Опыт утилизация энергии избыточного давления природного газа на ГРС и КС с выработкой электрической энергии

Товарный газ поступает к потребителям из магистральных газопроводов, давление в которых поддерживается на уровне 5,0…7,5 МПа, через газораспределительные станции (ГРС), где проходит первую ступень дросселирования. Вторая ступень дросселирования осуществляется на газораспределительных пунктах (ГРП) предприятий с понижением давления от 1,2…2,6 МПа до 0,2…0,6 МПа. При этом в процессе дросселирования безвозвратно теряется огромное количество энергии сжатого газа.

При замене обычной технологии редуцирования природного газа на ГРС И ГРП процессом "срабатывания" перепада давления в турбине детандер-генераторной установки становится возможным возврат энергии, затраченной на компримирование газа. При этом в качестве положительного эффекта проявляется снижение уровня вредных выбросов по сравнению с традиционными технологиями.

Анализ зарубежного и отечественного опыта показывает перспективность и высокую экономическую эффективность использования турбодетандорных технологий для выработки электроэнергии и холода на ГРС, ГРП и КС благодаря их положительным качествам:

- минимальным капитальным вложениям и эксплуатационным затратам;

- небольшой металлоемкости;

- высокой степени автоматизации;

- простоты в обслуживании и надежности в работе;

- высокому коэффициенту использования;

- экологической безопасности.

Освоение турбодетандерных технологий началось за рубежом. Например, американской компанией "Сан – Диего Гэс энд Электрик" совместно с корпорацией "Ротофлоу", одним из первых, был разработан, испытан и эксплуатируется на ГРС турбодетандер с электрогенератором на 260 КВт, использующий энергию редуцирования природного газа. Стоимость его 500 $, а экономический эффект – 280 $.

Американской фирмой "Дрессер Индастриз" разрабатываются комплексы по утилизации тепла уходящих газов ГТУ. Фирма разработала широкий ряд типоразмеров турбодетандеров для использования энергии редуцируемого газа на промыслах, КС, ГРС и т.д.

Предварительный подогрев редуцируемого газа обеспечивает значительное увеличение мощности турбодетандера. Диапазон параметров: пропускная способность по газу Q_газа = 0…1,4 млн. м³/сут; мощность турбоустановки N = 0…4 МВт; температура газа на входе в турбину Т _{на входе} = 18...260 °С. Показатель редуцирования Р₁/Р₂ = 1…20.

Активно ведутся работы в этом направлении на Украине. ОАО "Турбогаз" (г. Харьков) разработало и изготовило в 1988 г. утилизационную турбодетандерную установку УТДУ-2500 мощностью 2,5 МВт, которая, по разработанному ВНИПИТРАНСГАЗ проекту реконструкции ГРС–7 (г. Днепропетровск), была введена в эксплуатацию в 1991 г.

Хорошо зарекомендовала себя турбодетандерная блочно-контейнерная электростанция "Мотор сiч ЭТД – 1000" (Украина, Запорожье), установленная, по проекту ВНИПИТРАНСГАЗ, на ГРС – 1 (Запорожье) при ее реконструкции [141] (рис. 8.1).

Турбодетандерная электростанция ЭТД – 1000 предназначена дляиспользования на ГРС и ГРП. Вырабатывает электроэнергию переменного 3-хфазного тока напряжением 6,3 кВ.

Таблица – Тетнические характеристики ЭТД - 1000

№ п/п	Показатель	Турбоустановка мощностью 1000 кВт
	Пропускная способность по газу, млн.м^3/сут	1,0
	Давление газа на входе в турбину, МПа	4,0…5,5
	Давление газа на выходе из турбины, МПа	0,3…1,2
	Температура воздуха, °С	- 50…+ 50
	Частота вращения ротора турбины, 1/мин
	Напряжение тока, кВ	6,3
	Частота, Гц
	Срок службы, годы
	Назначенный ресурс, час

Турбодетандерная электростанция может работать как для общей, так и для автономной системы при температурах воздуха t_возд = - 50…+ 50 °С. Рассчитана на одну линию ГРС с номинальным расходом природного газа 8 кг/с = ; развивает мощность 1 МВт. Основные характеристики: давление на входе Р_вх = 4,0…5,5 МПа; давление на выходе Р_вых = 0,3…1,2 МПа; срок службы 20 лет; назначенный ресурс 100 000 час, с учетом двухкратного ремонта турбодетандерного агрегата ТДА-1000. Поставляется в 2 – х контейнерах: машинного отделения (2 отсека: турбодетандерный и генераторный) и кабины управления.

Рисунок 8.1 – Электростанция турбодетандерная "Мотор сiч ЭТД-1000" с турбодетандерным агрегатом ТДА-1000

Турбодетандерный агрегат (ТДА) представлен одноступенчатой осевой турбиной природного газа, с частотой вращения турбины n = 15100 1/мин, оборудованной сопловым аппаратом, редуктором привода генератора с частотой вращения выходного вала n = 1000 1/мин и лобовым картером с приводами агрегатов обслуживания систем ТДА.

В нашей стране выполняется определенный комплекс работ в соответствии с Концепцией развития энергетики ОАО "Газпром" на основе собственных электростанций и энергоустановок, одобренной постановлением правления ОАО "Газпром" № 52 от 28.09.2000. В настоящее время в России созданы и эксплуатируются утилизационные турбодетандерные установки для выработки электроэнергии за счет энергии дросселирования газа на крупных ГРС, а также за счет дросселирования топливного газа на КС.

ОАО "Криокор" (г. Москва) разработаны, изготовлены, введены в действие в 1994 г. и успешно эксплуатируются на ГРП ТЭЦ-21 "Мосэнерго" два агрегата ДГА–5000 мощностью 5 МВт каждый.

ВНПО "Союзтурбогаз" разработаны утилизационные турбодетандерные установки 2–х типов, предназначенные для преобразования избыточного давления редуцируемого природного газа в электроэнергию. Технические характеристики турбоустановок представлены в табл. 8.1.

Турбодетандерные установки мощностью 2500 кВт предназначены для редуцирования давления газа на ГРС. Для этого используется 5-тиступенчатая осевая турбина. Вырабатываемая генератором энергия передается в общую энергосистему.

Разработанная для КС утилизационная турбоустановка мощностью 300 кВт использует избыточное давление топливного газа ГПА. Для редуцирования газа применена одноступенчатая центростремительная турбина, имеющая одноступенчатый редуктор для привода электрогенератора. Подаваемый на вход турбины газ подогревается горячей водой из системы утилизации теплоты уходящих газов ГПА.

Таблица 8.1. - Технические характеристики утилизационных турбодетандерных установок

№ п/п	Показатель	Турбоустановка мощностью, кВт
	Пропускная способность по газу, млн.м^3/сут	2,6…5	0,45…0,5
	Давление газа на входе в турбину, МПа	1,5…2,4	5…5,2
	Температура газа на входе в турбину, °С	10…50
	Степень расширения газа в турбине	2…2,2
	Частота вращения ротора турбины, 1/с
	Напряжение тока, кВ	10,5	1,38
	Частота, Гц

Установки выполнены автоматизированными, блочно – комплектного исполнения.

Рассмотренный способ получения электроэнергии относится к энергосберегающим, энергоутилизационным и экологически чистым технологиям.

Дата добавления: 2015-07-14