АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ СПОСОБОВ ГАЗИФИКАЦИИ МАЛЫХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ (НА ПРИМЕРЕ Г.УЯР, КРАСНОЯРСКИЙ КРАЙ) Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Анализ возможных способов газификации малых населенных пунктов (на примере г.Уяр, Красноярский край)

сч сч о сч

сч

О!

Кондауров Павел Петрович,

кандидат технических наук, доцент, кафедра «Энергоснабжение, теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция», Волгоградский государственный технический университет, Pavka_kpp@mail.ru

Власов Александр Евгеньевич,

магистрант, кафедра «Энергоснабжение, теплотехника, тепло-газоснабжение и вентиляция», Волгоградский государственный технический университет, Vlasoff-sasha@yandex.ru

В статье рассмотрен вопрос газификации малых населенных пунктов и даны рекомендации по выбору оптимального варианта на основе технико-экономических показателей. В качестве объекта исследования был выбран г. Уяр (Красноярского край). Газификация Сибири и Дальнего Востока развита достаточно слабо, однако для скорейшей газификации есть очевидные причины ввиду строительства магистральных газопроводов «Сила Сибири» и «Сила Сибири-2». Среди рассматриваемых вариантов газификации: централизованное газоснабжение с помощью природного газа; автономная газификация с помощью сжиженного углеводородного газа (СУГ). В качестве источника централизованной газификации рассматривается использование перспективной газотранспортной инфраструктуры -газопровода Алтай («Сила Сибири-2») в Томской области. Децентрализованная система газоснабжения может быть представлена индивидуальными или групповыми баллонными установками на базе СУГ или строительство локальных газотранспортных сетей поставляющих СПГ или КПГ. У каждого из вариантов есть преимущества и недостатки.

Дополнительным фактором для выбора данного объекта исследования поспособствовало ухудшение экологической ситуации в Красноярском крае. В качестве снижения нагрузки от уходящих газов котельных установок работающих на угле и мазуте, альтернативным топливом для улучшения экологической ситуации в регионе является природный газ. Ключевые слова: газотранспортная сеть, надежность, природный газ, сжиженный углеродный газ, групповые баллонные установки, пожароопасность, потребители газового топлива, теплота сгорания топлива.

О Ш

т х

Введение: Городское поселение Уяр — административный центр Уярского района Красноярского края. Расположен в 131 км восточнее города Красноярска на Транссибирской железнодорожной магистрали. Железнодорожная ветка Саянская — Уяр соединяет Южносибирскую и Транссибирскую магистрали. Через город проходит Транссибирский нефтепровод. По данным Красно-ярскстата на 1 января 2020 г., численность населения Уяра составляет 11 948 человек. Газификация Сибирского федерального округа достаточно острая проблема поскольку основную долю в ТЭК Сибирских регионов занимает тепловая энергетика, где в качестве источника тепловой энергии используют угольное и мазутное топливо. В качестве источника электрической энергии используют гидроэлектростанции. В Красноярском крае и соседних областях функционируют такие гиганты как Саяно-Шушенкская ГЭС и Братская ГЭС, по этой причине стоимость 1 кВт.ч электрической энергии, в среднем составляет 3,5 руб., что на 35 % дешевле по сравнению с европейской частью РФ. Благодаря этому, большинство потребителей предпочитает ставить в частных домах, в качестве источника теплоснабжения -электрические котлы, а в качестве источника горячего водоснабжения - емкостные электрические нагреватели. Однако существующие системы электроснабжения не выдерживают постоянно растущей нагрузки и требуют реконструкции. Котельные работающие на угольном и мазутном топливе являются серьезным фактором в повышении экологической нагрузки на окружающую среду, что побуждает к поиску альтернативных видов топлива с меньшим количеством вредных выбро-сов[1].

Анализируя все вышесказанное можно сделать вывод, что газификация Красноярского края — это необходимое мероприятие. Учитывая отстувие централизованной системы газораспределения в регионе, для выбранного объекта рассматриваются различные способы газификации.

Методы: В качестве метода исследования применяется теоретический метод с использованием анализа, индукции и абстрагирования.

Один из способ газификации населенного пункта -централизованное газоснабжения с помощью природного газа. В качестве источника газа рассматриваются месторождения полуострова Ямал. На полуострове около 32 месторождений природного газа, самым крупным является месторождение Бовоненково, газ из которого будет транспортироваться по магистральному газопроводу Сила Сибири-2 [4]

Таблица 1

<

т о х

X

СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 С5Н12 СО2 H2S N2+ ред.газы

97,5 1,1 0,04 0,1 - 0,06 - 1,2

Низшая теплота сгорания газовой смеси составляет 35030,34 кДж/м3

Основными потребителями газа являются одноэтажные усадебные дома, 2 этажные блочные дома (на 8 квартир), 3 этажные блочные дома (на 12 квартир). Направление потребления природного газа: приготовление пищи (плита четырехконфорочная с духовым шкафом мощностью 40,224 МДж/ч); приготовление горячей воды (емкостный нагреватель 50,28 МДж/ч).

Система газораспределения состоит из пяти гидравлически изолированных зон низкого давления.

Вся газотранспортная схема поселка разбита на 5 ГРПШ,определенным по радиусу действия. Таким образом система является наиболее надежной поскольку нагрузка на регуляторные пункты не максимальна и равномерно распределена.

Таблица 2

Наименование 1эт.дома(шт) 2х.этажные дома(шт) 3х.этажные дома(шт)

ГРПШ1 63

ГРПШ2 78

ГРПШ3 59 7

ГРПШ4 119 16 14

ГРПШ5 10 72

Таблица 3 Нагрузки на газотранспортную сеть г. Уяр

Наим енова ние Расход на 1 этаж ный дом (м3/ч ас) Коли-чест во домов Расход газа на 1 этажные дома Расход на 2 этажный дом Коли-чес т во домов Расход газа на 2 этажные дома Расход на 3 этажный дом Коли-че-ство домов Расход газа на 3 этажные дома Общий расход (м3/час )

ГРПШ 1 1,79 63 112,77 7,39 0 0 9,86 0 0 112,77

ГРПШ 2 78 139,62 0 0 0 0 139,62

ГРПШ 3 59 105,61 0 0 7 69,02 174,63

ГРПШ 4 119 213,01 16 118,24 14 138,04 469,29

ГРПШ 5 10 17,9 72 532,08 0 0 549,98

где У1, У2,..., Уп - массовые (объемные) доли компонентов, входящих в состав газа;

ОТ,Q2,...,- теплота сгорания горючих компонентов, кДж/м3.

Плотность смеси определяется в соответствии с правилом аддитивности по составу газа и теплоте сгорания компонента, кг/м3:

Рсм = УР1 + У 2р\ + ••• + Уп РГП

где Р , р2,—> Рп

плотность компонентов смеси,

кг/м3

Второй вариант газификации населенного пункта, в отсутствии централизованных источников газоснабжения, является автономное газоснабжение с помощью СУГ. Ближайшим производителем СУГ является Ангарский нефтехимический комбината находящийся в Иркутской области. Расчет низшей теплоты сгорания СУГ приведен ниже.

Теплота сгорания газовых смесей, т.е. количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании газа при нормальных физических условиях, определяется в соответствии с правилом аддитивности по составу газа и теплоте сгорания компонента, кДж/м3[2] :

о; = УОТ + У2О2 +... + УпОп,

Низшая теплота сгорания смеси составит:

= 0,51 • 91138 + 0,49-118230 = 104413 кДж/м3

Плотность смеси:

р = 0,51- 2,0037 + 0,49 • 2,685 = 2,34 кг/м3

/ СМ ' ' 5 5 5

Для организации автономного газоснабжения в г. Уяр предлагается использование групповых баллоных установок или подземных резервуаров.

Для коммунально-бытового потребления газа чаще всего используются стационарные подземные резервуары геометрическим объемом 2,5 и 5,0 м.

Резервуары представляют собой стальной сварной цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами. Для установки резервуара имеются специальные опоры.

Для определения необходимого количества резерву-арных установок СУГ для района необходимо умножить количество резервуаров для найденного квартала на все дома, что находятся в рассматриваемом районе.

12 резервуаров объёмом 5 м3 предусмотрено для 6 домов района в г. Уяр, в рассматриваемом районе 63 одноэтажных 8 квартирных дома.

Таким образом получается, что на 63 дома необходимо 126 резервуаров с СУГ. Размещение данных групповых установок рекомендуется в дворовой территории, с последующей разбивкой внутриквартальной сети газоснабжения.

Для сравнительного экономического анализа необходимо уточнить стоимость топлива рассматриваемого для газоснабжения г. Уяр. В первом варианте централизованной газификации расход природного газа на рассматриваемый район города составляет 112,7 м3/ч. По плану газификации Красноярского края газ предлагается поставлять с соседней Кемеровской области, стоимость газа в данном регионе составляется 5,99 рублей за м3.

Вторым рассматриваемым вариантом является снабжение СУГ с Иркутской области.Обьем потребляемого газа при автономной системе газоснабжения составляет 66,2 м3/ч Стоимость сжиженного газа поставляемого с АНХК ОАО Иркутскоблгаз составляет 14,3 рубля / м3 [3]

Таблица 4

Наименование Стоимость 1 м3(руб) Стоимость часового расхода на район(руб) Стоимость 1 м3(руб) Стоимость часового расхода на район(руб)

Природный газ 5,99 675,07

СУГ 14,3 946,66

X X

о

го А с.

X

го т

о

ю

2 О

м м

сч сч о сч

с4

О Ш Ш X

<

m о х

X

Рисунок 1 - Анализ стоимости топлива необходимого для газификации района в г. Уяр (рубли)

Заключение

Учитывая все вышесказанное можно прийти к выводу, что наиболее эффективными способами газификации является централизованная газификация и автономное газоснабжение с помощью СУГ. Альтернативным вариантом может стать переход населения на автономную газификацию, а в перспективе при строительстве магистрального газопровода Сила Сибири- 2 переход на централизованную газификацию[5]. Для реализации данного варианта будет необходима небольшая реконструкция системы с учетом разных свойств газового топлива. Газификация природным газом, как конечный вариант является наиболее преимущественным вариантом, поскольку данный вид топлива является менее взрывоопасным в отличии от СУГ[6] .Также не стоит забывать о программе бесплатного строительства газопровода до участка собственника, что делает переход на централизованное газоснабжение еще более выгодным.

Литература

1. Айзенберг И.И., Подбельская Д.Н. Современное состояние и перспективы развития газотранспортной сети Ангарского городского округа. Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2021. Т. 11. № 1. С. 28-37.

2. Андреев П.С. Преимущества и перспективы расширения экспорта сжиженного природного газа из России в страны АТР // Азиатско-Тихоокеанский регион: Экономика. - 2015. - № 2 (35). - С. 47-55.

3. Белоглазова Т.Н. Разработка схем газораспределительных сетей с учетом их стоимости // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Урбанистика. - 2013. - № 3 (11). -С. 172-177.

4. Винокуров М.А., Суходолов А.П. Газификация Приангарья // Экономика Иркутской области. - №3. -2009. - С. 30 - 33.

5. Колибаба, О. Б. и др. Основы проектирования и эксплуатации систем газораспределения и газопотребления / О. Б. Колибаба, В. Ф. Никишов, М. Ю. Ометова. - Санкт-Петербург: Лань, 2017. - 204 с.

6. Санакулов А.Х., Галиуллин Л.А. Причины техногенных катастроф в сфере бытового газового хозяйства России и пути их предупреждений // Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. - 2017. - № 2 (75). - С. 46-55.

Analysis of possible ways of gasification of the city of Uyar (Krasnoyarsk Territory)

Kondaurov P.P., Vlasov A.E.

Volgograd State Technical University

JEL classification: L61, L74, R53

The article deals with the issue of gasification of small settlements and gives recommendations for choosing the best option on the basis of technical and economic indicators. The town of Uyar in the Krasnoyarsk Krai has been chosen as the object of the research. The gasification of Siberia and the Far East is quite underdeveloped, but there are obvious reasons for the rapid gasification due to the construction of the main gas pipelines Power of Siberia and Power of Siberia 2.Among the options of gasification under consideration: centralized gas supply with natural gas; autonomous gasification with liquefied hydrocarbon gas (LHCG). As a source of centralized gasification the use of perspective gas transportation infrastructure - Altai gas pipeline (Power of Siberia-2) in the Tomsk region is considered.

A decentralized gas supply system can be represented by individual or group LPG-based cylinder units or construction of local gas transmission networks supplying LNG or CNG. Each option has advantages and disadvantages.

Worsening of the ecological situation in the Krasnoyarsk region has been an additional factor for choosing this object of study. Natural gas is an alternative fuel for improving the environmental situation in the region as a way to reduce the load from the flue gases of boiler plants operating on coal and fuel oil.

Keywords: gas transportation network, reliability, natural gas, liquefied carbon gas, group cylinder installations, fire risk, gas consumers, heat of combustion of fuel.

References

1. Aizenberg I.I., Podbelskaya D.N. The current state and prospects of development of the gas transmission network of the Angarsk city district. News of universities. Investment. Construction. Realty. 2021. Vol. 11. No. 1. pp. 28-37.

2. Andreev P.S. Advantages and prospects of expanding the export of liquefied natural gas from Russia to the APR countries // Asia-Pacific region: Economics. - 2015. - № 2 (35). - Pp. 47-55.

3. Beloglazova T.N. Development of schemes of gas distribution networks taking into account their cost // Bulletin of Perm National Research Polytechnic University. Urbanistics. - 2013. - № 3 (11). - Pp. 172-177.

4. Vinokurov M.A., Sukhodolov A.P. Gasification of the Angara region // The economy of the Irkutsk region. - No. 3. - 2009. - pp. 30 - 33.

5. Kolibaba, O. B. et al. Fundamentals of design and operation of gas distribution and gas consumption systems / O. B. Kolibaba, V. F. Nikishov, M. Yu. Ometova. - St. Petersburg: Lan, 2017. - 204 p.

6. Sanakulov A.H., Galiullin L.A. The causes of man-made disasters in the sphere of domestic gas industry in Russia and ways of their prevention // Socio-economic and technical systems: research, design, optimization. - 2017. - № 2 (75). - Pp. 46-55.