Развитие энергосберегающих технологий транспорта газа в настоящее время является одной из важных задач в нефтегазовом секторе экономики РФ.
Основные направления развития энергосберегающих технологий транспорта природного газа связаны с экономией его ресурсов, прежде всего как топлива газотурбинных установок (ГТУ). Значительные ресурсы энергосбережения по природному газу имеются у ОАО «Газпром» и его дочерних газотранспортных структур (ООО): Баштрансгаз, Волгоградтрансгаз, Волготрансгаз, Кавказтрансгаз, Лентрасгаз, Мострансгаз, Пермтрансгаз, Самаратрасгаз, Сургутгазпром, Таттрансгаз, Томсктрансгаз, Тюментрансгаз, Уралтрансгаз, Юггрансгаз.
Протяженность магистральных газопроводов на территории России превышает 150 тыс. км, по которым в 2004 г. было перекачено около 630 млрд. м3 природного газа. В составе газотранспортных предприятий находится 251 компрессорная станция (КС), более 85% КС имеют в своем составе газоперекачивающие агрегаты (ГПА), которые приводятся в действие газотурбинными установками (ГТУ) различных типов и мощностей.
В табл 9.1. приведена структура парка газоперекачивающих агрегатов (ГПА) ОАО «Газпром». Из данных табл. 9.1 следует, что основным видом энергетического привода КС на магистральных газопроводах большого диаметра (диаметр трубы 1020 – 1420 мм) являются газотурбинные установки (ГТУ) и электродвигатели. Так всего на магистральных газопроводах задействовано более 4000 ГПА различных типов общей мощностью более 41 млн. кВт.
Таблица 9.1
Парк газоперекачивающих агрегатов ОАО «Газпром»
| Вид привода ГПА | Количество ество | Мощность ность | ||||
| Штуки | % | Млн. кВт | % | |||
| Газотурбинный | 74,2 | 34,0 | 85,5 | |||
| Электропривод | 18,5 | 5,6 | 13,5 | |||
| Поршневой (газомотокомпрессоры) | 7,3 | 0,4 | 1,0 | |||
| Итого | 100,0 | 40,0 | 100,0 | |||
Газотурбинные установки (ГТУ) получили на магистральных газопроводах наибольшее распространение: на их долю приходится около 74,2 % от общего количества и более 85 % по мощности.
Каждый из трех видов энергетических приводов ГПА имеет свои преимущества и недостатки, рассмотрим их.
Газотурбинный привод:
• автономен, в качестве топлива используется перекачиваемый газ;
• концентрирует значительную мощность в одном агрегате;
• имеет сравнительно небольшие размеры;
• высокоэффективен только при низкой цене на природный газ.
Недостатками ГТУ являются:
· снижение со временем КПД на 10-20% до 0,20-0,25;
· высокий уровень газовых выбросов в атмосферу. Например, у ГТК-10
· номинальной мощности 10,0 МВт после 80-90 тыс. ч работы мощность составляет 8,0-9,0 МВт.
Электропривод
• прост в эксплуатации и обслуживании;
• рабочий межремонтный ресурс до 150 тыс. ч;
• слабое воздействие на экологию окружающей среды.
К числу недостатков ГПА с электрическим приводом следует отнести необходимость наличия дешевой электроэнергии в месте расположения КС, неустойчивую работу при частых сменах объема перекачиваемого газа.
Поршневые ГПА:
· имеют относительно высокий КПД на уровне 35-36%;
• обеспечивают большую степень сжатия газа.
Недостатки поршневых ГПА: малая мощность агрегатов, большая металлоемкость, небольшой межремонтный пробег, около 5-6 тыс. ч.
Для повышения надежности, эффективности и КПД работы КС за счет использования преимуществ каждого из видов приводов компрессорные станции одновременно оборудуют ГПА с газотурбинным и электрическим приводом. Практическим примером реализации такого энергосберегающего подхода являются ООО «Мострансгаз» и входящие в него КС «Алгасово» и «Давыдовская»; ООО «Сургутгазпром» и входящие в него КС «Самсоновская» и «Демьяновская».
В табл. 12.2 приведена характеристика парка газотурбинных установок магистральных газопроводов РФ.
Попробуем оценить количество природного газа, которое потребуется сжечь в ГТУ для бесперебойной работы КС на полную мощность 34 млн. кВт или 34 млн. кДж/с в течение года.
При количественном сгорании природного газа (в расчете на метан), в условиях полного превращения тепловой энергии в механическую, теоретически его годовой расход на всех ГТУ мощностью 34 млн. кВт составит:
(34 000 000 кДж/с х 31 536 000 с/г) / 35 200 кДж/м3 * 38 млрд. м3/г.
Из приведенной, оценки видно, что теоретически тепловой энергии, запасенной в 38 млрд. м3 природного газа, достаточно для выработки, механической энергии, необходимой для транспортировки газа по газотранспортной системе магистральных газопроводов при работе всех ГТУ ни установочной мощности.