CC BY
28m
Транспорт на СПГ
Применение СПГ в Уральском регионе
П.М.Созонов,
главный инженер - первый заместитель генерального директора
ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург»,
Э.Д. Гайдт,
начальник управления «Уралавтогаз» филиала
ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург»,
П.В. Кузнецов,
зам. начальника управления «Уралавтогаз» филиала
ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург»
Перспективы и возможности сжиженного природного газа (СПГ), как универсального энергоносителя будущего, не вызывают каких-либо сомнений. Широкое применение СПГ на транспорте, во всех сферах российской экономики позволит кардинально улучшить экологическую обстановку и снизить затраты на ГСМ в бюджетах всех уровней. Созданная в России единая система газоснабжения охватывает большую часть населенной территории и необходимо создать только мощности по производству и хранению СПГ в непосредственной близости от потенциальных потребителей. ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» с 1997 г. планомерно и поэтапно развивает инфраструктуру по получению, транспортировке и применению СПГ в качестве топлива для автономных котельных, использованию СПГ в качестве моторного топлива на автотранспорте и подаче метана в систему газоснабжения при аварийных и ремонтных работах.
Ключевые слова: сжиженный природный газ (СПГ), моторное топливо, метан, «Газпром трансгаз Екатеринбург».
The use of liquefied natural gas (LNG) in the Urals region
P.M. Sozonov, E.D. Gaydt, P.V. Kuznetsov
Prospects and possibilities of LNG as a universal energy resource of future do not raise any doubts. Wide application of LNG in transport, in all spheres of Russian economy will greatly improve the environmental situation and reduce the cost of fuel. Established in Russia Unified Gas Supply System covers most of the populated area and it is necessary to create only facilities for the production and storage of LNG in the vicinity of potential consumers. Since 1997 year Gazprom transgaz Ekaterinburg has steadily and gradually developed the infrastructure for production, transportation and application of LNG as fuel for autonomous boiler houses, application ofLNG as motor fuel in motor transport and supply of methane in the gas transmission system for emergency and repair work.
Keywords: liquefied natural gas (LNG), motor fuel, methane, Gazprom transgaz Ekaterinburg.
По оценкам мирового энергетического агентства природный газ сегодня является самой быстрорастущей составляющей в мировом потреблении энергоресурсов. В 2007 г. мировая добыча природного газа возросла на 2,5%, и объем добытого газа составил 2 951 млрд. м3. В 2008-2030 гг. рост потребления природного газа будет продолжаться, в результате чего доля голубого топлива в мировом энергобалансе может удвоиться.
Не менее активно развивается и мировой рынок сжиженного природного газа, что, прежде всего, обусловлено его преимуществами перед газообразным метаном:
■ более высокая чистота продукта;
■ возможность газификации отдаленных районов или объектов без строительства газопроводов;
■ при переводе автотранспортных средств (АТС) на газомоторное топливо - равный в сравнении с бензиновыми или дизельными автомобилями пробег;
■ возможность получения СПГ практически в любом месте при наличии газопроводов с высоким давлением;
■ лучшие экологические показатели по сравнению с бензином и дизельным топливом.
Перспективы и возможности СПГ, как универсального энергоносителя будущего, не вызывают каких-либо сомнений. В 2008 г. мировой рынок СПГ достиг рекордного объема - 172,3 млн. т (237,8 млрд. м3). Его общая доля в международной торговле газом составила 29%. В соответствии с прогнозами к 2015 г. спрос на СПГ в мире увеличится до 327 млн. т в год в связи с ростом потребности в природном газе в странах Атлантического бассейна и, в первую очередь, в США.
Развитию бизнеса СПГ ОАО «Газпром» намерен отныне уделять повышенное внимание, выйдя к 2030 г. на уровень поставок примерно 90 млн. т сжиженного природного газа. К 2008 г. объем продаж СПГ ОАО «Газпром» достигал 1,84 млрд. м3.
На сегодняшний день доля СПГ на мировом рынке составляет 29% от общих поставок природного газа.
Сегодня для России наибольшую социальную значимость приобретает использование СПГ для газификации отдаленных от газопроводов коммунальных и промышленных потребителей в различных регионах страны, а также использование в качестве газомоторного топлива на транспорте.
В России имеется большое количество городских и сельских населенных пунктов, газификация которых традиционными методами - по газопроводам-отводам - экономически нецелесообразна и неприемлема из-за высоких капитальных затрат, трудностей по отводу земель или отсутствия возможности прокладки газопроводов в связи с естественны-
ми преградами (горами, реками, озерами, болотами и т.д.). Разобщенность потребителей, малые объекты потребления, длительные сроки развития инфраструктуры газоснабжения приводят к низкой загрузке газопроводов-отводов и газораспределительных сетей, делают невозможным окупаемость потраченных средств и обуславливают убыточность их эксплуатации.
Основным сдерживающим фактором в продвижении СПГ на внутреннем российском рынке являются новизна (достаточно мало информации о преимуществах) и, безусловно, отсутствие инфраструктуры для получения сжиженного газа и его потребления.
ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» в рамках реализации программ
научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО «Газпром» с 1997 г. планомерно и поэтапно развивает инфраструктуру по получению, транспортировке и применению СПГ в качестве топлива для автономных котельных, использования его в качестве моторного топлива на автотранспорте и для подачи метана в систему газоснабжения при аварийных и ремонтных работах.
На первом этапе был построен комплекс сжижения на АГНКС (г. Первоуральск) производительностью 0,3 т/ч и комплекс хранения и регазификации на оздоровительном комплексе «Озеро «Глухое» для газоснабжения котельной мощностью 3 МВт.
СПГ до комплекса регазификации доставляется транспортными емкостями для перевозки сжиженного метана на расстояние 30 км от установки по получению СПГ.
В течение последних пяти лет в нашем регионе широкое применение получили мобильные комплексы для подачи природного газа потребителям при производстве аварийных и плановых ремонтных работ на системах газоснабжения. Комплекс представляет собой совокупность транспортной емкости с СПГ, испарителей, агрегата для подачи теплого воздуха на испарители и узла учета опускаемого газа потребителям. В зависимости от объема потребления (от 200 до 1000 м3/ч) запаса природного газа (ПГ) в транспортной емкости объемом 16 м3 достаточно для обеспечения работы потребителей в течение 35-7 ч. В дальнейшем подключается следующая цистерна и т.д.
Следующим шагом в освоении СПГ явилось создание автомобиля с криогенной бортовой топливной системой. На этом этапе к сотрудничеству были привлечены ОАО «КамАЗ» и ОАО «НПО Гелиймаш». В результате такого трехстороннего сотрудничества были созданы автомобиль «КамАЗ» и городской автобус «НЕФАЗ», укомплектованные газовым двигателем «КамАЗ» с криогенным баком для СПГ. Первые результаты показали их значительное преимущество в
<яя
Транспорт на СПГ
Ремонт газопровода без прекращения подачи газа потребителям
сравнении с газобаллонными автомобилями, работающими на сжатом природном газе. Так, более чем в два раза вырос пробег автомобилей без дозаправки, на 25% снизился удельный расход топлива.
Для развития инфраструктуры испльзования природного газа в качестве моторного топлива был разработан комплекс для заправки автомобилей как СПГ, так и регазифи-цированным из СПГ компримирован-ным природным газом (КПГ).
В состав комплекса входит двадцатифутовый контейнер, в котором смонтированы атмосферные испарители с насосом высокого давления, стационарная криогенная емкость
объемом 10 м3, система управления заправкой и насосом, блок аккумуляторов газа объемом 1,2 м3, двух-постовая колонка для заправки автомобилей КПГ, однопостовая колонка для заправки иавтомобилей СПГ. Ус-тановленая электрическая мощность комплекса всего 35 кВт. Криогенный насос забирает СПГ из емкости хранения, поднимает давление до 25 МПа
и подает жидкость в атмосферные испарители. Под воздействием тепла окружающей среды сжиженный природный газ испаряется и подается на газозаправочную колонку для заправки автомобиля КПГ. Для заправки автомобиля, переведенного на СПГ, в установленный на нем кригенный бак топливо подается другим насосом непосредственно из емкости хранения через свою заправочную колонку.
Для поставок на комплекс СПГ используется транспортная криогеная цистерна объемом 8 м3.
Руководством ОАО «Газпром», ОАО «РЖД» и Свердловской области была принята «Программа по организации на полигоне Свердловской железной дороги опытной эксплуатации тепловозов на сжиженном и сжатом природном газе». Целью этой программы является внедрение газомоторного топлива, особенно СПГ, на ОАО «РЖД», как наиболее крупном представителе транспортной системы России. Этой программой предусмотрено создание пунктов заправки маневровых тепловозов сжатым и сжиженным газом, а также создание бортовых криогенныхтопливныхсистем газотепловозов. Кроме того, привлечение такого солидного потребителя на рынок газомоторных топлив
Автобус «НЕФАЗ-5299» с криогенным баком БКТ-300/1,0
создало необходимые предпосылки для увеличения производственных мощностей по производству СПГ.
Естественно, что более мощное производство потребовало и реализации более совершенного цикла получения СПГ. Основным способом получения СПГ на сегодняшний день является цикл ожижения с использованием в качестве источника холода расширительной машины (детандера). В сравнении с циклами ожижения с использованием дросселя или адиабатической вихревой трубы Ранка - Хилша, детандерный цикл имеет максимальный коэффициент извлечения жидкости за счет того, что холодопроизводительность процесса адиабатного расширения газа гораздо выше эффективности
Комлекс для заправки 100 автомобилей в сутки СПГ или газифицированным КПГ
в настоящее время производит широкий спектр турбодетандеров для охлаждения и ожижения природного газа, а также для ожижителей метана, установок выделения этана и широкой фракции легких углеводородов из природного газа, систем получения электроэнергии на газораспределительных станциях и установок выделения газового конденсата.
процесса дросселирования или эффекта температурного разделения газа. Практика показала, что наиболее эффективной расширительной машиной в настоящее время является турборасширительная машина (турбодетандер).
На сегодняшний день применение турбодетандерных агрегатов для охлаждения природного газа имеет несколько основных направлений:
■ низкотемпературная сепарация;
■ получение СПГ;
■ низкотемпературная очистка от примесей.
ОАО «НПО Гелиймаш», опираясь на многолетний опыт создания турбо-детандерных агрегатов для воздухо-разделительных установок и установок по ожижению водорода и гелия,
В 2007 г. ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» совместно с ОАО «НПО Гелиймаш» приступили к разработке первой очереди комплекса по получению СПГ производительностью 3 т/ч в рамках реализации совместной программы по применению СПГ на железнодорожном транспорте.
Магистральный газотурбовоз ГТ-81
Схема ожижения природного газа выглядит следующим образом: природный газ (прямой поток), при давлении от 2,8 до 3,5 МПа, по мере последовательного прохождения блока осушки, фильтра и отсечного клапана поступает в турбокомпрессор, где сжимается до 3,4-4,1 МПа.
Затем ПГ охлаждается в охладителе природного газа за счет нагрева ПГ, идущего из магистрального трубо-провода. Поддержание постоянного расхода ПГ, идущего из
Комплекс СПГ на ГРС-4 (г. Екатеринбург) производительностью 3 т/ч
магистрального трубопровода, обеспечивается регулятором расхода.
На следующем этапе работы прямой поток ПГ разделяется на ожижа-емый (-13,5%) и турбодетандерный (-86,5%) потоки. Ожижаемый поток направляется в блок очистки, где очи-
щается от двуокиси углерода. После этого ожижаемый и турбодетандер-ный потоки направляются в предварительный теплообменник, где охлаждаются до температуры 218 К за счет нагрева обратного потока ПГ. Затем турбодетандерный поток проходит
Функциональная блок-схема комплекса производства СПГ на ГРС-4
фильтр и отсечной клапан, расширяется в турбодетандере и смешивается с обратным потоком, выходящим из сепаратора. Ожижаемый поток охлаждается в основном теплообменнике криогенного блока до температуры 151,5 К, фильтруется от твердых частиц в фильтре-отделителе и после дросселирования в клапане подается в сепаратор, где происходит отделение СПГ от ПГ. СПГ из сепаратора через регулирующий клапан сливается в криогенную емкость, причем сам процесс слива выполняется автоматически - по сигналу датчика уровня, при давлении 0,2-0,3 МПа.
ПГ (обратный поток) из сепаратора после смешения с расширенным тур-бодетандерным потоком поступает в основной теплообменник, где нагревается до температуры 186,5 К, затем в предварительный теплообменник, где нагревается до температуры 302 К, и после прохождения запорного вентиля подается в распределительный трубопровод криогенного блока и соответственно в газовую сеть при давлении 0,55-0,9 МПа.
Ориентация на высокие технологии и производство сжиженного природного газа позволяют ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» достичь более устойчивой позиции в современных рыночных условиях. Широкое применение СПГ на транспорте, во всех сферах российской экономики позволит кардинально улучшить экологическую обстановку и снизить затраты на ГСМ в бюджетах всех уровней. Необходимо отметить и то преимущество природного газа (в сравнении с нефтяными жидкими видами топлива), заключающееся в том, что оно требует гораздо меньших затрат на транспортировку к потребителю. Созданная в России единая система газоснабжения охватывает большую часть населенной территории, необходимо лишь создать мощности по производству и хранению СПГ в непосредственной близости от потенциальных потребителей. Разведанных запасов природного газа гораздо больше, чем нефти, и в зависимости от его агрегатного состояния при сегодняшних технологиях он становится практически незаменимым.
