов (стр. 3 )

Величина энергосберегающего эффекта при применении внутреннего покрытия определяется геометрической конфигурацией участка газопровода (внутренний диаметр, протяженность), газодинамическими параметрами транспорта газа и в условиях режимно-технологической неравномерности работы МГ имеет переменное значение.

На рис. 3 показано изменение энергосберегающего эффекта для среднестатистического режима работы участка газопровода  трансгаз Югорск».

Рис. 3 – Изменение энергосберегающего эффекта от применения труб с внутренним покрытием  в течение года.

В разрабатываемых программах реконструкции эксплуатируемых МГ необходимо учитывать следующие мероприятия по энергосбережению:

- при  разгрузке  МГ по производительности на 1 % потребляемая мощность КС

и расход топлива сокращается на 2,0-2,4 %;

- применение труб с внутренним покрытием при реконструкции и капитальном ремонте линейной части МГ: при существующих объемах ремонта линейной части ГТС энергосберегающий эффект от применения труб с внутренним покрытием к завершению комплексной программы (2015 г.) может составить: потребляемая мощность КС ниже до 170 МВт, расход топлива – до 520 млн м3/год. 

В третьей главе обосновывается метод реконструкции КС многониточных систем МГ, работающих в едином гидравлическом режиме, с применением ГПА увеличенной единичной мощности (32 МВт). Для этого проведен анализ режимов работы КС трансгаз Югорск», выполнена расчетно-экспериментальная оценка изменения показателя удельной энергоэффективности и технико-экономическая оценка методов реконструкции двухцеховой КС с применением агрегатов различных технологических схем.

Средняя единичная мощность ГПА по парку составляет  12,2 МВт. В проектах новых отчественных МГ применение агрегатов единичной мощности 25-32-50 МВт позволяет обеспечить наиболее эффективное соотношение между производительностью газопровода и установленной мощностью КС.

Увеличение единичной мощности ГПА на эксплуатируемых КС перспективно с учетом следующих факторов:

- большинство ГТС являются многониточными и эксплуатируются в едином гидравлическом режиме, что обеспечивает возможность взаимного резервирования КС за счет межцеховых перемычек;

- имеются КС со степенью сжатия около 1,35; переход на низконапорную технологию транспорта газа позволяет применять ЦБК с осевым входом газа с КПД политропного сжатия 88-90 %, что дополнительно снижает ; 

- ГТУ и  ЦБК  обладают  благоприятными  масштабными  качествами: в классе  25-40 МВт обеспечивается наибольший КПД при одинаковом уровне начальных параметров; с увеличением единичной мощности удельная стоимость газоперекачивающего оборудования снижается.

На основе результатов анализа режимов работы КС многониточных МГ  трансгаз Югорск» (Dу=1420 мм, Рг=7,45 МПа) получено статистическое распределение среднемесячных показателей работы КЦ в 2008 г. по степени сжатия (εКЦ) и потребляемой мощности.

На рис. 4 показано распределение КЦ (nКЦ) по степени сжатия, из которого следует, что около 50 % цехов эксплуатируются в диапазоне εКЦ = 1,30-1,35.

На  рис. 5  показаны  результаты  анализа  изменения  производительности  и

потребляемой  мощности  для  170  КЦ  ООО  «Газпром  трансгаз  Югорск», 

на рис. 6 – распределение потребляемой мощности КЦ в 2008 г. и прогноз в соответствии с уточненной зависимостью на 2030 г. (при снижении производительности ГТС на 18 %).

Рис. 4 – Распределение КЦ по степени сжатия.

Рис. 5 – Изменение производительности и потребляемой мощности КЦ.

Рис. 6 – Распределение КЦ по потребляемой мощности.

Из результатов проведенного анализа следует, что эксплуатация двухцеховой КС может быть обеспечена четырьмя ГПА мощностью 32 МВт в конфигурации 3+1 (или сезонно 2+2) рабочих+резервных агрегатов (в настоящее время для двух цехов наиболее характерно наличие 16 ГПА мощностью 10 МВт или 10 ГПА мощностью 16 МВт в конфигурации 3+2 на один КЦ).

Основные положения метода реконструкции с ГПА-32:

- базовый  технологический  объект  –  как минимум,  двух - или трехцеховая КС,

работающая в едином гидравлическом режиме;

- метод реконструкции – сооружение нового цеха на примыкающей площадке;

- максимальное  сокращение  общестанционных  объектов  с  переносом  их

технологических функций на агрегатный уровень;

- максимальная энергоэффективность в каждом элементе ГПА-32.

Расчетно-экспериментальная оценка изменения показателя удельной энергоэффективности КС при реконструкции с применением ГПА различных технологических схем выполнянась по данным 2008 г. с учетом неравномерности производительности и потребляемой мощности.

В табл. 2 сведены среднеквартальные и среднегодовые значения удельной энергоемкости и удельной энергоэффективности по результатам расчетного эксперимента реконструкции двухцеховой КС «Сорум».

Из  приведенных  результатов  следует,  что  применение  метода  поцеховой реконструкции с ГПА мощностью 16-25 МВт повышает энергоэффективность станции на 40-42 %, применение ГПА-32 при объединении КЦ – на 47 %.

Таблица 2

Показатели удельной энергоэффективности КС

Тип ГПА	Удельная энергоэффективность КС,  м3/(млн м3∙км)
1 кв.	2 кв.	3 кв.	4 кв.	Ср. год.
Исходный вариант оснащения КС (ГТК-10)	35,2	36,8	37,0	36,2	36,3
Поцеховая реконструкция КС с применением: - ГПА-16	21,7	22,3	20,2	21,7	21,5
- ГПА-25	21,7	21,8	19,6	20,5	20,9
Реконструкция с ГПА-32 при объединении КЦ	20,0	20,1	18,6	18,9	19,4

К основным недостаткам метода реконструкции КС с ГПА-32 относятся:

- усложнение мероприятий по обеспечению надежности КС;

- снижаются возможности для эффективного регулирования работы КЦ за счет дискретного включения/отключения ГПА; увеличивается время работы на частичном режиме и степень недогруженности ГПА при изменении производительности газопровода.

Технологическая надежность КС при применении ГПА-32 обеспечивается на базе следующий принципов:

- ГПА-32(35)  применяются  только  для  реконструкции  КС  многониточных

систем МГ (как минимум двухцеховая КС);

- объединение технологических структур КС позволяет создать необходимый уровень резервирования ГПА-32; 

- применение межцеховых перемычек; комбинация ГПА-32 с агрегатами меньшей мощности. 

Режимно-технологическая неравномерность производительности газопровода является одним из основных показателей определяющим энергоэффективность методов реконструкции КС. Установлено, что применение ГПА-32 наиболее целесообразно для газопроводов с .

Проведенная в работе технико-экономическая оценка выполнена для сравнения методов реконструкции КС по текущим и перспективным показателям капитальных и эксплуатационных затрат на базе следующих положений: 

- объектом сравнения является СЖЦ двухцеховой КС, работающей в едином гидравлическом режиме на две нитки газопровода;

- СЖЦ КС определяется по текущим показателям капитальных и эксплуатационных затрат для нормативного срока работы 20 лет;

- перспективные показатели СЖЦ КС определяются по прогнозным данным  стоимости строительства и эксплуатации нефтегазового оборудования (индекс Нельсона-Фаррера).

В табл. 3 приведена относительная СЖЦ двухцеховой КС для текущих показателей капитальных и эксплуатационных затрат с применением ГПА  различной единичной мощности.

  Таблица 3

Относительная СЖЦ КС для различных методов реконструкции

Тип ГПА	ГПА-16	ГПА-25	ГПА-32
Относительные капитальные затраты	1,33	1,15	1,0
Относительные эксплуатационные затраты	1,14	1,12	1,0
Относительная СЖЦ КС	1,22	1,14	1,0

По сравнению с применяемыми в настоящий момент методами поцеховой реконструкции с ГПА мощностью 16 и 25 МВт метод реконструкции КС многониточных систем МГ с применением ГПА-32 при объединении КЦ позволяет снизить капитальные затраты на реконструкцию на 15-33 %, годовые  эксплуатационные затраты –  на 12-14 %, СЖЦ КС – на 14-22 %.

На рис. 7 с учетом прогнозных показателей стоимости строительства и эксплуатации показано изменения СЖЦ КС при реконструкции с ГПА16-25-32 МВт по отношению к текущему значению СЖЦ с применением ГПА-32. При поцеховой реконструкции с агрегатами мощностью 16-25 МВт увеличение капитальных и эксплуатационных  затрат  приводит к более интенсивному росту СЖЦ КС: в 2015 г.