Методы повышения энергоэффективности компрессорных станций при реконструкции магистральных газопроводов (стр. 5 )

энергоэффективность КС с ПГУ дополнительно увеличивается на 8-14 %.

Удельный эффект экономии топлива от применения парогазовой надстройки с ГПА 16-25-32 составляет 0,03-0,05 м3/кВт∙ч. Простой срок окупаемости парогазового ТУК (6 лет) обеспечивается при стоимости топливного газа 10-12 руб/м3, а с учетом затрат на СМР, эксплуатацию и РТО, дополнительное электроснабжение и оборудование ПГУ при – 32 руб/м3 (при цене на топливный газ для газотранспортных предприятий 1,8-2,3 руб/м3).

Согласно приводимой статистике вынужденные остановы агрегатов из-за прекращения электроснабжения КС находится на уровне 8-10 % от общего количества остановов ГПА (для ГТК-10И и ГТК-25И этот показатель составляет  5-9 %). Внезапный останов увеличивает вероятность отказов на пусковых режимах, отрицательно сказывается на ресурсе ГПА, как следствие, на надежности транспорта газа.

Полностью автономное электроснабжение модульного ГПА от ГСН на рабочих режимах имеет следующие преимущества: повышение технологической надежности ГПА и КС; сокращение капитальных затрат за счет сокращения установленной мощности электростанции собственных нужд (ЭСН); сокращение расхода газа на собственные нужды, т. к. ГТУ современных ГПА обладают более высоким КПД по сравнению с агрегатами ЭСН.

Для обоснования номинальной мощности ГСН модульного ГПА в работе проведен оценочный расчет потребляемой мощности АВОГ с учетом режимно-технологической неравномерности загрузки на примере КС трансгаз Югорск». 

Выявлено, что номинальная мощность ГСН для покрытия нужд в собственном электроснабжении модульного агрегата на рабочем режиме составляет: для ГПА-16 – 270 кВт, для ГПА-25 – 450 кВт, для ГПА-32 – 550-580 кВт.

Обоснование энергосберегающего эффекта от применения ГСН проводилось путем сравнения вариантов электроснабжения модульного ГПА (от ГСН или ЭСН). 

При применении ГСН изменение расхода топливного газа на собственное электроснабжение ГПА определяется следующим выражением:

  ,  (4)  где , и , - эффективный КПД на номинальном режиме и  тангенс угла наклона зависимости приведенного относительного расхода топлива от приведенной мощности ГТУ ГПА и агрегатов ЭСН.

Согласно проведенной оценке применение ГСН позволяет сократить расход топливного газа на собственное электроснабжение модульного ГПА на 11-28 % в зависимости от единичной мощности ГПА и типа агрегатов ЭСН.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основании проведенного анализа современного состояния ГТС  и зарубежных систем МГ определены показатели удельной энергоемкости и энергоэффективности КС.

Установлено, что показатели удельной энергоэффективности эксплуатируемых отечественных КС уступают зарубежным на 7-12 м3/(млн м3∙км). В то же время в проектах новых МГ применение современных технико-технологических решений обеспечивает  повышение  удельной  энергоэффективности  КС в 1,3-1,5 раза по

сравнению с эксплуатируемыми газопроводами.

Разрабатываемые в рамках комплексных программ мероприятия по реконструкции эксплуатируемых МГ не полностью реализуют технико-технологические возможности повышения энергоэффективности КС.

2. Уточнена взаимосвязь производительности газопровода и потребляемой мощности КС, которая характеризуется коэффициентом влияния 2,0-2,4 (теоретический коэффициент влияния – 3,0-3,5).

3. Обоснован энергосберегающий эффект при ремонте участка газопровода с применением труб с внутренним покрытием; разработана методика позволяющая определить снижение потребляемой мощности и расхода топлива КС при ремонте участка газопровода с применением труб с внутренним покрытием. Установлено, что при замене 1 км газопровода с применением внутреннего покрытия снижение потребляемой мощности КС составляет 30,5-70,6 кВт (в зависимости от технологических параметров МГ).

4. По результатам анализа режимов работы ГТС трансгаз Югорск» обоснована возможность применения метода реконструкции КС многониточных систем МГ, работающих в едином гидравлическом режиме, с применением ГПА увеличенной единичной мощности при объединении КЦ.

Расчетно-экспериментальным путем установлено, что применение ГПА-32 является предпочтительным методом реконструкции КС многониточных систем МГ и обеспечивает: повышение удельной энергоэффективности КС по сравнению с текущим показателем до 47 %, по сравнению с вариантами поцеховой реконструкции с ГПА-16 и ГПА-25 - на 6-10 %; СЖЦ КС снижается на 14-22 %.

Применение ГПА-32 при реконструкции ГТС трансгаз Югорск» позволит повысить удельную энергоэффективность ГТС на 23-25 %, сократить потребление топливного газа на собственные нужды на 4-7 млрд м3/год (в зависимости от загрузки системы).

5. Выполнено теоретическое обоснование применения методов повышения энергоэффективности газотурбинного привода на КС.

Выявлено, что по сравнению с ГТУ простого цикла для ГТУ сложных термодинамических циклов влияние эксплуатационных факторов в процессе работы приводит к меньшему снижению располагаемой мощности и эффективного КПД (соответственно, до 7 % и 11 %), что подтверждает преимущества применения таких установок.

Разработана методика определения выходных параметров парогазового ТУК, работающего совместно с газотурбинным ГПА на частичных режимах.

Расчетно-экспериментальная  оценка,  проведенная  с  учетом  режимно-технологической  неравномерности  транспорта  газа,  показала,  что

применение парогазового ТУК дополнительно повышает удельную энергоэффективность КС на 8-14 % при увеличении капитальных вложений в  1,2-1,4 раза.

При реализуемом уровне энергоэффективности КС с ПГУ, существующих ценах на машиностроительную продукцию и энергоносители применение парогазовых технологий в транспорте газа имеет место только в отдельных (локальных) проектах.

Обоснована номинальная мощность ГСН для автономного электроснабжения модульного ГПА, которая составляет 270-580 кВт (в зависимости от мощности агрегата). Установлено, что применение ГСН сокращает потребление топлива на электроснабжение собственных нужд ГПА с АВОГ на 11-28 %.

6. Результаты работы показали целесообразность корректировки и дополнения существующих программ по энергосбережению и реконструкции эксплуатируемых МГ, для чего предлагается:

а) применять при реконструкции и капитальном ремонте линейной части эксплуатируемых МГ трубы с внутренним покрытием;

б) при реконструкции КС многониточных систем МГ, работающих в едином гидравлическом режиме, применять метод реконструкции с ГПА-32 при объединении КЦ (в дополнение к существующему методу поцеховой реконструкции с ГПА-16 и ГПА-25);

в) применять в составе модульного ГПА генератор собственных нужд для индивидуального электроснабжения агрегата и АВОГ.

Использование предлагаемых методов позволяет понизить удельную энергоемкость КС эксплуатируемых МГ до 55-60 кВт∙ч/(млн м3∙км) и увеличить энергоэффективность до 12-14 м3/(млн м3∙км).

Список основных опубликованных работ:

1. , Зюзьков магистрального транспорта газа и потребности в газоперекачивающей технике // Компрессорная техника и пневматика. 2011. №1. С. 38-41.

2. , Щуровский компрессорных станций многониточных систем газопроводов с укрупнением единичных мощностей газоперекачивающих агрегатов // Компрессорная техника и пневматика. 2011. №5. С. 2-6.

3. , , Зюзьков   технико-технологические  решения  в  транспорте  газа //

Наука и техника в газовой промышленности. 2011. №1. С. 19-33.

4. , Зюзьков единичных мощностей газоперекачивающих агрегатов при реконструкции компрессорных станций магистральных газопроводов. Труды шестнадцатого международного симпозиума «Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования - 2011» // С-Пб.: СПбГПУ. 2011. С.110-114.

5. , , Зюзьков газотурбинная установка с регенерацией теплоты половинного расхода рабочего тела. Тезисы докладов LV Научно-технической сессии по проблемам газовых турбин «Научные, теоретические и технические проблемы переноса передовых авиационных разработок в конструкции наземных и морских ГТУ» // Рыбинск: .  2008. С. 61-62.

6. О перспективах применения ГТУ сложного термодинамического цикла на компрессорных станциях. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Новые решения и технологии в газотурбостроении» // М.: ЦИАМ. 2010 г.

7. , Щуровский электроснабжение модульных газотурбинных газоперекачивающих агрегатов. Сборник докладов III Международной научно-технической конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее» // М.: ВНИИГАЗ». 2009. С. 268-275.

8. Зюзьков газоперекачивающие агрегаты с автономным электроснабжением. Тезисы докладов LVII Научно-технической сессии по проблемам газовых турбин «Научно-технические проблемы производства и эксплуатации наземных газотурбинных установок» // Уфа: .  2010. С. 138-141.

Подписано к печати «27» октября 2011 г.

Заказ № 000

Тираж 100 экз.

1уч.-изд. Лист. формат 60 х 84/16

Отпечатано в ВНИИГАЗ»

по адресу 142717, Московская обл.,

Ленинский р-н, п. Развилка, ВНИИГАЗ»