Основные направления ресурсоэнергосбережения в газовой отрасли

Газосбережение является ключевым направлением ресурсосбережения в газовой отрасли и охватывает комплекс мероприятий:

- по снижению прямых потерь газа;

- по экономии газа при сжигании его в камерах сгорания ГТУ и котлах;

- экономии преобразованных видов энергии при транспорте газа;

- по утилизации сбросных видов энергии.

Наиболее энергоемкой подотраслью газовой промышленности является транспорт газа, на долю которого приходится более 80 % отраслевого потребления топливно – энергетических ресурсов.

Объем газа, идущего на собственные технологические нужды магистральных газопроводов, по данным за период с 1999 по 2003 гг. составлял примерно 9…11 % от соответствующей годовой добычи в Обществе.

Природный газ относится к невозобновляемым ресурсам. Его необходимо беречь, а если тратить, то расчетливо. В настоящее время проблема ресурсосбережения в отрасли приобретает особое значение, т.к. в различных сферах газовой промышленности создаются критические ситуации.

Во-первых, темпы роста добычи снижаются, и нехватка газа становится все более ощутимой, т.к. основные газовые месторождения выработаны, а развитие новых крупных газодобывающих регионов - задача долгосрочного исполнения.

Очевидным является и то, что внедрение ресурсосберегающих технологий экономически оправдано, так как затраты на реализацию энергосберегающих проектов примерно в 2 – 2,5 раза, а по некоторым данным, в 4 раза ниже, чем на развитие добычи газа. Т.е., капитальные затраты на мероприятия по экономии единицы топлив в несколько раз меньше, чем на ее производство и транспорт, что и позволяет сохранить топливо.

Во-вторых, мощнейшим фактором, сдерживающим развитие отрасли, является низкая эффективность работы основного оборудования компрессорных станций. Бóльшая часть газоперекачивающих агрегатов (ГПА) изначально имеют низкий КПД.

Средний КПД существующего парка газовых турбин на КС не превышает 24 – 27 %. Причем действительный КПД изношенных и морально устаревших агрегатов значительно ниже. Это значит, что более 70 % располагаемой мощности агрегатов теряется с выхлопными газами.

Современные газоперекачивающие агрегаты имеют КПД, достигающий 35,7 – 38,7 %. Наибольший КПД имеет ГПА-25 "Урал" с двигателем ПС-90ГП. Дальнейшее увеличение КПД газовых турбин простого цикла связано с решением сложных технических задач по повышению температуры перед турбиной более 1400 °С, что проблематично для условий КС, где высокоэффективная работа ГПА должна сочетаться с длительным сроком службы (100 тыс. часов наработки).

Мы приходим к тому, что совершенствование конструкций ГТУ и их рабочих параметров – пока основной, но не единственный путь повышения эффективности использования топливного газа.

Второе, весьма перспективное направление ресурсосбережения, – это утилизация сбросных энергопотоков и, в первую очередь, тепла, выделяющегося с продуктами сгорания ГТУ. Дело в том, что газотурбинный двигатель – не только основной потребитель газа, но в то же время великолепный генератор высокотемпературных выхлопных газов. Практически он является мощнейшим источником высокопотенциальных вторичных энергоресурсов (ВЭР) на компрессорных станциях.

Утилизируя тепло выхлопных газов, можно добиться кардинального, почти в 2 раза, повышения эффективности использования топливного газа на КС и соответствующей его экономии.

Следующим по значимости сбросным энергопотоком является энергопоток дросселирования газа на ГРС, ГРП и т.д. Экологически чистый процесс преобразования энергии дросселирования газа в электрическую энергию прост, технологичен и в настоящее время получил признание. Но наши успехи в деле использования и утилизации энергии сбросных тепловых потоков невелики. Мы теряем энергии практически в 2 раза больше, тем используем.

Причины объективны. Реализация ресурсосберегающих проектов требует не только модернизации старого оборудования, например, для перевода безрегенеративных ГТУ на работу по регенеративному циклу, но и создания специального высокотехнологичного оборудования, разработки новейших технологий. Реконструкция компрессорных цехов, в целом, позволит существенно повысить эффективность использования топливного газа. Представляется возможным совершенствовать имеющиеся и создать новые ресурсосберегающие технологии и проекты:

- прямая утилизация тепла уходящих газов;

- использование тепла выхлопных газов для подогрева топливного газа, выработки механической и электроэнергии, хладопроизводства;

- применение комбинированных систем энергообеспечения объектов ОАО "Газпром";

- использование детандер - генераторных агрегатов для утилизации энергии при дросселировании природного газа;

- расширение области применения ведомственных электростанций собственных нужд (ЭСН);

- создание отраслевой энергетики и т.д.

2. Перспективы развития газотурбинного привода для компрессорных станций

Повышение экономичности ГПА с газотурбинным приводом может быть достигнуто за счет рационального использования теплоты уходящих газов в парогазовых установках (ПГУ), работающих по прямому парогазовому циклу. Расширяются возможности за счет применения бинарных парогазовых установок (БПГУ), имеющих в своем составе второй замкнутый контур, где в качестве рабочего тела используются органические жидкости с низкой температурой кипения – изобутан, изопентан и др. С внедрением установок типа STIG (в вариантах с неконвертированной и конвертированной проточной частью газотурбинного двигателя), за счет впрыскивания пара прирост мощности может увеличиться до 80 % и КПД до 41…45 %.

КПД агрегатов можно повысить до 50 - 52 %, по условиям ISO 2314, за счет впрыскивания пара в камеру сгорания с последующей регенерацией воды в цикле. Это комбинированные газопаротурбинные установки с регенерацией воды в цикле (КГПТУ с РВЦ), имеющие опыт эксплуатации на КС МГ.

С ноября 2003 г. введен в эксплуатацию и успешно эксплуатируется ГПА 16К "Водолей" с приводом от комбинированной газопаротурбинной установки с регенерацией воды в цикле КГПТУ – 16, изготовленным по проекту ОАО ИПП "ВНИПИТРАНСГАЗ".

Использование комбинированного парогазового цикла с частичным окислением природного газа и промежуточной его конверсией позволит поднять КПД газотурбинного цикла до 70 %, а в целом КПД ГТУ до 55 – 60%.

В России активно ведутся исследовательские и научно – технические работы по созданию более совершенных ГПА. Учитывая последние достижения, можно наметить вполне оптимистичный и реальный путь развития и подъема ТЭК России, с использованием резервов газотранспортной отрасли.

Резервы вторичных энергоресурсов газотранспортной системы ОАО Газпром огромны. При установленной мощности 44 ГВт и реальных КПД, потери тепловой энергии на компрессорных станциях магистральных газопроводов составляют около 80 ГВт. Величина теряемой мощности соизмерима с мощностью энергетической системы России.

Веским аргументом в пользу принятия решения о создании отраслевой энергетики является и тот факт, что строительство новых мощных электростанций в короткий срок нереально, так как имеются практически непреодолимые экономические барьеры и скорее "…относится к области фантастики. Уже через 3 – 4 года в подавляющем большинстве краев и областей России начнутся процессы необратимого физического разрушения производящих электричество и тепло генераторов и котлов, линий электропередачи и тепловых сетей".