CC BY
17
УДК 338.28 С.Э. Партум СГГА, Новосибирск
РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРАНСПОРТА ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯМАЛА
S.E. Partum
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA) 10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation
CONCEPT DEVELOPMENT FOR RAISING ECONOMIC AND ECOLOGICAL EFFICIENCY OF TRANSPORT AT YAMAL GAS-PRODUCTION ENTERPRISES
The concept is offered to be developed for raising efficiency and cutting down production costs of Yamal gas-production enterprises by the transport switching over to using natural gas as fuel.
Предлагается концепция повышения экологичности и сокращения производственных затрат газодобывающих предприятий Ямала посредством перевода транспорта на топливо с использованием природного газа
За 1970 - 2000 гг. в мировой экономике использовано 700 млрд. баррелей нефти, 87 млрд. т. каменного угля и 51 трлн. кубометров природного газа. Объемы добычи данных ресурсов возрастают с каждым годом, по предварительным данным запасов нефти на планете хватит не более чем на 50 лет при условии, что темпы добычи не уменьшатся [3].
Ямало-Ненецкий автономный округ является центром по добыче природного газа в РФ. Большое значение имеет транспортный комплекс региона, обеспечивающий строительство, обустройство, ремонт и жизнедеятельность.
В настоящее время на Ямале существует несколько транспортных предприятий, работающих на газовый сектор, крупнейшими из которых являются ДАО «СпецГазАвтоТранс» и ООО «Стройгазконсалтинг-Север». В среднем у каждого из них каждый день в работе находится около 200 единиц грузовых автотранспортных средств. Львиная доля используемых грузовых автомобилей - это автомобили семейства Урал 442002. Последние несколько лет на Ямале крупными темпами ведется освоение Бованенковского месторождения, что определяет основной логистический путь грузов с «Большой Земли» к Бованенковскому месторождению. В году существует два периода с максимальным грузопотоком. Суммарная их продолжительность составляет около 180 дней. В среднем на полуострове Ямал в эти периоды в постоянном движении находится около пятисот единиц большегрузной техники.
Работающая единица грузового ТС за сутки расходует до 600 литров топлива. Таким образом, за 180 дней напряженного графика перевозок в год
только грузовой транспорт сжигает 54 млн. литров горючего. Без учета малолитражных автомобилей, без грузоподъемных механизмов и всевозможных вездеходов, тракторов и грейдеров. Если учитывать, что стоимость доставки тонны топлива на Ямал очень велика и взять рыночную стоимость по полуострову в 50 рублей за литр, то среднегодовые затраты на топливо для грузовых автомобилей ямальского парка составят 2,7 млрд. рублей. Этим и определяется необходимость анализа ситуации и поиска возможных способов сокращения издержек на топливо газодобывающими предприятиями Ямала.
Сейчас на рынке существует много предложений по модернизации двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автомобилей, в том числе:
- «мягкий» турбо- или механический наддув атмосферных бензиновых и дизельных ДВС;
- Использование плазменной системы зажигания бензиновых ДВС;
- Газификация автомобилей.
Под наддувом понимается нагнетание компрессором избыточного давления в камеру сгорания ДВС. Большая масса воздуха, поступающая в двигатель под давлением из компрессора, способствует повышению удельной мощности двигателя и снижению удельного расхода топлива [5].
Наддув бывает нескольких видов, основными из них являются механический компрессорный и турбокомпрессорный.
Механический наддув предполагает использование компрессора, приводящегося в движение посредством передачи крутящего момента непосредственно от коленчатого вала двигателя или электродвигателя. Турбокомпрессорный наддув предполагает использование для привода компрессора кинетической или импульсной энергии отработавших газов.
Выдвинутая в конце прошлого века шведской компанией, производящей автомобили СААБ, концепция «мягкого» наддува перевернула представления о наддуве двигателей [2]. Данная концепция состоит в использовании наддува для повышения экологической эффективности и комфортности ДВС. Наддув позволяет получить 15-25% прибавку крутящего момента в области низких и средних частот вращения двигателя [1]. Он также обеспечивает продувку двигателя при холодном старте, что немаловажно в условиях северной зимы.
Для выполнения рабочего процесса автомобилю требуется определенная затратная мощность. Затратная мощность в данном случае величина постоянная, но турбированный мотор будет выдавать данную мощность на меньших оборотах двигателя, что приведет к снижению уровня потребляемого топлива. К тому же наддув обеспечивает уменьшение издаваемого мотором уровня шума (турбокомпрессорный наддув) и сокращение выброса вредных веществ в атмосферу (механический и турбокомпрессорный) [1].
В настоящее время цены на компрессоры иностранного производства в зависимости от типа автомобиля колеблются от 20 до 40 тыс. рублей. Однако существует множество отечественных аналогов, которые стоят в среднем в два раза дешевле [4].
Одним из способов снижения токсичности выхлопных газов и понижения расхода бензиновых двигателей является обеднение топливовоздушной смеси. Чем меньше в камеру сгорания поступает топлива, тем меньше и выброс в атмосферу загрязняющих веществ. Однако достижение этого в бензиновом ДВС ограничивается его детонационными характеристиками. Преодолеть порог детонации помогает использование системы плазменного зажигания.
При плазменном зажигании электрическая дуга образует высокую концентрацию электрической энергии в ионизованном искровом промежутке достаточно большого объема. При этом в дуге развиваются температуры до 40 тысяч градусов, благодаря чему возникает несколько очагов пламени, способствующих воспламенению и сгоранию бедной смеси [5].
Реализовать принцип плазменного зажигания можно с помощью модернизации штатной системы. Данный способ является самым дешевым и достигается путем несложной технологической модификации обычных искровых свечей зажигания [6].
При применении в двигателе системы плазменного зажигания и оптимальном регулировании угла зажигания и состава смеси экономия достигает 14 % от общего объема. Плазменное зажигание улучшает работу двигателя особенно при частичных нагрузках, и расход топлива может быть таким же, как и у дизеля [5].
Самым оптимальным решением проблемы высокой стоимости топлива является перевод используемых для рабочих нужд газового комплекса автомобилей на метан (природный газ). Перевод всего автопарка страны на газ как способ сокращения издержек на топливо и сокращение вредных выбросов в атмосферу был предложен ведущими учеными СССР еще в начале 80-х годов прошлого века.
Под газификацией ДВС подразумевается установка на двигатель газобаллонного оборудования, обеспечивающего функционирование автомобиля на газо-воздушной или газо-воздушно-дизельной смеси. Для привода в действие двигателя используется сжиженный нефтяной газ или сжатый (компримированный) природный газ.
Сжиженный нефтяной газ образуется при перегонке нефти как сопутствующий продукт. Природный газ в избытке имеется на балансе газовой отрасли, поэтому в нашем случае целесообразно будет рассмотреть использование именно его.
При использовании в качестве топлива природного газа достигаются следующие положительные результаты:
- Экологичность;
- Увеличение моторесурса в среднем на 40%;
- Увеличение срока службы моторного масла на 50%;
- Значительная экономия дизельного топлива [8].
При работе ДВС на метане экономия дизельного топлива составляет около 70% от общего объема потребляемого топлива (до 75,6 тонн в год на единицу ТС). Соответственно, для 500 автомобилей, работающих в регионе, экономия составит 37 800 тонн, или 1,89 млрд. рублей в год.
При использовании в ДВС 1 куб. метр метана заменяет около 1 литра дизельного топлива. При цене в 15 руб. стоимость требуемого объема метана (37,8 млн. куб. м в год) составит 0,567 млрд. рублей.
Реальная экономия при работе ДВС исследуемого парка автомобилей на газодизельном цикле составит разность полученных значений, или 1,33 млрд. рублей в год.
Примерная сумма затрат на перевод парка автомобилей на газодизельный цикл работы приводится в табл. 1.
Таблица 1. Расходы на перевод парка грузовых автомобилей, выполняющих работы на Бованенковском и Харасавэйском НКГМ на газодизельный цикл
работы
Статьи расходов Тыс. руб.
Строительство двух АГНКС на Бованенковском и Харасавэйском НКГМ (включая затраты на доставку и монтаж оборудования, проектно-изыскательские и строительные работы) 20 000
Переоборудование 500 единиц ТС на газодизельный цикл работы (включая стоимость оборудования, монтаж и оплату слесарных работ) 100 000
Закупка автомобилей - топливозаправщиков 7 000
Общая стоимость проекта 127 000
По расчетным данным при годовой экономии 1330 млн. рублей и расходах 127 млн. рублей срок окупаемости проекта составит около 1,15 месяца.
Газодобывающая промышленность ЯНАО является для народного хозяйства Российской Федерации системообразующей. На Ямале добывается около 80% российского газа. ЯНАО является крупнейшим поставщиком природного газа в мире, а промышленный автотранспорт, эксплуатируемый в данном регионе, до сих пор работает на производных нефти, доставляемых издалека. Необходимость перевода транспорта на топливо с использованием природного газа диктуется не только экономической и экологической целесообразностью, - это позволит решить многие организационные проблемы, что неизбежно приведет к повышению эффективности отрасли.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.inomarka54.ru/index2.php7stat95.htm Все для вашей иномарки. Информационный специализированный портал.
2. Ханк, Г. Турбодвигатели и компрессоры: справочное пособие / Герт Ханк, Лангкабель. - М.: Астрель, АСТ, 2007. - 165 с.
3. Медоуз, Д. Пределы роста. 30 лет спустя / Донелла Медоуз. Пер. с англ. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. - 115 с.
4. [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.kamturbo.ru/price/prlist.htm Сайт НПО «Турботехника». Прайс-лист на турбокомпрессоры.
5. [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://dvpt.narod.ru/russian/history/index13/
6. [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://kazanvov.narod.ru/plazma.html Магазин изобретений.
7. [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://catalog.autodela.ru/ Переводим автомобиль на газ. Плюсы и минусы.
8. [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.delta-autocng.ru/ Статья с сайта ООО «Дельта Авто». Природный газ на службе.
9. [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.dieselgas.ru/theory/_. Теория, дизель на газе.
10. [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.agnks.org.ua/stati/ural.html Статья с сайта http://www.agnks.org.ua/ ЗАПСИБГАЗПРОМ - Урал прирастает альтернативным топливом. Минфин альтернативы «не видит».
© С.Э. Партум, 2009
