CC BY
16
УДК 621.592.3
А.В. Зиновьева, A.V. Zinovievа, e-mail: [email protected] Е.И. Рогальский, E.I. Rogalskiy, e-mail: [email protected] А.М. Завьялов, A.M. Zavjalov
Е.В. Любчинов, E.V. Lyubchinov, e-mail: [email protected] Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
К ВОПРОСУ ДИНАМИКИ ПАРАМЕТРОВ ОЖИЖИТЕЛЕЙ
ПРИРОДНОГО ГАЗА ПРИ СЕЗОННЫХ КОЛЕБАНИЯХ ПОТРЕБЛЕНИЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ
THE ISSUE OF DYNAMICS OF PARAMETERS OF NATURAL GAS LIQUEFIERS FOR SEASONAL FLUCTUATIONS IN CONSUMPTION OF GAS DISTRIBUTION STATIONS
В статье представлен анализ влияния сезонных колебаний потребления газораспределительных станций на характеристики ожижителей природного газа на основе детандерного цикла, использующих перепад давлений между магистральным и сетевым газопроводом.
The article presents the analysis of the impact of seasonal variations in the consumption of gas distribution stations on the characteristics of natural gas liquefiers based on the expander's cycle using the differential of pressure between the trunk and gas pipeline.
Ключевые слова: ожижитель природного газа, параметры ожижителей природного газа, эффективность работы, сезонные колебания потребления газа
Keywords: natural gas liquefier, parameters of natural gas liquefiers, efficiency of work, season fluctuations in consumption of gas
Развитая структура магистральных газопроводов на территории России и особенности подачи природного газа потребителям с помощью газораспределительных станций в крупных областных центрах России создает предпосылки для организации сети комплексов малотоннажного производства сжиженного природного газа (СПГ) для обеспечения нужд топливоснабжения транспорта и газификации удаленных потребителей природного газа [1]. Наиболее перспективным является применение в таких комплексах ожижителей природного газа (ОПГ) с частичным сжижением на основе детандерного цикла Клода, утилизирующих перепад давления между магистральным и сетевым газопроводом, безвозвратно теряемый на ГРС. Одна из наиболее распространенных схем такого ОПГ приведена на рисунке 1.
ОПГ на основе детандерных циклов с частичным сжижением имеют сравнительно высокую термодинамическую эффективность, но,- как и иные ОПГ,- использующие перепад давления на ГРС, в значительной степени зависят от входного и выходного давления и пропускной способности газопроводов.
90
Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014
Рис. 1. Схема ОПГ с частичным сжижением на базе детандерного цикла: 1 - детандер-компрессорный агрегат; 2, 4 - теплообменный аппарат; 3 - эжектор;
5 - накопительная емкость
Как показывает практика эксплуатации газопроводов, имеют место значительные сезонные колебания вышеуказанных параметров [2]. Так, пропускная способность сетевого газопровода может меняться от 100 % практически до нуля (в летнее время), а величина входного давления магистрального газопровода при этом может изменяться в 1,5-2,5 раза.
На рис. 2 показана динамика сезонного потребления природного газа в г. Москве.
Рис. 2. Годовой график потребления природного газа в г. Москве (доля потребления от плановой загрузки по данным [2])
Для случая, приведенного на рисунке 2, авторами были выполнены расчеты сезонной динамики параметров ОПГ.
На рисунке 3 приведены результаты расчетов изменения усредненного (по месяцам) давления на входе ГРС, величина которого колеблется от 3,6-4,9 МПа зимой до 5,5-5,6 МПа летом.
С учетом данных, приведенных на рисунках 2 и 3, на основе уравнений материального и теплового баланса ОПГ (по схеме, приведенной на рис. 1) было получено изменение произ-
91
Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014
водительности ОПГ в зависимости от сезонных колебаний потребления (рис. 4). Кривые на рисунке демонстрируют долю получаемого СПГ в зависимости доли газа, сбрасываемого из ОПГ в сетевой газопровод по отношению к максимальной (плановой) загрузке ГРС, для рассматриваемого случая расчеты выполнены в диапазоне долей от 30 до 90 %.
Рис. 3. Изменение усредненного давления на входе ГРС
з
1 2 3 4 5 й 7 8 О 10 11 12
порядковый номер месяца
—*—31Ж —■—80% —Л—/Ж -!-ЬОК —*—ЫЖ --!-40% ф 30%
Рис. 4. Изменение производительности ОПГ при сезонных колебаниях потребления природного газа
Как видно из рисунка 4, при больших долях сбрасываемого газа наблюдаются резкие спады производительности в летние месяцы, когда отбор газа потребителями минимален. При малых долях производительность ОПГ снижается и значительно большее количество энергии перепада давления безвозвратно теряется в устройствах ГРС. Для рассмотренного случая оптимум находится в диапазоне долей газа, сбрасываемого из ОПГ, соответствующих 45-50 % от максимальной загрузки ГРС.
Изучение влияния сезонных колебаний потребления газораспределительных станций на параметры ожижителей природного газа, использующих перепад давлений между магистральным и сетевым газопроводом, требует детального анализа, а разработка методики правильного выбора характеристик ОПГ в зависимости от динамически изменяемых в течение года параметров газопроводной сети является актуальной инженерно-технической задачей.
92
Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014
Библиографический список
1. Использование сжиженного природного газа в качестве энергоносителя - задача государственной важности / А. К. Грезин [ и др.] // Холодильная техника. - 1999. - № 9. - С. 6-8.
2. Яковлев, Е. И. Газовые сети и газохранилища: учеб. пособие / Е. И. Яковлев. - 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1991. - 399 с.
