Повышение безопасности при регазификации сжиженного природного газа Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РЕГАЗИФИКАЦИИ

СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА 1 2 Пестич С.Д. , Нефёдова М.А.

1Пестич Сергей Дмитриевич - магистрант;

2Нефёдова Марина Александровна - кандидат технических наук, старший преподаватель, кафедра теплогазоснабжения и вентиляции, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет,

г. Санкт-Петербург

Аннотация: сжиженный природный газ (СПГ) - криогенная жидкость, по химическому составу представляющая собой многокомпонентную смесь углеводорода ряда С1 С8, а также азота Ы2 и двуокиси углерода С02 с преобладающим содержанием метана СН4. Сжиженный природный газ прозрачен, не имеет цвета и запаха. СПГ имеет ряд существенных преимуществ перед традиционными видами топлива (мазут, дизельное топливо, пропан-бутан, уголь и т.д.).

Ключевые слова: сжиженный природный газ, СПГ, повышение безопасности, технологии газификации, регазификация, регазификатор с водяным орошением, регазификатор с погружной горелкой, регазификатор с промежуточным флюидом, регизификатор атмосферного типа, эффективность, безопасность жизнедеятельности, повышение безопасности, технологичность СПГ.

Основные преимущества СПГ подчеркиваются следующими свойствами:

- высокая калорийность;

- высокая теплота сгорания;

- возможность полной автоматизации;

- полное сгорание топлива, без образования серы, что значительно удлиняет срок службы котла и уменьшает количество парниковых газов в атмосфере;

- экологическая чистота, как паров СПГ, так и продуктов сгорания, в частности группы оксидов азота;

- повышение КПД котельных и снижение количества профилактических ремонтов [1].

Кроме указанных выше преимуществ СПГ обладает еще одним, которого не имеет

ни один из перечисленных видов энергоносителей. Так как температура его хранения находится в пределе -160 °С и для его регазификации, в настоящее время, применяются атмосферные испарители, в результате процесса превращения СПГ из жидкости в газ выделяется значительное количество холода. Это свойство СПГ может быть использовано для работы холодильных камер с рабочими температурами до -60 °С без каких-либо дополнительных энергетических затрат. Таким образом возникает возможность использования СПГ для выработки трех видов энергии: электрической, тепловой и криогенной (холодообразующей), т.е. возникает возможность осуществления процесса тригенерации [3].

Технология обеспечения потребителей сжиженным природным газом

Технология газификации объектов теплоэнергетического комплекса с использованием СПГ состоит из следующих основных стадий:

- отбор газа из сетей низкого или высокого давления;

- подача газа на установку для частичного или полного сжижения;

- хранение СПГ, до момента отгрузки, в криогенном резервуаре большой емкости;

- перелив СПГ в автотранспортную цистерну и транспортировка его к месту потребления;

- слив СПГ и хранение в расходном резервуаре на объекте потребителя;

- регазификация СПГ в атмосферных испарителях;

- подготовка и подача образующегося природного газа к теплоэнергетическому оборудованию через узел коммерческого учета. Рассмотрим более подробно стадию регазификация СПГ [6].

Рис. 1. Регазификация сжиженного природного газа

Регазификация сжиженного природного газа - процесс преобразования СПГ из жидкого состояния в газообразное, после чего он становится пригодным для обычного использования - подачи по трубопроводам потребителям и закачки в газовые баллоны [5].

Регазификация СПГ обычно производится в теплообменниках, где СПГ подогревается горячим теплоносителем и которые рассчитываются исходя из:

- расхода СПГ, который необходимо регазифицировать;

- температуры и давления, требуемых в распределительной системе [7]. Существуют разные типы регазификаторов СПГ: регазификатор с водяным

орошением, с погружной горелкой, с промежуточным флюидом. В настоящее время широкое применение нашли регазификаторы атмосферного типа [2]. Типы регазификаторов

Рис. 2. Регазификатор с водяным орошением

- СПГ распределяется коллектором по вертикальным трубкам, собранным в пакет, по высоте которого стекает оросительная вода. Эта вода сверху подается в сливные трубы и снизу сливается в общий коллектор;

- теплообмен «Вода - СПГ» осуществляется по схеме противотока (сборка труб по типу I) или по схеме противотока и прямотока (сборка труб по форме и), профиль труб оребренный, для улучшения теплообмена;

- схема регазификатора простая - доступен наружный осмотр трубок;

- возможен большой объем регазификации путем увеличения количества трубок;

- в случае использования морской воды необходимо ее хлорировать [8].

Рис. 3. Регазификатор с погружной горелкой

- трубный пучок, который циркулирует СПГ, погружен в металлическую или бетонную емкость, заполненную водой. Горелка погруженного горения установлена на дне емкости и питается газом и сжатым воздухом. Поток газа из горелки барботирует в слое воды, нагревает ее до -30° С и перемешивает, обеспечивая хороший теплообмен между водой и СПГ. Это предупреждает образование льда на трубном пучке;

- регазификатор компактный;

- регулировка подачи смеси «Газ - Воздух» должна обеспечить небольшое содержание окислов азота в продуктах сгорания;

- часто требуется нейтрализация воды подачей свежей ее порции, так как вода закисляется продуктами сгорания газа и становится коррозионноактивной [4].

Рис. 4. Регазификатор с промежуточным флюидом

- криогенный теплообменник с трубными или пластинчатыми пучками, позволяющими теплообмен между несколькими флюидами «СПГ- Промежуточный теплоноситель - Горячий источник»;

- теплообменники хорошо адаптированные к процессам рекуперации холода СПГ;

- очень компактны и энергоэффективны.

Рис. 5. Регизификатор атмосферного типа

- Эти криогенные атмосферные испарители являются экологически чистым оборудованием, наиболее экономичны для регазификации сжиженных продуктов разделения воздуха (кислород, азот, аргон) и сжиженного природного газа;

- для регазификации криогенных жидкостей не требуются энергозатраты, так как в качестве источника тепла используется только энергия из окружающей среды;

- для изготовления испарителей применяются алюминиевые трубы с наружным и внутренним оребрением или биметаллические трубы с наружным оребрением [9].

Передвижные установки регазификации

Передвижные регазификаторы СПГ были спроектированы «Газ де Франс», для снабжения потребителей газом, во время ремонтных работ на трассе. Каждый регазификатор соединен с изолированным резервуаром под вакуумом, а вся установка смонтирована на автоприцепе. В качестве регазификаторов используются испарители атмосферного типа. Качество подаваемого газа корректируется подачей жидкого азота в резервуар, а его одоризация обеспечивается подачей одоранта в резервуар [1].

Линия испарения Рис. 6. Передвижные установки регазификации

С точки зрения безопасности жизнедеятельности производство СПГ - это один из наиболее эффективных способов газификации населенных пунктов в регионах, где отсутствует магистральный газопровод (если речь идет о природном газе), так как использование сжиженного природного газа намного безопаснее, чем альтернативного ему вида топлива - сжиженного углеводородного газа (СУГ) [3].

Использование СУГ (смеси пропан-бутана) не безопасно - он очень взрывоопасен. В отличие от него установки с СПГ обеспечены датчиками загазованности на метан (СН4).

В заключении стоит отметить, что в настоящее время в ОАО «Газпром» разработана программа работ по решению актуальных задач газификации населенных пунктов, отдаленных от газопроводов. По оценкам специалистов ВНИИпромгаза, около 50% населенных пунктов, нуждающихся в газификации, экономически целесообразно обеспечивать газовым топливом в виде привозного СПГ.

Стоит отметить роль технологий СПГ при использовании его в сельской местности, как в качестве моторного топлива, так и в качестве энергоносителя. Применение технологий СПГ повышает рентабельность сельского хозяйства, т.к. СПГ в два и более раз дешевле, чем нефтяные топлива, в зависимости от способа ожижения, а мобильность его доставки позволяет применить его и в поле, и в сезонных перерабатывающих комплексах, приближенных к месту производства сырья [2].

Список литературы

1. Лазарев Л.Я. Сжиженный природный газ — топливо и энергоноситель. М.: НПКФ "ЭКИП", 2006 г.

2. Мысак Н.Б., Марченко М.В. Сжиженный природный газ: перспективы развития // Молодой ученый, 2017. №45. С. 55-57.

3. Монография, М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2011. 159 с.

4. Бармин И.В. Сжиженный природный газ. Вчера, сегодня и завтра. М.:, 2009.

5. Чириков К.Ю., Мельник П.В. Использование СПГ в народном хозяйстве // Обзорн. инф. Сер. ХМ-6. - М.: ЦИНТИхимнефтемаш. 1991.

6. Кириллов Н.Г. Сжиженный природный газ: области применения и технологии производства // Холодильный бизнес. 2002. №6. С. 8-11.

7. Саркисян В.А. Экономические проблемы газификации и использования СПГ // АвтоГазоЗаправочный Комплекс. 2002. № 2. С. 45-49.

8. Фенько В.Е. Перспективы использования СПГ. //Газовая промышленность, 2000, № 2, с. 58.

9. Использование сжиженного природного газа в качестве энергоносителя - задача государственной важности. / А.К. Грезин и др. // ОАО «Сибкриотехника», Омск, 1999 г.