Оценка целесообразности использования регенеративных ГТУ на МГ

Реконструкция компрессорных станций магистральных газопроводов – высокозатратное мероприятие. На определенном этапе развития производства она является неизбежной. Так как период реконструкции растягивается на многие годы, и ожидаемое улучшение показателей происходит нескоро, то весьма эффективной, по мере развития производства, является модернизация основного оборудования компрессорных цехов.

Модернизация оборудования требует меньших затрат и осуществляется за относительно короткий срок. Целью модернизации также является повышение КПД газоперекачивающих агрегатов, но только за счет менее масштабных операций. При сохранении комплектности основного оборудования производят его обновление за счет усовершенствования отдельных блоков, например, регенераторов.

Регенерация* тепла в ГТУ возможна, т.к. газотурбинные агрегаты вырабатывают два вида энергии: механическую, которая в виде крутящего момента передается на вал нагнетателя, и еще бόльшее количество тепловой энергии, которая теряется с уходящими газами и представляет собой, по сути дела, бросовую энергию.

Сократить потери тепловой энергии можно, вводя регенерацию тепла отработавших продуктов сгорания в термодинамический цикл ГТУ. Тепло уходящих газов можно использовать для дополнительного подогрева циклового воздуха перед подачей его в камеру сгорания, для подогрева (или охлаждения) всасываемого воздуха, против обледенения и т. д. Все эти мероприятия и технологии являются ресурсосберегающими и позволяют экономить топливный газ и повысить КПД ГТУ.

В настоящее время налажено производство отечественных регенераторов (рекуператоров) нового поколения: трубчатого типа, а также пластинчатого с компенсаторами тепловых напряжений, что позволяет исключить утечки воздуха. Замена существующих пластинчатых рекуператоров, отличающихся негерметичностью, расширяет возможности использования тепла уходящих газов для повышения эффективности работы газотурбинного привода.

Регенерация тепла давно используется в практике магистрального транспорта природного газа. Имеется целый ряд газотурбинных двигателей, в которых КПД повышается за счет регенерации в цикле тепла уходящих газов: ГТ – 700 – 5; ГТК – 5: ГТ – 750 – 6; ГТ – 10 – 4; ГТНР – 10.

_____________________________________________________________

Регенерация* (в теплотехнике) – использование теплоты отходящих газообразных продуктов сгорания для подогрева поступающего газообразного топлива, воздуха или смеси того и другого.

В последнее время привычное название теплообменного аппарата регенератор все чаще заменяют на новое – рекуператор.

Большинство газотурбинных установок КС магистральных газопроводов - безрегенеративные. Но далеко не все, а только частьустановок можно перевести на работу по регенеративному циклу. Можно улучшить работу и регенеративных установок путем их модернизации, в частности, заменой негерметичных пластинчатых рекуператоров на трубчатые.

Экономическая целесообразность использования (за счет экономии топливного газа) регенеративных ГТУ на МГ, а также перевода некоторых безрегенеративных ГТУ для работы по регенеративному циклу, зависит, главным образом, от двух факторов:

- цены на топливный газ в регионе Ц;

- стоимости рекуператоров К с учетом их доставки на КС, монтажа, ремонта, обслуживания и т.д.

9. Источники вторичных энергоресурсов (ВЭР)на КС магистральных газопроводов. Баланс ГТУ

КС магистральных газопроводов, а также ГРС и ПХГ располагают богатейшими вторичными энергоресурсами, в качестве которых можно рассматривать не только теплоту выхлопных газов ГПА, но и энергию, теряемую при дросселировании природного газа, а также энергию, которая пропадает с потерей углеводородов (газа, масел и т.д.) (рис. 5.1).

ВЭР

Избыточное давление

Горючие

Тепловые

низко потен циаль ное тепло

высоко потен циаль ное тепло

Рисунок 5.1. Структура вторичных энергоресурсов

ВЭР на КС МГ вырабатываются непрерывно, с завидной стабильностью, в виде мощнейших энергетических потоков, которые, при отсутствии соответствующих технологий, безвозвратно теряются, рассеиваясь в окружающей среде.

Тепловые энергоресурсы – это физическое тепло отработанных продуктов и тел, выделяющееся и неиспользуемое в технологических процессах транспорта газа по магистральным газопроводам.

Горючие энергоресурсы – это перерасход топливного газа, утечки, технологические и аварийные потери товарного газа и другие отходы технологических процессов (смазочное масло, жидкие углеводороды).

Энергия избыточного давления – это механическая энергия, теряемая при дросселировании газа в производственных процессах как на КС, так и на ГРС, ГРП и КРП.

На КС МГ основными источниками тепловых ВЭР являются:

– водяные и воздушные системы охлаждения, в том числе и системы охлаждения смазочного масла;

– тепло выхлопных газов двигателей, образующихся в результате сгорания топливного газа;

– тепло, выделяющееся при компримировании природного газа и отводимое от газового потока с помощью АВО;

– теплосодержание самого природного газа, которое в настоящее время совершенно не используется.

При больших объемах транспортировки теплосодержание транспортируемого газа велико. Низкотемпературное тепло эффективно может быть утилизировано только с помощью тепловых насосов ТН, компрессионных и абсорбционных, с применением каскадирования тепла, что может рассматриваться как весьма перспективное направление. Такой мощный источник низкотемпературного тепла можно эффективно использовать для выработки пара высоких параметров, а следовательно и выработки механической или электрической энергии.

Чтобы получить доступ к этому источнику низкопотенциальной энергии и утилизировать тепло, необходимо разработать низкотемпературные технологии, т.е., специальные технологии охлаждения газа и транспорта его при "грунтовых" температурах.