02 июня 2020
Статьи

Турбодетандер в газовой промышленности: детандер СПГ

Содержание

Исполнение основано на типовой схеме. Основным масляным насосом является механический насос, приводимый в движение валом редуктора, во время запуска пусковой насос приводится в действие электродвигателем. Масляные аккумуляторы не требуются, так как механический насос будет смазывать подшипники до полной остановки детандера-генератора.

Объем поставки включает в себя детандер-генератор, смонтированный на раме, с основными компонентами:

  • турбодетандер.
  • планетарная коробка передач согласно стандарту производителя
  • низкоскоростная муфта между низкоскоростным валом редуктора и валом генератора
  • высокоскоростная муфта между быстроходным валом детандера и редуктором
  • 4-полюсный синхронный генератор
  • панель сухого газового уплотнения в соответствии с API 614

Турбодетандер включает в себя:

  • детандер, смонтированный на раме
  • оборудован 2 x 100 % масляными насосами (один насос с механическим приводом в качестве основного насоса + один электрический насос в качестве пускового насоса)
  • пневматический регулируемый входной направляющий аппарат на переднем конце каждого колеса
  • одна титановое рабочее колесо, установленное на валу детандера
  • система уплотнения вала на основе одного сухого газового уплотнения
  • Система газового уплотнения, включающая:

* система газового уплотнения с двойными фильтрами, регулятором перепада давления и всеми необходимыми контрольно-измерительными приборами, согласно стандарту API 614. Нагреватель уплотнительного газа и панель управления (тиристорная панель) не требуются, поскольку уплотнительный газ можно брать с входа детандера, где газ уже нагрет до необходимой температуры.

* система сепарации газа с двойными фильтрами, регулятором перепада давления и всеми необходимыми контрольно-измерительными приборами, согласно стандарту API 614.

— сливной трубопровод

Редуктор

  • Тип планетарной коробки передач
  • Номинальная мощность: 6850 кВт (110 % от максимального производства холода)
  • Необходимые контрольно-измерительные приборы, такие как датчики вибраций серии 3300, отметчик оборотов, 3 датчика скорости на быстроходном валу, датчики температуры подшипников согласно прилагаемой Схемы трубопроводов и КИП

Низкоскоростные и высокоскоростные муфты; гибкие, с диском и с искробезопасным защитным кожухом

Синхронный генератор: включены в базовый объем поставки.

Система подачи смазочного масла, установленная на отдельной раме

  • согласно API 614
  • с приборами управления
  • Бак для смазочного масла под атмосферным давлением из окрашенной углеродистой стали с электрическим нагревателем
  • Трубопровод из нержавеющей стали марки 304/304L
  • 1 маслоохладитель с 100 % водяным охлаждением в соответствии с ASME VIII, кожухотрубного типа, кожух из углеродистой стали и труба из медно-никелевого сплава, с перепускным и саморегулируемым клапаном регулирования температуры и со съемным расположением пучка труб.
  • 1 x основной масляный насос, приводимый в действие валом коробки передач
  • 1 х пусковой насос, приводимый в действие электродвигателем
  • Двойные фильтры (ASME VIII div1) с наружной частью из углеродистой стали
  • Все контрольно-измерительные приборы и защитные инструменты смонтированы на месте и подключены к распределительным коробкам
  • Все остановы в соответствии с ПИД-регулированием (один прибор для сигнализации и управления, второй прибор для остановов)
  • Предохранительный клапан давления (PSV), установленный на масляном баке

Оборудование предназначено для применения во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок 2-го класса по IEC, категория взрывоопасной смеси IIB, температурный класс T3. Это оборудование предусмотрено для диапазона температур окружающей среды от -20 °C до +45 °C.

В базовый объем поставки входят следующие изделия:

Дополнительно предлагаются:

Данные для выбора детандера

Температура природного газа на входе в газорегуляторные пункты соответсвует температуре окружающей среды (за исключением ГРП-9), так как транспортировка газа происходит по наружным надземным газопроводам

Методика расчета

Молярная масса M, кг/кмоль :

M=a1⋅M1+a2⋅M2+a3⋅M3+a4⋅M4+a5⋅M5+a6⋅M6+a7⋅M7, (1)

где Mi – молярная масса компонента, кг/кмоль.

M=0,924⋅16,04+0,0312⋅30,07+0,0312⋅44,09+0,0128⋅28,02+

+0,00101⋅44,01+0,0001⋅32+0,000005⋅34,02=17,552.

Индивидуальная газовая постоянная R, Дж/(кг⋅К)

:

где R′=8314,4 – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль⋅К).

Объёмный показатель адиабаты kν :

kν=a1⋅kν1+a2 ⋅kν2+a3 ⋅kν3+a4 ⋅kν4+

+a5 ⋅kν5+a6 ⋅kν6+a7 ⋅kν7. (3)

kν=0,924⋅1,3144+0,0317⋅1,1405+0,0317⋅1,2181+

+0,0128⋅1,4192+0,00101⋅1,2232+0,0001⋅1,4085+

+0,000005⋅1,408=1,309;

Коэффициент сжимаемости газа k рассчитывает-

ся в соответствии с :

(4)

где z, zc – фактор сжимаемости соответственно при рабочих и стандартных условиях;

Данные, необходимые для расчёта детандер-гене-

раторного агрегата:

– температура на входе в ДГА: 30 °С;

– давление газа на входе в ДГА: 6,11 кг/см2;

– давление газа на выходе из ДГА: 1,02 кг/см2.

Расчёт мощности турбодетандера производится

при определённых допущениях, принимаемых для

упрощения расчёта без существенного снижения его

достоверности.

Перепад энтальпий при адиабатическом про

цессе расширения газа в турбодетандере

Haa, кДж/кг :

где kν – объёмный показатель адиабаты;

k – коэффициент сжимаемости газа;

R – индивидуальная газовая постоянная;

T – температура газа на входе в детандер;

P1, P2 – давление газа на входе и на выходе из детандера

Условная скорость газа при изоэнтропном расши-

рении Cs, м/с :

(6)

Мощность, которую можно получить при исполь-

зовании на станциях технологического понижения

давления газа детандерных установок N, кВт :

N=G⋅Haa⋅ηДГА⋅ηМ, (7)

где G – расход газа через детандер, кг/с;

ηДГА=0,85 – КПД детандера;

ηМ=0,95 – КПД передачи.

N=4,16⋅201,502⋅0,85⋅0,95=676 кВт.

1.1 Пункты, которые включаются в наш базовый объем поставки

1 шт. Быстрозапорный клапан

Для детандера предусмотрен быстрозапорный клапан в комплекте с собственным пневматическим приводом.

Материал – углеродистая сталь, класс герметичности V, тип бабочка, с выступами, время закрытия 0,5 с, без механизма позиционирования, с концевыми выключателями.

Размер и расчетная производительность быстрозапорного клапана составляют 16″ и 300 фунтов (136.08 кг) соответственно.

1 шт. Регулирующий пусковой клапан Ду 2″

Для детандера предусмотрен регулирующий клапан в комплекте с собственным пневматическим приводом.

Он устанавливается параллельно с быстрозапорным клапаном для обеспечения плавного запуска детандера и соответствующей связи генератора с сетью.

Материал – углеродистая сталь, класс герметичности IV, шаровый, со сварным соединением, оснащенный с механизмом позиционирования и концевыми выключателями.

Размер и расчетная производительность регулирующего клапана составляют 2″ и 300 фунтов (136.08 кг) соответственно.

1 комплект Специальные инструменты для монтажа, ввода в эксплуатацию и обслуживания

Это включает специальные инструменты в соответствии с перечнем компании «»

1 комплект Набор конических фильтров и катушек

Компания предоставляет конический фильтр для установки на всасывающей линии детандера, оснащенный 1 датчиком перепада давления (1 для контроля/сигнализации и останова)

1x фильтр грубой очистки детандера 16″ из нержавеющей стали, для детандера

Кроме того, компания предоставляет также катушку для снятия фильтра грубой очистки детандера

1x катушка детандера 16″ — 600 фунтов (272,16 кг) из углеродистой стали, для детандера

1 шт. Синхронный генератор для одноступенчатого детандера

  • Номинальная мощность 6,6 МВт (110 % от максимальной мощности на соединении с генератором)
  • Бесщеточное возбуждение с генератором на постоянных магнитах
  • Подшипники скольжения, с принудительной смазкой
  • Среднее напряжение (требуемое напряжение указывается клиентом), 50 Гц, 3-фазное, 4 полюса
  • Воздушное охлаждение, IC 611, IP 55, разработано в соответствии с ГОСТ 32144-2013

  • КИП включающий:
  • X терморезисторных датчика на обмотку (всего 6) 2 x терморезисторных датчика на подшипник (всего 4)
  • X трансформатора тока в нейтральной клеммной коробке для дифференциальной защиты

  • Подходит для работы в зоне 2, категория взрывоопасной смеси IIB, температурный класс T3
  • Заверенные плановые испытания

1 шт. Панель управления и защиты для синхронного генератора

Компания может включать в комплект поставки панель управления и защиты генератора, состоящую из автономного шкафа, включающего следующие функции:

Защита

Электрические защиты генератора, выполняемые с помощью цифрового реле защиты (однолинейная схема будет приведена ниже)

Мониторинг

Мониторинг осуществляется благодаря цифровому измерительному устройству, которое позволяет измерять и отображать электрические параметры и параметры электропитания (трехфазное напряжение, ток, частота, ватты, ВАр, ВА, энергия, коэффициент мощности).

Контроль

1 x Автоматический регулятор напряжения с тремя функциями:

  • Регулирование напряжения
  • Согласование напряжений
  • Контроль коэффициента мощности (PF)/реактивной мощности (VAr)

1 x система синхронизации, включающая:

  • Муфта автоматической синхронизации
  • Реле проверки синхронизации
  • Устройство измерения двойного или линейного напряжения
  • Устройство измерения двойной или линейной частоты
  • Синхроноскоп

Эта панель будет доставлена в несобранном состоянии и должна быть установлена в безопасном и проветриваемом месте.

1 шт. Панель управления установкой с ПЛК

Панель управления установкой включает в себя ПЛК для управления вспомогательной системой (включая систему уплотнительного газа, впускной предохранительный клапан детандера, регулирующий пусковой клапан) и интерфейс с системами ПЛК/СПЗ клиента.

Он должен устанавливаться в безопасной (невзрывоопасной) зоне в проветриваемом помещении. Панель управления установкой включает в себя:

  • Панель с опорой, Rittal TS-8, IP44, RAL7035, с доступом с передней и задней стороны
  • ПЛК Siemens S7-300 с одним источником питания
  • Одна линия Ethernet на основе протокола Modbus TCP/IP
  • 20 % свободного места на блоке ввода/вывода и внутренней электропроводке
  • Программирование логики комплекта внутри ПЛК
  • 19-дюймовый сенсорный экран HMI

1 комплект Набор звукоизолирующих покрытий

Для снижения уровня звукового давления до 85 дБA, на корпусе расширителя и на коробке передач установлен набор звукоизолирующих покрытий. Без данного покрытия уровень звукового давления составляет 90 дБА.

A. ЗАПАСНЫЕ ЧАСТИ

1 .Запасных частей для ввода в эксплуатацию (включенные в базовый объем поставки)

Включая несколько элементов, которые могут быть полезны при вводе в эксплуатацию и запуске оборудования. См. список запасных частей.

2. Запасные части на 2 года обслуживания (по заказу)

См. список запасных частей.

3.Запчасти для капитального ремонта (гарантия) (по заказу)

См. список запасных частей.

Общие комментарии

Наш список запасных частей является нашей рекомендацией первоначального набора запасных частей. Однако количество и объем можно изменить в соответствии с вашим методом эксплуатации и подходом к использованию запасных частей.

Цены в нашем списке запасных частей учитывают производство вместе с основным оборудованием. При заказе вместе с оборудованием (или в течение не более трех месяцев после основного заказа) применяются наши выгодные цены согласно первоначальному списку запасных частей, включая экспортную упаковку, как и для основного оборудования.

Более поздние заказы на отдельное производство подпадают под конкретный, детализированный список запасных частей, который будет выпущен в соответствии с подробным списком деталей после завершения фазы проектирования оборудования.

Срок действия цен в списке запасных частей соответствует сроку действия настоящего предложения.

B. ИСПЫТАНИЯ

Согласно Плану стандартного контроля, наш объем работ по детандеру включает следующие стандартные испытания

·Испытания гидростатическим давлением

Заверенные гидравлические испытания при согласованном давлении в соответствии с листами технических данных, для следующих компонентов:

  • Корпус детандера
  • Цилиндрический кожух ротора
  • Гильза кабеля
  • Внутренний трубопровод

·Испытание на герметичность корпуса

Заверенные испытания на герметичность 100 % азотом при согласованном давлении в соответствии с листами технических данных, для следующих компонентов:

— Корпус детандера

— Цилиндрический кожух ротора

·Неразрушающий контроль

Это положение включает:

Радиографическая дефектоскопия на 5 % сварных швов (случайные проверки). Капиллярная дефектоскопия на 100 % сварных швов и рабочих колес.

Визуальный осмотр 100 % сварных швов

Контроль химического состава материала деталей, находящихся под давлением: сосуды высокого давления, корпусы, трубопроводы.

·Балансировочные испытания

Рабочее колесо детандера и валы детандера подлежат балансировочным испытаниям. Критерии приемки – ISO 1940, класс 1. Затем роторный блок балансируется. Критерии приемки – ISO 1940, класс 2.5

·Испытания при вращении

Рабочее колесо детандера подвергается испытаниям при вращении в вакуумной камере на скорости в 1,2 раза выше номинальной, а также проводятся контрольные замеры габаритов до и после испытания.

  • Для каждого типа колес также проводится испытание рабочего колеса резонансным методом (Holo3).

·Эксплуатационные испытания детандера

Заверенные эксплуатационные испытания со сжатым воздухом включают:

— Эксплуатационные испытания длительностью 4 часа

— Испытание автомата безопасности при предельной частоте вращения (3 минуты)

·Испытание детандера для определения эксплуатационных характеристик

Заверенные испытания для определения эксплуатационных характеристик в соответствии с API 617 со сжатым воздухом, включая:

— График рабочих характеристик детандера

·Испытание собранной установки на утечку газа

Заверенные испытания полностью собранной установки на утечку при согласованном давлении (указывается)

·Электрические испытания

Различные системы и функции системы турбодетандера и системы управления проверяются и подробно

демонстрируются. Это включает заводские приемочные испытания панели управления установкой в цеху компании

Согласно Плану стандартного контроля, наш объем работ по детандеру включает следующие стандартные испытания

·Испытания гидростатическим давлением

Заверенные гидравлические испытания при согласованном давлении в соответствии с листами технических данных, для следующих компонентов:

  • Корпус детандера
  • Цилиндрический кожух ротора
  • Гильза кабеля
  • Внутренний трубопровод

·Испытание на герметичность корпуса

Заверенные испытания на герметичность 100 % азотом при согласованном давлении в соответствии с листами технических данных, для следующих компонентов:

— Корпус детандера

— Цилиндрический кожух ротора

·Неразрушающий контроль

Это положение включает:

Радиографическая дефектоскопия на 5 % сварных швов (случайные проверки). Капиллярная дефектоскопия на 100 % сварных швов и рабочих колес.

Визуальный осмотр 100 % сварных швов

Контроль химического состава материала деталей, находящихся под давлением: сосуды высокого давления, корпусы, трубопроводы.

·Балансировочные испытания

Рабочее колесо детандера и валы детандера подлежат балансировочным испытаниям. Критерии приемки – ISO 1940, класс 1. Затем роторный блок балансируется. Критерии приемки – ISO 1940, класс 2.5

·Испытания при вращении

Рабочее колесо детандера подвергается испытаниям при вращении в вакуумной камере на скорости в 1,2 раза выше номинальной, а также проводятся контрольные замеры габаритов до и после испытания.

  • Для каждого типа колес также проводится испытание рабочего колеса резонансным методом (Holo3).

·Эксплуатационные испытания детандера

Заверенные эксплуатационные испытания со сжатым воздухом включают:

— Эксплуатационные испытания длительностью 4 часа

— Испытание автомата безопасности при предельной частоте вращения (3 минуты)

·Испытание детандера для определения эксплуатационных характеристик

Заверенные испытания для определения эксплуатационных характеристик в соответствии с API 617 со сжатым воздухом, включая:

— График рабочих характеристик детандера

·Испытание собранной установки на утечку газа

Заверенные испытания полностью собранной установки на утечку при согласованном давлении (указывается)

·Электрические испытания

Различные системы и функции системы турбодетандера и системы управления проверяются и подробно

демонстрируются. Это включает заводские приемочные испытания панели управления установкой в цеху компании

ЭНЕРГЕТИКА

УДК 621.438

Гафуров А.М. , Осипов Б.М.

ТУРБОДЕТАНДИРОВАНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА НА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ЕГО СЖИЖЕНИЕМ

Проведена работа по исследованию энерготехнологической установки получения сжиженного природного газа и производства электроэнергии с использованием утилизационных турбодетан-дерных агрегатов совместно с газовой турбиной на газораспределительной станции.

Ключевые слова: газораспределительная станция, энерготехнологическая установка, сжижение природного газа, пропан-бутановая фракция, газовая турбина, турбодетандирование, турбоде-тандерные агрегаты, математическая модель.

Для достижения цели стабильного, бесперебойного и экономически эффективного удовлетворения постоянно возрастающего внутреннего и внешнего спроса на природный газ энергетической стратегией России на период до 2020 года предусматривается сокращение потерь и снижение затрат на всех стадиях технологического процесса при добыче, подготовке и транспорте газа, а также решение задач ресурса и энергосбережения. С точки зрения энергосбережения в газотранспортной системе на сегодня весьма перспективной является утилизация энергии избыточного давления природного газа, подводимого по газопроводам к газораспределительным станциям (ГРС) и газораспределительным пунктам (ГРП) промышленных потребителей газа. Как известно, при существующей системе газоснабжения потребителей давление транспортируемого природного газа (ПГ) снижается за счет простого дросселирования с полной потерей избыточной механической энергии, ранее затраченной на сжатие газа в компрессорах. Для утилизации потенциальной энергии давления газа могут использоваться турбодетандерные агрегаты.

Турбодетандерный агрегат представляет собой устройство, в котором природный газ используется в качестве рабочего тела (без сжигания газа). Энергия газа преобразуется в турбодетандере в механическую. При этом давление и температура газа снижаются. Механическая энергия, полученная в турбодетандере, может быть преобразована, в частности, в электрическую в соединенном с турбодетандером электрическом генераторе.

Высокая энергетическая эффективность турбодетандерных агрегатов определяется, прежде всего, следующим. Несмотря на то, что в турбодетандере происходят преобразования внутренней энергии рабочего тела в механическую, в основе его действия не лежит циклический процесс, как того требует классическое определение теплового двигателя, для обеспечения работы которого согласно второму закону термодинамики необходимо отдавать часть подведенной теплоты холодному источнику. Природа турбодетандера такова, что почти вся подведенная к нему энергия (за исключением механических потерь и потерь от необратимости теплообмена) может быть преобразована в механическую энергию.

В установках разделение природного газа на фракции происходит при низких температурах и сжижаются его значительные объемы , что обусловливает большие энергетические и материальные затраты. Поэтому одной из задач при исследовании технологий разделения ПГ является разработка энергетически и экономически эффективных технологических схем, характеризующихся минимальными затратами на производство сжиженного природного газа (СПГ). Так как установки ожижения природного газа характеризуются значительным потреблением электрической энергии на собственные нужды, то эффективно комбинирование в одной энерготехнологической установке (ЭТУ) процессов производства СПГ и электроэнергии. Это дает возможность покрытия собственных нужд в электроэнергии (при необходимости — производства дополнительной электроэнергии), а также утилизации для производства электроэнергии не сконденсировавшихся газов с последней ступени сепарации (так называемой продувки), которая необходима для удаления из холодильного цикла азота и гелия. При этом объем продувки может быть оптимизирован, что обеспечит рост экономической эффективности комбинированного производства в целом.

Энергетическая и экономическая эффективность перспективных ЭТУ в большой мере зависит от правильности выбора основных параметров установки и вида ее технологической схемы. Решение указанной задачи из-за сложности таких установок возможно только на основе современных методов оптимизации с применением математического моделирования технологических схем. Применение утилизационных турбодетандерных агрегатов совместно с газовыми турбинами на ГРС позволяет использовать преимущества газотурбогенераторов и детандер-генераторных агрегатов в произ-

водстве необходимого количества электроэнергии, которое можно употреблять на собственные нужды процесса сжижения ПГ .

Реализация в технологической схеме ЭТУ производства необходимого количества электроэнергии для процесса сжижения ПГ позволяет реализовать независимую технологическую схему производства СНГ. Технологическая схема ЭТУ получения СНГ и производства электроэнергии представлена на рис. 1.

В схеме применяется цикл с комбинированным хладагентом и двумя ступенями сепарации. На первой ступени сепарации из установки отбираются легкоожижаемые компоненты (пропан и бутан), которые могут использоваться как целевые компоненты для выработки механической (электрической) энергии. В данной схеме продукты первой ступени сепарации используются как целевые. Со второй ступени сепарации отбирается сжиженный метан (с примесью несконденсировавшегося на предыдущих ступенях этана). Для избегания накопления в регенеративном цикле балластных компонентов в схеме предусмотрена продувка природного газа. Часть несконденсировавшегося природного газа со второй ступени сепарации возвращается в цикл на первую ступень охлаждения природного газа, а затем поступает в камеру сгорания КС газовой турбины ТГ на

выработку электроэнергии. Для сжижения ПГ используется метановый холодильный цикл с детандером .

К важнейшим особенностям, которые необходимо учитывать при исследовании ЭТУ получения СПГ и электроэнергии, следует отнести взаимовлияние между производством СПГ и выработкой электроэнергии, что существенно сказывается на стоимости всех блоков установки и её тепловой эффективности. Основным параметром, определяющим это соотношение, является расход продувки природного газа на производство электроэнергии. Этот параметр был выбран в качестве функции цели при нелинейной оптимизации параметров ЭТУ

В процессе сжижения ПГ часть несконденсированного газа во второй ступени сепарации с помощью продувки направляется в ресивер для хранения. В дальнейшем газ из ресивера можно направлять в КС газовой турбины или же непосредственно в КУ для сжигания. Это обеспечит непрерывный подогрев ПГ в КУ, который направляется в Д2.

Начальными данными для исследуемой технологической схемы ЭТУ являются входные и выходные параметры транспортируемого ПГ на ГРС. Принятый расход для сжижения ПГ составляет около 2,2 млрд м в год. Состав ПГ не являлся привязанным к какому-либо месторождению и поэтому был выбран средний состав ПГ равный (в %): СН4-91,53; СгНб-3,51; СзНв-2,51; N2-2,13; Не-0,31 .

Извлекаемая на первой ступени сепарации жидкая пропан-бутановая фракция в количестве теоретически возможном до 10% от общего количества ПГ направляется на заполнение в баллоны с рабочими параметрами хранения равными: 233К-313К, 1,6 МПа. В дальнейшем эта фракция может быть использована как моторное топливо на автотранспорте. Получаемый сжиженный метан во второй ступени сепарации направляется на заполнение в специальные криогенные емкости (баллоны) с хорошей теплоизоляцией и рабочими параметрами хранения, равными 112К, 0,150,35 МПа, и предназначенные для хранения или транспортировки с последующей регазификацией .

Описание процессов, происходящих в криогенных элементах ЭТУ, характеризуется высокой сложностью, что обусловлено, в первую очередь, необходимостью расчета термодинамических и транспортных свойств потоков с учетом фазового состояния входящих в него компонентов. С помощью программного комплекса газодинамических расчетов энергетических турбомашин (ПК ГРЭТ), разработанного в КГЭУ, была составлена матема-

тическая модель (ММ) исследуемой технологической схемы ЭТУ. ПК ГРЭТ позволяет моделировать и проводить термогазодинамические расчеты, связанные с проточной частью газотурбинных машин, комбинированных двигателей и установок и двигателей с изменяемым рабочим процессом. При этом обеспечивается выполнение расчетов на всех этапах жизненного цикла аналогичных установок, включая проектирование, испытания, доводку, серийное производство и эксплуатацию .

Подготовка и обработка данных реализована в форме диалога, который контролирует ввод и осуществляет проверку пользовательских данных. Моделируемый объект в программе визуализируется в виде древовидной структуры, ветвями которой являются отдельные модули узлов (МУ), программы управления, результаты расчетов и другие данные (табл. 1).

Таблица 1. Количество сжижаемых компонентов ПГ с их затратами и производством электроэнергии

Показатель параметра, размерность Значение параметра

Производство сжиженного пропан-бутана, кг/с 4,40

Производство сжиженного метана, кг/с 45,80

Продувка ПГ на производство электроэнергии, кг/с 4,80

Мощность, кВт

• газовой турбины 121576,16

• турбодетандеров 34582,90

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

• компрессора метана -84882,70

• воздушного компрессора -70059,54

• полезная 1,10

Годовой расход топлива

• условного, тыс. т у.т. 2500

• натурального, млн м3 2200

Годовое производство СПГ

• в условном топливе, тыс. т у.т. 1920

• натурального, тыс. т 1150

Результаты проведенных технико-энергетических исследований показывают, что реализация проектов внедрения турбодетандерных установок и разработанных на их основе турбодетандерных комплексов с конкретными параметрами оборудования для ГРС (ГРП) обеспечивает их достаточно высокую эффективность в широком диапазоне изменения технико-энергетических параметров и условий функционирования. Количество вырабатываемой электрической мощности турбодетандерными установками в ЭТУ составляет 40,74% от потребляемой электрической мощ-

ности компрессорной установкой по сжижению ПГ, что позволяет экономить около 81,85 млн м в год ПГ или 98,22 тыс. т у.т.

Подход к решению задачи комплексных технико-энергетических исследований ЭТУ получения СПГ и электроэнергии ориентирован на широкое применение методов математического моделирования, проведение численных исследований на моделях и позволяет учесть неопределён-ность условий сооружения установок получения СПГ и электроэнергии, обеспечить сопоставимость рассматриваемых вариантов ЭТУ ожижения ПГ по экономическому эффекту. Необходимость в реализации полученной модели технологической схемы ЭТУ заключается в том, что в стране имеется значительное количество ГРС, где редуцируемый газ бесполезно теряет свое давление, а в отдельных случаях в зимний период приходится подводить еще энергию для подогрева газа перед его дросселированием. В то же время, используя практически бесплатную энергию перепада давления газа можно получить общественно полезный, удобный и экологически безопасный энергоноситель — СПГ, с помощью которого можно газифицировать промышленные, социальные объекты и населенные пункты, не имеющие трубопроводного газоснабжения.

Источники

2. Перельштейн Б.Х. Новые энергетические системы: монография. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2008. 211 с.

3. Микулина Е.И., Марфениной И.В., Архарова А.М. Техника низких температур. Изд. 2-е, пере-раб. и доп. М.: Энергия, 1975. 512 с.

4. Стаскевич Н.Л., Северинец Г.Н., Вигдорчик Д.Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа. Л.: Недра, 1990. 762 с.

5. Энциклопедия газовой промышленности. 4-е изд. Пер. с франц.: ред. пер. К.С. Басниев. М.: Акционерное общество ТВАНТ, 1994. 884 с.

Зарегистрирована 14.02.2011 г.

Принципиальная схема турбодетандера, приводящего в движение компрессор

Турбодетандер , также упоминается как турбодетандера или расширительной турбины , является центробежный или осевой турбины , через которую высокого давления газа расширяется для получения работы , который часто используется для приведения в действие компрессора или генератора .

Поскольку работа извлекается из расширяющегося газа высокого давления, расширение аппроксимируется изоэнтропическим процессом (т. Е. Процессом с постоянной энтропией ), а выхлопной газ низкого давления из турбины имеет очень низкую температуру , -150 ° C или меньше, в зависимости от рабочего давления и свойств газа. Частичное сжижение расширенного газа не редкость.

Турбодетандеры широко используются в качестве источников холода в промышленных процессах, таких как извлечение этана и сжиженного природного газа (ШФЛУ) из природного газа , сжижение газов (таких как кислород , азот , гелий , аргон и криптон ) и других низкоэнергетических газов. температурные процессы.

В настоящее время эксплуатируемые турбодетандеры имеют мощность от примерно 750 Вт до примерно 7,5 МВт (от 1 л.с. до примерно 10 000 л.с.).

Последние три года на Мыльджинском месторождении реализуется многоэтапный процесс реконструкции, в рамках которого совершенствуются его добычные мощности, на новый уровень выходит система подготовки газа. Тем самым первое месторождение Томскгазпрома продолжает свое развитие и доказывает, что за 19 лет оно ещё не выработало свой потенциал. С недавним вводом нового оборудования Мыльджинское НГКМ получило запас прочности для работы на десятилетия вперед.

Третий пошел!

В середине мая на Мыльджинском НГКМ состоялось знаковое и одновременно в чем-то «привычное» для его работников мероприятие- пуск детандер-компрессорного агрегата. Новый ТДКА стал третьим по счету для месторождения. Он встроен в систему модуля подготовки газа. В свое время с МПГ-1 началась история газодобычи Томской области. Этот модуль был в числе первых плавучих блок-понтонов, доставленных по реке, на нем началась подготовка природного газа Мыльджинского месторождения. И вот сегодня этот модуль стал одним из завершающих элементов реконструкции основных производственных объектов системы подготовки газа месторождения.

— С 16 по 19 мая мы провели эксплуатационные испытания нового турбодетандера в течение 72 часов,- рассказывает Роман Селиванов, начальник установки комплексной подготовки газа и конденсата Мыльджинского НГКМ.- Благодаря грамотно проведенным пусконаладочным работам весь период пробной эксплуатации детандер отработал в проектном режиме и без осложнений. Конечно, был ряд незначительных замечаний, которые всегда бывают при пуске нового оборудования. Но для нас ввод в эксплуатацию турбодетандера, можно сказать, задача уже «отработанная». Поэтому все недочеты, связанные с выходом на режим и калибровкой оборудования, мы оперативно устранили. С вводом в эксплуатацию нового ТДКА мы вышли на заключительный этап реконструкции установки комплексной подготовки газа и конденсата. Теперь на очереди пуск новых мощностей дожимной компрессорной станции.

Как известно, сегодня Мыльджинское НГКМ разрабатывается в условиях падающего пластового давления. Это значит, что газ, добываемый из недр, имеет собственное давление почти в два раза меньше, чем необходимо для его качественной подготовки. Однако теперь, когда на месторождении работает сразу три турбодетандера ООО «Премиум Энерджи», компенсировать разницу в давлении будет гораздо проще: все три ТДКА не только охлаждают газ для его лучшей подготовки, но и дополнительно придают ему необходимое давление для дальнейшей транспортировки в системе.

Из-за конструкции МПГ-1 новый турбодетандерный агрегат разместить внутри модуля было невозможно. Поэтому рядом с ним для ТДКА было построено отдельное здание-укрытие. По словам специалистов, если не считать затрат времени непосредственно на строительство укрытия, никаких дополнительных мер для запуска третьего турбодетандера предпринимать не пришлось.

Детандер (с французского détendre переводится как «ослаблять») является устройством, с помощью которого дополнительно снижают температуру газа. В современном исполнении детандер представляет собой газовую турбину, работающую на перепаде газового давления. В его рабочий комплект, помимо расширительной турбины, входят насосы, компрессоры и генераторы.

Принцип действия и устройство турбодетандера

Принцип работы агрегата заключается в том, что подаваемый в турбодетандер Rotoflow технологический газ через специальный направляющее устройство попадает на лопаточную турбину агрегата и вращает ее. В результате этого процесса газ снижает свою температуру и вырабатывает механическую энергию вращения, которую используют для привода генератора или компрессора. Отработанный газ выпускается через выходной диффузор.

Турбодетандер относится к агрегатам непрерывного действия и не нуждается в электроэнергии. Конструктивно они бывают осевыми, центробежными или центростремительными. Турбодетандер состоит из полностью герметичного корпуса; лопаточного ротора; аппарата с регулируемыми соплами; направляющего устройства, оборудованного поворотными механизмами.

В зависимости от степени расширения технологического газа турбодетандеры подразделяются на активные и реактивные агрегаты. В зависимости от того, сколько ступеней имеется в агрегате, они подразделяются на одноступенчатые и многоступенчатые.

Где используются турбодетандеры

Турбодетандеры используются для обработки технологического газа в промышленных установках различного предназначения. Кроме того, их используют для разделения газовых смесей на составные компоненты и в различных производственных схемах для сжижения газа. Благодаря своей способности вырабатывать механическую энергию вращения и электрическую энергию, они нашли широкое применение в различных промышленных отраслях. Основным условием, ограничивающим их применение, является непрерывное поступление газового или парового потока, в точные временные промежутки.

Турбодетандеры Rotoflow, предлагаемые компанией DMLieferant нашли широкое применение на заводах по производству сжиженного природного газа, очистных сооружениях для очистки и сжижения газов, в трубопроводных газотранспортных системах, в нефтехимических производствах для:

  • охлаждения природного углеводородного газа и удаления из него газоконденсата;
  • получения сухого топливного газа и контроля его теплопроводной способности;
  • переработки газоконденсата, обработки остаточной газовой смеси;
  • снижения газового давления в трубопроводе;
  • очистки аммиака, азота, водорода;
  • понижения давления в трубопроводах различного диаметра;
  • производства геотермальной энергии и утилизации отработанного тепла.

Лента новостей