Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Методология развития энергосберегающих технологий трубопроводного транспорта газов

ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Буховцев, Борис Матвеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ СТРАНЫ.

1Л Анализ развития и оценка состояния газотранспортной системы страны.

1.2 Оценка работы компрессорных станций магистральных газопроводов.

1.3 Показатели надежности работы газоперекачивающих агрегатов.

1.4 Пути и способы развития энергосберегающих технологий трубопроводного транспорта природного газа.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. ВЫБОР ВИДА ПРИВОДА КОМПРЕССОРНЫХ

СТАНЦИЙ И ОПТИМИЗАЦИЯ ИХ РАБОТЫ.

2.1 Сопоставление газотурбинного и электрического вида приводов на КС.

2.2 Оптимизация режимов работы ГПА и компрессорных станций.

2.3 Снижение топливно-энергетических затрат за счет оптимизации режимов работы центробежных нагнетателей.

2.4 Снижение топливно-энергетических затрат за счет использования на КС агрегатов с различной удельной мощностью.

2.5 Снижение топливно-энергетических затрат при замене морально устаревших и физически изношенных ГПА на агрегаты нового поколения.

2.6 Снижение энергозатрат на транспорт газа за счет периодической очистки внутренней полости газопровода и использования аппаратов воздушного охлаждения газа.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ РЕГЕНЕРАТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ И СОСТОЯНИЯ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ГПА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗОТУРБИННОГО АГРЕГАТА.

3.1 Оценка экономии топливного газа при замене пластинчатых регенераторов производства НЗЛ на регенераторы трубчатого типа с одновременным повышением численного коэффициента регенерации.

3.2 Оценка экономии топливного газа за счет перевода установок типа ГТК-25И для работы по регенеративному циклу.

3.3 Влияние утечек воздуха в регенераторах на характеристики ГТУ.

3.4 Влияние изменения относительного КПД осевого компрессора на характеристики ГТУ.

3.5 Влияние изменения относительного КПД газовой турбины на характеристики ГТУ.

3.6 Влияние изменения относительного КПД нагнетателя на характеристики агрегата.

Выводы по третьей главе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Методология развития энергосберегающих технологий трубопроводного транспорта газов"

Интенсивное развитие газовой промышленности России и напряженность эксплуатации газотранспортного оборудования, обуславливают необходимость решения проблем разработки и внедрения новых энергосберегающих технологий транспорта газов. Непосредственно это связано с вводом новых мощностей, заменой морально устаревшего и физически изношенного оборудования, реконструкцией газотранспортных объектов, прежде всего с целью увеличения газопотоков при снижении удельных энергозатрат на транспорт природного газа по магистральным газопроводам. Анализ состояния трубопроводного транспорта газов свидетельствует о том, что в силу целого ряда объективных причин - физический и моральный износ технического оборудования, недозагрузка компрессорных станций и газоперекачивающих агрегатов и т.п., технико-экономические показатели транспорта природных газов в последние годы характеризуются увеличением своих удельных энергозатрат, которые эквивалентны уже примерно 45-50 млрд. м3 расхода газа в год и имеют тенденцию к дальнейшему росту. Это и определяет актуальность исследований, направленных на разработку энергосберегающих технологий транспорта газов, анализ и разработку методов снижения расхода природного газа по станциям, с определением приоритетных направлений использования в эксплуатационных условиях, что находится в полном соответствии с известным «Законом об энергосбережении» от апреля 1996 г.

Из всего многообразия существующих и предлагаемых решений необходимо выбрать экономически обоснованные и оптимальные варианты, направленные на повышение эффективности транспорта природных газов с сокращением расходов как топливного газа на нужды перекачки, так и расходов газа на собственные нужды компрессорных станций с устранением потерь газа в системе технологических обвязок КС и линейной части газопроводов.

Следует отметить, что решению отдельных задач по экономии энергозатрат на нужды перекачки газа по газопроводам посвящено относительно большое число работ, выполненных: Апостоловым А.А., Бикчентай Р.Н. Буд-зуляком Б.В, Васильевым Ю.Н., Галиуллиным З.Т., Гриценко А.И., Зарицким С.П., Козаченко А.Н., Леонтьевым Е.В., Лопатиным А.С., Мужиливским П.М., Никишиным В.И., Ивановым В.А., Поршаковым Б.П., Седыхом А.Д., Щербатенко И.В., Щуровским В. А. и др.

В настоящей работе впервые был осуществлен комплексный подход к рассмотрению возможных методов и способов экономии газа на нужды перекачки с численным определением экономии и их технико-экономическим обоснованием, начиная от выбора наиболее целесообразного вида привода для центробежных нагнетателей, оптимизации режимов работы ГПА и КС на газопроводах, оценкой целесообразности регенерации теплоты отходящих газов и заканчивая влиянием состояния проточной части газотурбинных установок на эффективность их работы с получением в целом ряде случаев новых расчетных соотношений для определения эффективности работы ГПА в условиях их модернизации и реконструкции.

К научной новизне в работе следует отнести выполненный комплексный анализ существующих и возможных способов экономии энергозатрат на транспорт газа и предлагаемую методологию их развития, получение новых расчетных соотношений по оптимизации режимов работы ГПА на КС, оценку эффективности регенеративного использования в ГТУ теплоты отходящих газов с определением величины возможных утечек воздуха через неплотности, методику определения состояния проточной части ГТУ и их влияние на показатели КПД и мощности ГПА, обоснование и использование новой технологии транспорта газа на транзитно-распределительных газопроводах при реконструкции КС «Белоусово».

К практической ценности в работе следует отнести сопоставление различных способов экономии энергозатрат и на основе этого определение приоритетных направлений в решении задач по экономии газа на нужды компрессорных станций. 6

Приводимые методики определения экономического эффекта для каждого варианта позволяют проводить соответствующие расчеты и при других исходных данных. Предложенные критерии по ранжированию предлагаемых способов экономии газа на нужды КС, позволяют обслуживающему персоналу компрессорных станций выбрать в каждом случае оптимальный.

Настоящая работа выполнена на кафедре термодинамики и тепловых двигателей РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина и в ООО «Мострансгаз» в полном соответствии с планами работ целевой комплексной программы по созданию отраслевой системы обслуживания газотранспортного оборудования компрессорных станций ОАО «Газпром». Результаты работ внедрялись на КС ООО «Мострансгаз», публиковались в открытой печати и обсуждались на разного рода научных конференциях.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Буховцев, Борис Матвеевич

ОБЩИЕ вывода.

1. Оценка работы компрессорных станций ОАО «Газпром» показывает, что КС и газоперекачивающие агрегаты в целом ряде случае и по разным причинам работают со значительной недозагрузкой по мощности и с относительно низким КПД, что приводит к значительному перерасходу топливного газа на нужды перекачки.

2. На примере анализа надежности работы агрегатов на КС ООО «Мострансгаз» предложена методология по повышению надежности работы газотранспортного оборудования с определением финансовых затрат на проведение модернизации установленных агрегатов.

3. На примере КС «Давыдовская» ООО «Мострансгаз» проведен развернутый анализ по сопоставлению газотурбинного и электрического вида привода, свидетельствующий в пользу приоритетного использования газотурбинных агрегатов и целесообразности в ряде случаев замены электроприводных ГПА на газотурбинные при проведении реконструкции компрессорных станций.

4. Показано, что оптимизация режимов работы ГПА и КС в целом является значительным резервом при снижении энергозатрат на транспорт газа по газопроводам.

5. НА основании теоретических исследований и опыта эксплуатации КС ООО «Мострансгаз» дано обоснование целесообразности (в условиях переменного режима работы газопроводов) использование на компрессорных станциях газоперекачивающих агрегатов с различной удельной мощностью.

6. Сделана оценка экономии топливного газа на нужды перекачки в условиях замены физически изношенных и морально устаревших ГПА на агрегаты нового поколения.

132

7. Предложены подходы к дальнейшей оптимизации режимов работы АВО газа на КС с участием автора в разработке компьютерной программы для обеспечения автоматизированного рабочего места диспетчера КС.

8. Развернутый анализ по оценке целесообразности использования регенеративных ГТУ на газопроводах показывает, что регенерация теплоты в цикле ГТУ остается одним из наиболее эффективных способов повышения экономичности работы ГПА на газопроводах.

9. Получена система новых расчетных соотношений по оценке влияния показателей проточной части ГПА (осевого компрессора, газовой турбины и центробежного нагнетателя), а также утечек воздуха в регенераторе на характеристики агрегата (мощность, КПД).

10. Обоснована целесообразность проведения периодической чистки (промывки) проточной части осевого компрессора с обоснованием периодичности проведения этих мероприятий и методикой определения экономического эффекта.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Буховцев, Борис Матвеевич, Москва

1. Аверьянов А.А., Лебедев Н.М. Газоперекачивающие агрегаты с приводом авиационного типа. - М.: недра. 1983. - 70 с.

2. Альбом характеристик центробежных нагнетателей природного газа. М; ВНИИГаз, 1977. -98 с.

3. Белоконь Н.И. Основные принципы термодинамики. М: Недра. 1968. - 108 с.

4. Белоконь Н.И. Метод технико-экономического сравнения энергоприводов на компрессорных станциях магистральных газопроводов. (Труды МИНХ и ГП им. И.М. Губкина. 1972.Вып. 47).

5. Беликов С.М. Оптимизация режимов работы компрессорных станций магистральных газопроводов при совместной работе разнотипных нагнетателей. - Дис. Канд. Наук. -М: 1992. - 126 с.

6. Бикчентай Р.Н., Шпотаковский М.М., Козаченко А.Н. Оптимизация тепловых режимов газопроводов и установок охлаждения газа. - Юбилейный сборник трудов «50 лет газопроводу Саратов-Москва», т. 3-М.: ИРЦ Газпром. 1996. - С. 113-118.

7. Бойко A.M., Будзуляк Б.В., Поршаков Б.П. Состояние и перспективы развития газотранспортной системы страны. Известия Вузов. Нефть и газ. №7, 1997. С. 64-74.

8. Будовский В.Б. Электроприводные агрегаты в дальнем транспорте газа. - Газовая промышленность №4. 1987.

9. Бухарин Н.Н. Моделирование характеристик центробежных компрессоров. М.-Л.: Машиностроение. 1983 .-212 с.

10. Буховцев Б.М. Снижение топливно-энергетических затрат на транспорт газа за счет оптимизации режимов работы центробежных нагнетателей. Известия Вузов. Нефть и газ. № 5 2001.

11. Иванов В.А. Исследование и прогнозирование характеристик газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводов при трубопроводном транспорте газов, дисс. канд. техн. наук. 1978. - 124 с

12. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сухомел А.С. Теплопередача: Учебник для студентов энергетических вузов и факультетов. - М. Энергия, 1969.-438 с.

13. Исерлис Ю.Э., Малин В.А. Оптимизация распределения нагрузок между газоперекачивающими агрегатами в компрессорном цехе магистрального газопровода. М.: Машиностроение. 1986. -80 с.

14. Калинин А.А., Передерий Л.Я., Болотова В.Я. Методика выбора типа привода газоперекачивающих агрегатов магистральных газопроводов. -Сыктывкар. 1982. - 75 с.

15. Капцов И.И. Сокращение потерь газа на магистральных газопроводах. - М.: Недра. 1988. - 159 с.

16. Козаченко А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов. - М: Нефть и газ, 1999. - 463 с.

17. Козаченко А.Н., Никишин В.И., Поршаков Б.П. Энергетика трубопроводного транспорта газов: Учебное пособие. Ы', Нефть и газ. 2001. - 400 с.

18. Козаченко А.Н. , Буховцев Б.М. Реконструкция компрессорной станции «Белоусово» с использованием новой технологии транспорта газов. Газовая промышленность № 1 .2002.

19. Котляр И.В. Переменный режим работы газотурбинных установок. - М. Машгиз, 1961. - 227 с.

20. Леонтьев Е.В. Резервы и пути энергосбережения в магистральном транспорте газа. - Юбилейный сборник трудов «50 лет газопроводу Саратов-Москва», т. 3. - М: ИРЦ Газпром. 1996. - С. 61-71.

21. Майзель В.И. Онишенко Е.В. Эффективность использования электроэнергии и природного газа в газовой промышленности с учетом региональных аспектов. Энергетика и транспорт. - Известия Академии наук СССР, вып. 2. - 1987. - 12 с.

22. Методика теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения. М. ВНИИнефтемаш, 1982.

23. Никишин В.И. Энергосберегающие технологии трубопроводного транспорта природных газов. - М.: Нефть и газ, 1998. - 420 с.

24. Методика термодинамического обеспечения энерготехнологических задач трубопроводного транспорта природных газов. (Поршаков Б.П., Матвеев А.В., Лопатин А.С., Рябченко А.С. , Беликов С.М.) М.: Минг. 1989 . -54 с.

25. Мужиливский П.М., Равич М.Б., Васильев Ю.Н. Комплексное использование вторичных энергоресурсов в целях повышения эффективности использования газа на газопроводах. Использование газа в народном хозяйстве. №3 М.6 ВНИИЭгазпром., 1983.

26. Парогазовые установки компрессорных станций (Седых А.Д., Губанюк Н.И., Яковлев А.Я., Попов Л.А., Ригкалов В.А., Гольдштейн А.Д.) Промышленная энергетика . 1997. -№3 - С 33-37.

27. Повышение эффективности эксплуатации энергопривода компрессорных станций (Б.П. Поршаков, А.С. Лопатин, A.M. Назарьина, А.С. Рябченко). -М.: Недра, 1972. -207 с.

28. Поршаков Б.П., Лопатин А.С., Буховцев Б.М. Пути и способы развития энергосберегающих технологий в трубопроводном транспорте газов. 11- Международная деловая встреча «Диагностика -2001», Тунис, апрель 2001. М,- ИРЦ Газпром.

29. Поршаков Б.П., Дашунин Н.В., Лопатин А.С., Буховцев Б.М. -Экономическая оценка целесообразности очистки проточной части осевого компрессора. 11-Международная деловая встреча «Диагностика- 2001». Тунис, апрель 2001.М.- ИРЦ Газпром.

30. Равич М.Б. Эффективность использования топлива. - М.: Наука, 1977.-344 с.

31. Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. М.: Недра. 1096.-216 с.

32. Рябченко А.С. Параметрическая диагностика для оценки состояния газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом и определения расхода топливного газа на магистральных газопроводах. - Дис. Канд. Наук. -М.: 1984. - 141 с.

33. Седых А.Д., Галиуллин З.Т., Одишария Г.Э. Прогноз научно-технического прогресса в магистральном транспорте газа до 2015 года. -Юбилейный сборник трудов «50 лет газопроводу Саратов-Москва», т. 1. -М.:ИРЦ Газпром. 1996. - С. 121-141.

34. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования (под ред. Барыбиной Ю.Г.) М.: Энергоатомиздат. 1991. 470 с.

35. Соколов Е. Я. Промышленные тепловые электростанции. М.: Энергия. 1989.-450 с.

36. Тепловые и атомные электростанции, (под ред. Григорьева В.А. , Зорина В.М.) 2 изд. М.: Энергоиздат . 1989. 609 с.

37. Ходанович И.Е., Кривошеин В.Л. , Бикчентай Р.Н. Тепловые режимы магистральных газопроводов. М.: Недра. 1988. -216 с.

38. Щуровский В.А. Зайцев Ю.А. Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты. - М.: Недра, 1994.

39. Энергосберегающие технологии газовой индустрии (под ред. А.И. Гриценко. М.: Недра, 1995. 272 с.

40. Энергосбережение в трубопроводном транспорте газа (А.А. Апостолов, Р.Н. Бикчентай, A.M. Бойко и др.) М.: Нефть и газ, 2000. 176 с.-138 •

41. Юнкер Б.М. Основные энергетические и экономические аспекты применения электропривода в магистральном транспорте газа. - М.: ИРЦ Газпром. 1989.- 78 с.