CC BY
27
О некоторых особенностях выбора АГНКС
А.П. Черепанов,
главный инженер проекта ООО «Трест «Омгазторг-МПБ», Е.П. Мовчан,
начальник научно-технического отдела ЗАО «Метан Моторс», член-корреспондент Международной академии холода
Введение
Перевод транспортных средств (ТС) на газомоторное топливо позволяет существенно расширить номенклатуру традиционных топлив для транспорта, решить экономические и экологические задачи.
Применение компримированного природного газа (КПГ) в качестве моторного топлива характеризуется целым рядом известных преимуществ по сравнению с традиционными нефтяными топливами, что стимулирует дальнейший рост парка газобаллонных автотранспортных средств в РФ, а также развитие сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС).
Основные проблемы
при выборе и строительстве АГНКС в России
Несмотря на то, что газификация регионов России постепенно набирает обороты, темпы внедрения газового топлива на транспорте до сих пор остаются на низком уровне. Это объясняется многими причинами и, прежде всего, тем, что при выборе и строительстве АГНКС в различных регионах страны приходится сталкиваться с целым рядом проблем, среди которых можно выделить следующие:
■ бюрократические трудности с решением процедурных вопросов, связанных с согласованием и зем-леотводом, а именно - с получением земли в наиболее удобных для строительства АГНКС и заправки автотранспорта местах;
■ отсутствие достаточной выделенной мощности источников электроэнергии, необходимой для электроснабжения АГНКС;
■ чрезмерно высокие цены за подключение к газопроводу и линиям электропередач;
■ отсутствие государственной целевой программы по развитию рынка газомоторного топлива, создающей равные условия для работы на рынке всем его участникам, и отсутствие закона РФ, определяющего стимулы для более широкого внедрения КПГ;
■ стремление крупных компаний к монополии не только в газопроводных системах и торговле газом, но и на газомоторном рынке [1].
И все же, несмотря на это, некоторые проблемы могут быть решены уже сегодня за счет использования различных технических нововведений.
Так, например, проблемы, связанные с подключением АГНКС к электросети, в ряде случаев могут быть решены путем снижения требуемой мощности за счет использования для привода компрессора газового двигателя (ГД) с воздушным старте-
ром. В качестве топлива в газовом двигателе в этом случае может использоваться газ из газопровода [2]. Однако большинство из вышеуказанных проблем может быть решено только при поддержке государства и при соблюдении преемственности сменяющих друг друга правительств в выполнении ранее принятых решений, в том числе по дальнейшему развитию сети АГНКС.
Основные требования при выборе АГНКС
Назначение АГНКС: сжатие природного газа (метана) до давления 250 кгс/см2, его осушка, очистка от механических частиц и последующая заправка в баллоны ТС и ПАГЗов.
Исходя из этого, типовая конструктивная схема АГНКС (рис. 1) включает в себя следующие основные элементы:
- комплектную трансформаторную электрическую подстанцию - 1;
- узел учета газа из газопровода - 2;
- технологический блок, содержащий систему подготовки газа (блок осушки природного газа) и компрессор с двигателем для привода компрессора - 3;
- аккумулятор-накопитель газа для быстрой и экономичной заправ-
ки, расположенный на открытой площадке под специальным навесом - 4;
- раздаточные колонки с устройствами для непосредственной заправки баллонов - 5;
- операторную (отапливаемое помещение для обслуживающего персонала), в которой размещаются рассчетно-кассовое оборудование, приборы контроля и дистанционного управления технологическим блоком и колонками - 6.
Исходные данные, основные требования и технологические решения
Давление природного газа (ПГ), подаваемое из трубопровода на всасывание в компрессор, обычно составляет от 0,3 до 1,2 МПа (3-12 кгс/см2). Природный газ перед подачей в компрессор должен пройти сначала узел учета и
Результаты
систему подготовки газа (очистку/ осушку).
Заправка баллонов ТС производится от газовой раздаточной колонки, на которую газ подается из аккумулятора-накопителя, выполненного в виде единого блока из баллонов соответствующей емкости, автоматически наполняемого компрессором по мере опорожнения баллонов до определенной величины.
Взависимости оттребований раздаточные колонки, а, следовательно, и аккумуляторы-накопители могут быть выполнены в виде одного из трех видов организации заправки - одно-, двух- или трехлинейная заправка, - характеризующихся соответствующим давлением в секциях аккумулятора-накопителя и линиях заправки (связывающих аккумулятор-накопитель и раздаточные ко-
лонки). Сравнительный анализ работы АГНКС, работающих по одно-, двух- и трехлинейной схеме заправки, показывает, что выигрыш по энергетике второго варианта (двух давлений) перед первым может составлять около 20%, а третьего (трех давлений) - более 40%.
Для реализации схемы работы АГНКС с учетом обеспечения необходимых параметров заправки (давления и расхода) от двух- или трехлинейной колонки в технологическую схему между газовым компрессором и аккумулятором-накопителем дополнительно включается панель приоритетов, обеспечивающая автоматическую подачу газа из компрессора в секции аккумулятора-накопителя (для заполнения их до соответствующих давлений) и далее - в колонки.
Таблица 1
расчетов по выбору оптимальной производительности воздушного компрессора
Рабочие характеристики Емкость АН
1,5 м3 2,0 м3 4,0 м3 6,0 м3
Общее количество заправок (по 60 нм3) в сутки 100 200 100 200 100 200 100 200
Необходимое для заправки количество газа в сутки, нм3 6000 12000 6000 12000 6000 12000 6000 12000
Количество включений/пусков ГК в сутки (в час) 112 (4,7) 220 (9,2) 84 (3,5) 166 (6,9) 42 (1,8) 84 (3,5) 28 (1,2) 55 (2,3)
Общее количество воздуха, необходимое для обеспечения требуемого числа пусков ГД в сутки (при тп=2 с), нм3 62,6 123,0 47,0 92,8 23,5 47,0 15,7 30,8
Минимальная/предельная производительность ВК, обеспечивающая пуски ГД (непрерывная работа воздушного компрессора), нм3/ч (нм3/мин.) 2,61 (0,04) 5,13 (0,09) 1,96 (0,03) 3,87 (0,06) 0,98 (0,02) 1,96 (0,03) 0,65 (0,01) 1,3 (0,02)
Производительность ВК, обеспечивающая пуски ГД, нм3/ч (нм3/мин) при сроках эксплуатации (до полной выработки ресурса ВК): 2 года..................................... 5,22 (0,09) 10,44 (0,18) 3,92 (0,07) 7,84 (0,14) 1,96 (0,04) 3,92 (0,07) 1,30 (0,02) 2,60 (0,04)
4 года...................................... 10,44 (0,17) 20,88 (0,34) 7,84 (0,13) 15,68 (0,68) 3,92 (0,08) 7,84 (0,13) 2,60 (0,04) 5,20 (0,08)
6 лет....................................... 15,65 (0,26) 31,30 (0,52) 11,76 (0,18) 23,52 (0,36) 5,88 (0,12) 11,76 (0,18) 3,90 (0,06) 7,80 (0,12)
8 лет....................................... 20,44 (0,34) 40,88 (0,68) 15,68 (0,28) 31,36 (0,56) 7,84 (0,16) 15,68 (0,28) 5,20 (0,08) 10,40 (0,16)
10 лет..................................... 26,08 (0,43) 52, 16 (0,86) 19,6 (0,30) 39,2 (0,60) 9,80 (0,20) 19,60 (0,30) 6,50 (0,10) 13,00 (0,20)
12 лет..................................... 31,30 (0,52) 62,60 (1,04) 23,52 (0,36) 47,04 (0,72) 11,76 (0,24) 23,52 (0,36) 7,80 (0,12) 15,60 (0,24)
14 лет..................................... 36,61 (0,61) 73,22 (1,22) 27,44 (0,42) 54,88 (0,84) 13,72 (0,28) 27,44 (0,42) 9,10 (0,14) 18,20 (0,28)
Для повышения надежности и экономичности работы АГНКС обычно выбираются два одинаковых газовых компрессора с суммарной производительностью, равной максимальной производительности, на которую проектируется станция. Такое исполнение АГНКС позволяет использовать любой из двух модулей (компрессоров) как в случае неполной загрузки станции, так и при сервисном обслуживании или временном выходе из строя одного из модулей. Это не только существенно повышает эксплуатационные характеристики АГНКС(обеспечивает ее бесперебойную работу, экономичность и надежность), но и повышает срок службы компрессорного оборудования за счет снижения количества пусков компрессора, что особенно важно при малом объеме аккумулятора-накопителя.
Для надежной и безопасной работы технологического оборудования на АГНКС должны быть предусмотрены:
■ автоматическая система измерения отпускаемого газа при заправке ТС;
■ устройства для контроля давления газа на входе и выходе;
■ система контроля загазованности в помещениях, а также необходимая система безопасности (вентиляция, пожарная сигнализация, автоматическое пожаротушение и т.д.).
Выбор оптимальной производительности воздушного компрессора
Выбор оптимальной производительности воздушного компрессора (ВК) в общем случае зависит от технических характеристик газового двигателя - диаметра и хода поршней и их количества (то есть от суммарной емкости цилиндров), времени пуска, а также от емкости аккумулятора-накопителя и воздушного пускового баллона, которые в свою очередь зависят от общего количества заправок в сутки.
250
а 200
ЗЕ
&
£ 150
I_
СО
о
= 100
0
00
&
О) 3-
1 50
20
5 й-
15
о й ^ о
ОЭ X * £ а 5 ю а в
1,5
2 4
Емкость аккумулятора-накопителя, м1
■ количество пусков ГД (при 100 заправок в сутки)
■ количество пусков ГД (при 200 заправок в сутки) расчётный срок эксплуатации ВК (при 100 заправок в сутки)
Рис. 2. Количество пусков газового двигателя и расчетный срок эксплуатации ВК производительностью 0,16 нм3/мин в зависимости от емкости аккумулятора-накопителя
В табл. 1 приведены результаты расчетов по выбору оптимальной производительности воздушного компрессора. В расчетах были приняты:
- производительность газового компрессора - 1000 нм3/ч;
- среднее количества газа, расходуемого на одну заправку - 60 нм3;
- время пуска газового двигателя - 2 с;
- средняя частота вращения коленчатого вала газового двигателя при пуске - 200 об./мин-1;
35
30
25
20
15
10
0,4
0,6 0,8 Емкость ВПБ, м3
при емкости АН 1,5 м3 при ёмкости АН 2 м3
при ёмкости АН 4 м3 при ёмкости АН 6 м3
Рис. 3. Количество пусков воздушного компрессора (ВК) в зависимости от емкостей воздушного пускового баллона (при различных емкостях аккумулятора-накопителя и при 100 заправок в сутки)
Таблица 2
100 заправок (по 60 нм3) в сутки 200 заправок (по 60 нм3) в сутки
Рабочие характеристики Емкость АН Емкость АН
1,5 м3 2,0 м3 4,0 м3 6,0 м3 1,5 м3 2,0 м3 4,0 м3 6,0 м3
Количество включений/пусков ГК в сутки (в час) 112 (4,7) 84 (3,5) 42 (1,8) 28 (1,2) 220 (9,2) 166 (6,9) 84 (3,5) 55 (2,3)
Суммарная наработка ГК в год, ч 2190 4380
Требуемое количество пусков ВК в сутки:
при емкости ВПБ 0,4 м3 31,3 23,4 11,7 7,8 61,5 46,4 23,4 15,4
при емкости ВПБ 0,6 м3 20,9 15,6 7,8 5,2 41,0 30,9 15,6 10,2
при емкости ВПБ 0,8 м3 15,6 11,7 5,8 3,9 30,7 23,2 11,7 7,7
при емкости ВПБ 1,0 м3 12,6 9,4 4,7 3,2 24,7 18,6 9,4 6,2
Суммарная наработка ВК в год, ч 2248 1667 833 555 4490 3333 1667 1099
Срок эксплуатации ВК (до полной выработки ресурса), лет 4,5 6,0 12,0 18,0 2,23 3,0 6,0 9,1
- суммарная емкость цилиндров - 8 л;
- коэффициент сжатия газа в цилиндрах - 10,5.
Расчеты были сделаны соответственно для емкостей аккумулятора-накопителя 1,5; 2,0; 4,0 и 6,0 м3. При этом были рассмотрены два варианта - с общим количеством заправок в сутки 100 и 200.
В качестве основного критерия при выборе оптимальной производительности был взят расчетный срок эксплуатации воздушного компрессора (до полной выработки ресурса), а точнее - гармонизация расчетного срока эксплуатации компрессора с его ресурсом работы. (Принятый в расчетах средний ресурс работы воздушных поршневых компрессоров составляет 10 тыс. ч).
Из табл. 1 видно, что увеличение срока эксплуатации воздушного компрессора при необходимости может быть достигнуто за счет выбора компрессора с большей производительностью, которая бы обеспечивала заполнение воздушных пусковых баллонов за меньшее количество времени.
Согласно результатам (табл. 1) для приведенных исходных данных наиболее оптимальный вариант с производительностью ВК около 0,16 нм3/мин (компрессор типа КВД-Г) и
емкостью аккумулятора-накопителя равной 4 м3. Такой вариант обеспечивает расчетный срок эксплуатации компрессора, близкий к ресурсу его работы - 10 лет.
Для большей наглядности на рис. 2 показаны зависимости количества пусков газового двигателя и расчетного срока эксплуатации ВК (производительностью 0,16 нм3/мин) от емкости аккумулятора-накопителя, а на рис. 3 - зависимость количества пусков воздушного компрессора от емкостей воздушного пускового баллона (при различных емкостях аккумулятора-накопителя при 100 заправках в сутки).
Результаты расчета влияния вместимости емкости пускового баллона на работу воздушного компрессора (производительностью 0,16 нм3/мин) приведены в табл. 2.
Из табл. 2 видно, что при различных емкостях аккумулятора-накопителя 1,5; 2,0; 4,0 и 6,0 м3 и количестве заправок в сутки 100 и 200 при обеспечении одинакового числа пусков газового двигателя расчетный срок эксплуатации (до полной выработки ресурса) воздушного компрессора производительностью 0,16 нм3/мин для одинаковых пусковых баллонов также одинаков. Однако, если учесть, что износ компрессора при пуске максимальный, то в действи-
тельности каждый дополнительный пуск снижает срок его эксплуатации: чем меньше емкость воздушного баллона, тем больше пусков и меньше фактический срок эксплуатации воздушного компрессора (до полной выработки ресурса). В связи с этим из приведенных в табл. 2 вариантов наиболее предпочтительным является вариант с емкостью воздушного пускового баллона 1,0 м3, обеспечивающий меньшее требуемое количество пусков ВК и продляющий тем самым срок его эксплуатации.
Заключение
Работы по переводу автотранспорта на газомоторное топливо по-прежнему актуальны. В России имеются все предпосылки для широкого внедрения КПГ в качестве моторного топлива на транспорте, однако, реализация новых проектов без эффективной государственной поддержки сильно сдерживается.
Широкое использование КПГ в отдаленных «от центра» регионах до сих пор тормозится по следующими причинам: дорогостоящие АГНКС мало кто может и хочет строить ввиду ограниченности средств и убыточности в начальном периоде работы станций из-за отсутствия достаточного количества потребителей; автотранспорт не переобору-
дуется на КПГ по причине возникновения сложностей с заправкой из-за нехватки АГНКС.
Несмотря на это, перевод автотранспорта на КПГ является не только весьма перспективным, но и неизбежным, причем как с экономической и экологической точек зрения, так и с исторической точки зрения, связанной с наиболее рациональным использованием природных ресурсов [3]. Наметившиеся в последнее время положительные тенденции в экономике страны, а также намерения руководства страны сделать природный газ доступным для всех российских потребителей дают основания надеяться на то, что такая поддержка будет более эффективной.
Для увеличения количества строящихся АГНКС и количества ТС, перево-
димых на КПГ, необходимо использовать все имеющиеся организационные и технические возможности: создавать благоприятную бизнес-среду для предпринимателей, готовых вкладывать деньги в развитие данного направления; выбирать наиболее оптимальные технические проекты, позволяющие осуществлять поэтапное увеличение мощности станций; для снижения ин-
вестиционных рисков использовать заключение прямых взаимовыгодных соглашений между собственниками АГНКС и «транспортниками».
Со своей стороны авторы надеются, что приведенные в статье рекомендации помогут разработчикам и заказчикам сделать правильный выбор при реализации проектов АГНКС для их работы с газовым двигателем.
Литература
1. В. Ананко. Серый рынок СУГ. // АГЗК+АТ. - 2007. - № 3 (33) - С. 18-21.
2. Н.Кириллов. Технологии производства и методологические основы расчета стоимости СПГ для автотранспорта РФ. // АГЗК+АТ. - 2007. - № 4 (34) -С. 60-65.
3. Е. Мовчан, Е. Рогальский, А. Черепанов. Перспективы внедрения газомоторного топлива на автотранспорте в России // Технические газы. - 2007. - № 4. - С. 41-46.
Высокая степень изношенности -угроза безопасности
Председатель правительства Свердловской области В.Кокшаров провел оперативное совещание областного кабинета министров. Его участники заслушали информацию зам. министра промышленности, энергетики и науки Свердловской области А.Гредина о ходе выполнения постановления областного правительства от 23 декабря 2003 г. № 815-ПП «О неотложных мерах по организации перевода автотранспорта в Свердловской области на сжатый природный газ».
Докладчик напомнил, что за минувшие годы пункты переоборудования автотранспорта появились во многих муниципальных образованиях края, 1,4 тыс. автомобилей переведены на КПГ.
А.Гредин отметил низкий уровень подготовки к этой работе в Алапаев-ском и Ирбитском муниципальных образованиях, Асбестовском, Вер-хнесалдинском, Белоярском и Куш-
винском городских округах, отметил также то, что большинство переоборудованных автотранспортных средств работают на СУГ, который дешевле КПГ.
Также А. Гредин отметил, что высокая степень изношенности муниципального автотранспорта при переводе на газ представляет собой определенную угрозу безопасности.
Правительство Свердловской области по предложению А. Греди-на признало постановление выполненным.
В Майкопе прокуратура взяла под контроль работу автомобильных газовых заправок
Прокуратура Майкопа провела проверку всех автомобильных газовых заправок, находящихся на территории города. В результате 39 лицам вынесены постановления о возбуждении дел об административных правонарушениях по ч. 1 ст. 9.1 КоАП РФ. Аналогичные дела возбуждены по ч. 2 ст. 14.1 Ко АП РФ (деятельность без лицензии) в отношении 12 лиц.
Как пояснили в прокуратуре, практически на каждой автомобильной газовой заправочной станции были
выявлены нарушения: многие из газозаправок не зарегистрированы в государственном реестре опасных производственных объектов, не осуществлялся производственный контроль над соблюдением требований промышленной безопасности. В ходе проверки сотрудники прокуратуры обращали внимание хозяев автомобильных газовых заправок на отсутствие работ по техническому обслуживанию и ремонту объектов повышенной опас-
http://www.urbc.ru/daynews.asp?ida=174615
ности, несоответствие государственным стандартам и техническим условиям, допускающих их применение.
В этот раз нарушители отделались штрафом. В отношении 36 лиц судом принято решение о применении штрафных санкций. «Поводом для массовой проверки послужил взрыв одной из заправок 11 октября, во время которого пострадало два человека. По факту взрыва следственным отделом следственного комитета при Прокуратуре РФ по г. Майкоп возбуждено уголовное дело по ч.и 1 ст. 217 УК РФ», - сообщили в городской прокуратуре.
http://www.yuga.ru/news/108678/index.html
