CC BY
39н.Ю. круглова, старший научный сотрудник,
г.с. Акопова, к.т.н., начальник Лаборатории охраны окружающей среды и ресурсосбережения Центра по экологической безопасности, энергоэффективности и охране труда ООО «Газпром ВНИИГАЗ», e-mail: vniigaz@vniigaz.gazprom.ru
м.м. пирилова, начальник Отдела охраны окружающей среды и землепользования ООО «Газпром трансгаз Махачкала»
управление утечками при эксплуатации газораспределительных станций
При эксплуатации оборудования газораспределительных станций (ГРС) в атмосферу поступают утечки природного газа. Это снижает эффективность ресурсосбережения, увеличивает риск возникновения взрывоопасных ситуаций. Метан, как основной компонент природного газа, является парниковым газом, а также косвенно влияет на разрушение озонового слоя атмосферы. В настоящее время на балансе ОАО «Газпром» находится около 3,5 тыс. ГРС. В связи с программой газификации регионов России планируется дальнейшее значительное увеличение их количества. Знание объективных оценок и прогноза эмиссии метана с утечками от ГРС является ключом к принятию корпоративных решений о необходимых мерах по ее снижению.
Основным фактором, определяющим возникновение утечек метана в газораспределительных сетях, является разгерметизация технологического оборудования в процессе его эксплуатации. На ГРС обнаружение утечек метана операторами усложняется тем, что газ одорируется только на выходе из газораспределительных станций при его подаче в распределительные сети потребителей. В то же время достоверная количественная оценка эмиссии метана с утечками позволяет разработать мероприятия, направленные на снижение утечек метана.
С целью нахождения лучших путей управления утечками ООО «Газпром ВНИИГАЗ» совместно с дочерними компаниями ОАО «Газпром» ведется широкомасштабная работа по исследованию газораспределительных станций ОАО «Газпром» на предмет утечек метана. Так, в период 2006-2008 гг. в рамках научно-исследовательской работы ООО
«Газпром ВНИИГАЗ» с ООО «Газпром трансгаз Махачкала» велись детальные исследования с целью оценки утечек метана от наземного технологического оборудования газораспределительных станций. Исследования проводились в соответствии с действующими стандартами организации СТО Газпром, разработанными ООО «Газпром ВНИИГАЗ» и включали:
• разработку локальной рабочей программы оценки утечек метана для конкретных исследуемых объектов, в которой сформулированы цели и задачи исследований, обозначены объекты исследований, приведен порядок работ по подготовке и проведению исследований; указаны средства измерения;
• сбор и обработку первичной инженерно-технической и технологической информации об объектах исследования (характеристики эксплуатируемого оборудования,технологические схемы и т.д.);
• проведение исследований по инструментальному обнаружению и измерению утечек метана от наземного технологического оборудования ГРС;
• определение источников утечек метана по результатам обнаружения;
• количественную оценку утечек метана по результатам измерения.
При проведении инструментальных исследований использовались средства измерения и вспомогательное оборудование отечественных и зарубежных производителей, сертифицированные и проверенные в установленном в Российской Федерации порядке.
Для обнаружения эмиссий природного газа с утечками применялся метод контактного зондирования потенциальных мест проявления утечек (скрининг) на поверхности оборудования с использованием газоанализаторов и индикаторов метана.
грс и СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ
Таблица 1. Основные источники образования утечек метана на ГРС
Эмиссия утечек метана, %
ИСТОЧНИК ОБРАЗОВАНИЯ УТЕЧКИ МЕСТО ПРОЯВЛЕНИЯ УТЕЧКИ
Арматура, в т.ч.:
Краны,задвижки,вентили • по штоку крана, • по фланцам крана, • по корпусу крана
Фланцевые соединения • по шпильке фланца, • по корпусу фланца
Клапаны (сбросные, предохранительные, регуляторы давления и т.п.) • по штоку клапана, • по корпусу клапана, • по блоку управления РД
Мелкая запорно-регулирующая арматура (резьбовые соединения импульсных трубок, игольчатые вентили, врезки под манометр, термометр и т.п.) • по резьбовому соединению врезки под манометр, термометр, • по штоку игольчатого вентиля, • по резьбовому соединению импульсной трубки
Свечи (в положении свечных кранов «закрыто») • из устья свечи
Обнаруженные места проявления утечек помечались маркером,нумеровались и записывались в рабочий протокол исследований с указанием номера оборудования и описанием конкретного места проявления утечки. Для определения объемов эмиссий метана с утечками от арматуры применялся метод «газового чехла», т.е. локализация места проявления утечки с помощью измерительной камеры (газового чехла) с калиброванными отверстиями для притока воздуха в камеру и забора газовоздушной смеси из нее. Аспирация газовой смеси из измерительной камеры осуществлялась с помощью оборудования для отсоса газовоздушной смеси. При этом измерялись следующие параметры: концентрация метана, объемный расход газовоздушной смеси (аспирируемо-го потока) из локализирующей утечку измерительной камеры,температура газовоздушного потока, атмосферное давление. По полученным параметрам расчетным путем определялся объем утечки.
На сегодняшний день несмотря на трудоемкость этот метод измерения утечек метана от наземной запорно-регулирующей арматуры является наиболее корректным и детальным. Для определения объемов утечек от продувочных свечей использовался метод прямого измерения из устья свечи. При измерении на устье свечи монтировался измерительный патру-
бок с целью предотвращения погрешности измерения вследствие ветра. При этом измерялись: концентрация метана, скорость газовоздушной смеси (естественного потока) из устья свечи, температура газовоздушного потока, атмосферное давление. Затем по измеренным параметрам расчетным путем определялся объем утечки. В результате инструментальными обследованиями были охвачены практически все типы газораспределительных станций, находящихся на балансе ООО «Газпром трансгаз Махачкала». Их общее количество составило 61 ГРС.
Рис. 1. Распределение эмиссии утечек метана от оборудования ГРС
С помощью скрининга поверхности оборудования были выявлены основные источники образования эмиссии метана с утечками на различных по производительности и сроку эксплуатации ГРС.
Основные виды источников образования утечек и места проявления утечек, установленные по результатам скрининга на ГРС, приведены в таблице 1. По результатам инструментальных измерений установлены объемы утечек метана от различных типов технологического оборудования ГРС. Анализ результатов исследований показал, что на свечи ГРС приходится 83% эмиссии, а на арматуру ГРС всего 17%. Распределение эмиссии утечек метана от оборудования ГРС показано на рис. 1.
Эмиссия утечек метана, %
Прочее
Фланцы Краны
10% 24% "
Рис. 2. Распределение объемов утечек метана от арматуры ГРС
38 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
\\ № 9 \\ сентябрь \ 2003
менее 5 лет
65,9
более 12 лет
от 5 до 12 лет Срок эксплуатации ГРС
Рис. 3. Распределение объемов утечек метана в зависимости от срока эксплуатации ГРС
По арматуре ГРС оценены объемы утечек метана по каждому виду источника (рис. 2). Максимальный объем эмиссии исходит от мелкой запорно-регулирующей арматуры (ЗРА). Как показали результаты измерений, величина единичной утечки от мелкой ЗРА находится в самых низких пределах по сравнению с другими источниками. Больший суммарный объем утечек метана - 50% достигается большим количеством этого вида арматуры. От кранов выделяется 24% эмиссии. Количество кранов на ГРС, напротив, меньше количества мелкой ЗРА. Но средняя величина утечки от одного крана значительно превышает среднюю величину утечки от единицы мелкой ЗРА. На фланцы и регуляторы давления приходится до 10%. Их количество на ГРС еще меньше, но средняя величина утечки также велика. Кроме того, по результатам инструментальных исследований установлена зависимость объемов утечек метана от срока эксплуатации ГРС. Почти 66% от общего объема эмиссии метана зафиксировано на ГРС со сроком службы более 12 лет. На ГРС со сроком службы от 5 до 12 лет приходится 30% от общего объема эмиссии. ГРС же, находящиеся в эксплуатации не более 5 лет, характеризуются незначительными объемами эмиссии метана с утечками (4, %). Распределение объемов утечек метана в зависимости от срока эксплуатации ГРС показано на рис. 3.
По результатам проведенных исследований для ООО «Газпром трансгаз Ма-
хачкала» разработан кадастр выбросов парниковых газов ООО «Газпром транс-газ Махачкала», который является первым кадастром парниковых газов, подготовленным в ОАО «Газпром». Кадастр положительно оценен по результатам экспертизы Институтом глобального климата и экологии Росгидромета и РАН.
Важность кадастра заключается в обеспечении регулярного учета эмиссии парниковых газов, установлении основных источников их выбросов и путей их снижения.
Кадастр представляет собой единую базу данных и включает:
• перечень всех источников утечек метана на ГРС,
• объемы утечек метана как по ГРС в целом, так и по типам оборудования,
• ранжирование источников утечек по величине выброса метана. Практическая значимость кадастра состоит в обеспечении соответствия производственной деятельности ОАО «Газпром» международным стандартам отчетности о выбросах парниковых газах (сертификация отчетности о выбросах парниковых газов в соответствии со стандартом ISO 14064-1 потребуется ОАО «Газпром» и его дочерним предприятиям в случае осуществления производственно-коммерческой деятельности на территории стран Европейского Союза, США и Канады). Сведения, содержащиеся в кадастре, позволяют находить наиболее эффективные пути управления утечками, пла-
нировать и реализовывать мероприятия по сокращению потерь и повышению энергоэффективности используемого в газовой отрасли оборудования, включая реализацию международных проектов совместного осуществления в рамках РКИК ООН и Киотского протокола.
По результатам проведенных работ предложены следующие пути эффективного учета, контроля выбросов и управления утечками метана на газораспределительных станциях:
• Локализация мест утечек переносными портативными приборами контроля.
• Своевременное и регулярное проведение профилактических осмотров технологического оборудования газораспределительных станций, в т.ч.:
- периодическое обследование основных источников утечек метана на ГРС со сроком эксплуатации от 5 до 12 лет,
- регулярное обследование основных источников утечек метана на ГРС со сроком эксплуатации более 12 лет,
- дистанционный (воздушного или автомобильного базирования) периодический контроль эмиссии метана с количественной суммарной оценкой (без локализации).
• Установление приоритета ликвидации утечек от оборудования в зависимости от объема утечки.
• Обеспечение операторов ГРС современным контрольно-измерительным оборудованием по выявлению утечек метана для:
- возможного самостоятельного устранения утечки,
- учета эмиссии метана с утечками и ее сокращения в единой ежегодно обновляемой базе данных (кадастре),
- регистрации утечек в единой базе данных при невозможности устранения ее оператором сразу после обнаружения,
- корректировки плана ремонта и замены оборудования с учетом единой базы данных по утечкам.
• Применение новых конструкций герметичных свечных отводов и кранов.
• Использование современных уплот-нительных материалов, например фторопластовых, в целях сокращения и предотвращения утечек метана от мелкой запорно-регулирующей арматуры ГРС.
