Застосування газотурбодетандерних установок та їх економічна доцільність у сучасних умовах
Лашковський Е. І., Якимович В. П.
Постачання газу до Республіки Білорусь здійснюється з України по магістральних газопроводах з робочим тиском 5,5 - 7,5 МПа. У системі газопостачання є 202 газорозподільні станції (ГРС), а також понад 2500 газорегуляторних пунктів (ГРП). Обсяг споживання газу в 2000 р. досяг 16,8 млрд. м, а за прогнозом на 2010 р. досягне 20,2 млрд. м3. Необхідний тиск газу у промислових споживачів становить 0,2 - 0,3 МПа, а комунально-побутових - 2-5 кПа. Надлишкова енергія газу, яка в даний час втрачається при редукуванні газу, може бути використана для вироблення електроенергії. Здійснюється це в турбодетандері (розширювачі), який обертає електрогенератор. Одночасно під час розширення в турбодетандері газ охолоджується, тобто. виробляється "попутний" холод. Питома витрата газу вироблення 1 кВт год електроенергії при спрацьовуванні перепаду 1,0 МПа можна оцінити величиною 30 - 35 м 3 . В умовах гострого дефіциту органічного палива, його високої ціни та напруженої екологічної обстановки в республіці використання надлишкового тиску газу є одним із шляхів отримання додаткової електроенергії. Але якщо сама постановка питання необхідності використання надлишкового тиску газу, безперечно, є правильною, то з питання представницької оцінки потенціалу енергозбереження на основі впровадження детандер-генераторних агрегатів (ДДА) думки як різних зацікавлених організацій республіки (Беленерго, Белтрансгаз, Держкоменергозбереження), так і окремих фахівців значно розходяться. При цьому результати, засновані на суто теоретичних посилках або оціночних розрахунках, як правило, зазначеніпотенціал значно завищують. Для оцінки реального потенціалу вироблення електроенергії на потоках природного газу, що дроселюється в системі газопостачання Республіки Білорусь, РУП Белніпіенергопром у 1996 р. за завданням концерну Беленерго було розроблено “Програму впровадження детандер-генераторних агрегатів у Республіці Білорусь”. На першому етапі розробки цієї програми для отримання об'єктивних вихідних даних Белніпіенергопромом було проведено анкетування, а також аналіз звітних даних по всіх електростанціях та найбільших промислових котелень, що входять до концерну Беленерго. Аналогічна інформація про завантаження та фактичні параметри роботи великих ГРС республіки за завданням Белніпіенергопрому була зібрана та оброблена підприємством Белтрансгаз. Вся отримана на першому етапі роботи інформація була узагальнена у звіті “Збір вихідної інформації про обсяги редукованого газу та його параметрів на ГРС та підприємствах РБ”, який послужив вихідним матеріалом для вибору варіантів схем включення ДДА у технологічний цикл ГРС та ГРП та вибору обладнання. В результаті для подальшого розгляду можливості встановлення ДДА було відібрано 7 (з 202!) ГРС із середньорічною продуктивністю від 54 (ГРС м. Білоозерська) до 241 тис. м 3 /год (ГРС Лукомльської ДРЕС), а також 6 (з 2500!) ГРП із середньорічною продуктивністю від 43 (ГРП Гомельської ТЕЦ-2) до 241 тис. м 3 /год (ГРП Лукомльської ГРЕС). Слід зазначити, що для всіх ГРС і ГРП характерні досить значні коливання завантаження як добової, і сезонної. Максимальні витрати становлять 130 – 170% середньорічної витрати газу, а мінімальні 20 – 80%. У цих умовах, з метою максимального використання наявного ізоентропійного перепаду для вироблення електроенергії з прийнятним рівнем ККД,турбодетандерні агрегати повинні мати можливість регулювання витрати газу у досить широкому діапазоні. На другому етапі роботи Белніпіенергопромом спільно з АТ “Кріокор-Україна” для обраних ГРС та ГРП було розглянуто схеми підключення та здійснено вибір обладнання ДДА. Слід зазначити, що вибір схеми енергоутилізаційної установки визначається головним чином наявністю та характеристикою джерел теплоти на об'єкті, які можуть бути використані для підігріву природного газу перед турбодетандером. Необхідність підігріву та його мінімальна температура обумовлюються параметрами гідратоутворення на виході газу з турбодетандеру. Максимальна температура підігріву визначається техніко-економічними міркуваннями.
де Ві і Сі - сумарні доходи та витрати за варіантом i на рік t; pt – ставка дисконтування (у розрахунках приймалася рівною 10%); Лт-ліквідаційна ціна на кінець розрахункового періоду (тривалість розрахункового періоду дорівнює терміну служби турбоагрегату і становить 15 років). Дохід від реалізації проекту визначається на основі діючих тарифів на електричну енергію, що виробляється, і обсягів виробництва, при цьому враховуються втрати при транспортуванні та розподілі. Витрати експлуатацію оцінюються з урахуванням існуючих нормативів з вартості установки, витрат теплової енергії, витрат за оплату праці, величини амортизаційних відрахувань тощо.
| Найменування ГРП, ГРС |
Річний виробіток електроенергії, млн. кВт-год
Річний споживання тепла, тис. ГДж
Об'єкти Біленерго ДРП Лукомльська ДРЕС