О ПОВЫШЕНИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОПЛИВА В ПРИВОДАХ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ НА ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

ON INCREASING THE EFFICIENCY OF FUEL USE IN DRIVES OF GAS PUMPING UNITS AT GAS FIELDS

Elena Dubel

student, Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

АННОТАЦИЯ

На газовых месторождениях и промежуточных дожимных станциях для повышения давления природного газа используются газоперекачивающие агрегаты с газотурбинными и газопоршневыми двигателями, использующими в качестве топлива природный газ. Энергетическая эффективность приводов агрегатов является невысокой, продукты сгорания выбрасываются в окружающую среду без существенного охлаждения, что приводит к большим потерям тепловой энергии в окружающую среду. Для повышения эффективности использования топлива в приводах газоперекачивающих агрегатов сбросное тепло необходимо использовать полезно, что может быть осуществлено путем направления теплоты на нужды теплоснабжения зданий и сооружений промышленной площадки, выработки электрической энергии или теплоснабжения близлежащих населенных пунктов.

ABSTRACT

At gas fields and intermediate booster stations, gas pumping units with gas turbine and gas piston engines using natural gas as fuel are used to increase the pressure of natural gas. The energy efficiency of the unit drives is low, combustion products are emitted into the environment without significant cooling, which leads to large losses of thermal energy into the environment. To increase the efficiency of fuel use in gas pumping unit drives, waste heat must be used usefully, which can be done by directing heat to the needs of heat supply of buildings and structures of the industrial site, generation of electricity or heat supply of nearby settlements.

Ключевые слова: газоперекачивающий агрегат, газотурбинный двигатель, котел-утилизатор, теплообменный аппарат, сбросное тепло, теплоснабжение.

Keywords: gas pumping unit, gas turbine engine, waste heat boiler, heat exchanger, waste heat, heat supply.

Добыча природного газа в России производится на месторождениях и осуществляется в рамках объединенной газовой промышленности, которая выделена в особую отрасль топливно-энергетического комплекса. Задачами обозначенной отрасли являются добыча, хранение, транспортировка и переработка природного газа, его распределение и потребление.

Для повышения давления природного газа на газодобывающих месторождениях и на промежуточных станциях компримирования функционируют газоперекачивающие агрегаты.

В общем случае газоперекачивающие агрегат состоит из нагнетателя с приводом, а также вспомогательных систем. Используются различные газоперекачивающие агрегаты в зависимости от тех задач, которые они решают, и уровня повышения давления, который требуется обеспечить на данном этапе перекачивания природного газа.

Газотурбинные приводы газоперекачивающих агрегатах являются более эффективными по сравнению с газопоршневыми с энергетической точки зрения, поскольку характеризуется большим коэффициентом полезного действия в процессе преобразования энергии топлива в движущую силу компрессора.

Существующие газотурбинные приводы газоперекачивающие агрегатов характеризуются коэффициентом полезного действия порядка 28-30%, что связано с низкой эффективностью использования энергии сжигаемого топлива и высокой температурой выбрасываемых продуктов сгорания (около 500-550°С), из-за чего велики потери энергии в окружающую среду.

Для повышения давления сжигается природный газ в приводных турбинах, что приводит к высокой степени его расходования. Повышение эффективности работы газотурбинных приводов газоперекачивающих агрегатов может привести к существенной экономии природного газа на газоперекачивающих станциях [2, с. 105].

И в газотурбинных, и в газопоршневых приводных установках сжигается природный газ и образуются продукты сгорания с высокой температурой [3, с. 108]. Поскольку установки добычи природного газа расположены вдали от крупных населенных пунктов, использовать теплоту продуктов сгорания практически негде, поскольку поблизости нет крупных потребителей. Горячие дымовые газы выбрасываются в атмосферу с высокой температурой, происходит загрязнение окружающей среды, в том числе теплового типа [1, с. 25].

Исторически сложилось, что теплоснабжение зданий самой площадки месторождения осуществляется от автономных источников тепловой энергии таких как водогрейные котельные, в них же осуществляется подогрев воды на технологические нужды (промывка, закачка в пласт и пр.). Использование сбросной теплоты за газовыми турбинами на нужды теплоснабжения зданий и сооружений, а также на покрытие технологических нужд месторождения является ресурсосберегающие мероприятием, направленным на повышение эффективности работы оборудования и снижение затрат на систему теплоснабжения.

При удаленности газоперекачивающих агрегатов от объектов населенных пунктов менее 30 км, можно также рассматривать возможность транспортирования теплоносителя к потребителям города или поселка, решая вопрос качественной теплоизоляции и защищенности трубопроводов.

Полезное использование теплоты продуктов сгорания за газоперекачивающими агрегатами представляет собой энергосберегающее мероприятие, направленное на ресурсосбережение и защиту окружающей среды.

Список литературы:

1. Беловодский Е. А. Экология с выгодой: утилизация тепла дымовых газов / Е. А. Беловодский, Н. А. Иванов // Рациональное использование природных ресурсов и переработка техногенного сырья: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, химия и биотехнологи: Сборник докладов Международной НТК, Алушта-Белгород, 01–05 июня 2020 года. – Алушта-Белгород: Белгородский ГТУ им. В.Г. Шухова, 2020. – С. 21-26.
2. Комаров Е. М. Повышение эффективности газоперекачивающих агрегатов: проблемы и решения / Е. М. Комаров, Ж. М. Кокуева // Вестник Московского ГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. – 2019. – № 5(128). – С. 104-118.
3. Лебедев С. Ю. Разработка технических решений при утилизации теплоты отходящих газов газотурбинной установки / С. Ю. Лебедев, К. П. Гусева, И. А. Пуртова // Инженерный вестник Дона. – 2022. – № 1(85). – С. 107-116.