Вісник

Вісник НГСУ 1.2003 Бабіев

Григорій Бабієв,
Заступник генерального директораДК «Укртрансгаз», к.т.н
Шляхи зниження емісії СО2 при застосуванні на компресорних станціях газотранспортної системи когенераційних технологій

ЛЮДСТВО ТА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ

Людство все більш активно включається в регулювання процесів взаємодії людини та навколишнього середовища. Парадоксом є те, що активно впливаючи на стан навколишнього середовища і дуже часто впливаючи на нього негативно, людство саме є частиною навколишнього середовища і ця частина кількісно зростає.

Таким чином, людство, негативно впливаючи на навколишнє середовище, обов’язково негативно впливає на себе, як на складову частину навколишнього середовища. Звідси простий висновок: людство зобов’язане активно регулювати процеси взаємодії людини та навколишнього середовища.

Одним з найважливіших аспектів такого регулювання необхідно розглядати зниження емісії СО2 та інших парникових газів. Це передбачається найважливішими міжнародними документами в рамках ООН.

ОСНОВНІ НАПРЯМИ РОБІТ ПО ЗНИЖЕННЮ ЕМІСІЇ ПАРНИКОВИХ ГАЗІВ В УКРАЇНІ

Для України та деяких інших держав, основні напрями зниження емісії парникових газів наступні:

— заміна високомолекулярного вуглеводневого пального на низькомолекулярне;
— залучення до енергетичного балансу країни вітрової, сонячної, гідро- та геотермальної енергії;
— широке застосування біомаси для її прямого спалення та для виробництва рідкого та газоподібного палива;
— застосування енергозберігаючих технологій, апаратури та обладнання;
— підвищення енергоефективності технологічних процесів.

Останніми роками в Україні споживається близько 75х109 м3 природного газу, що відповідає 40% балансу пального країни. Україна має можливість залучити в баланс пального з 15х106 тут біомаси,  що дозволить зменшити емісію СО2 на 15х109 м3 на рік. В Україні можливо організувати застосування біля 10х109 м3 біогазу, що при заміщенні спалення вугілля та нафтопродуктів значно зменшить емісію СО2.

В Україні є можливість впорядкувати застосування природного газу шляхом підвищення ефективності його використання. Застосування таких методів дозволило зменшити використання природного газу в Україні з 1996 по 2000 рр.. на 11х109  м3 на рік, що відповідає зниженню викидів СО2 в атмосферу на 11х109  м3 на рік.

Активну позицію з цього питання займає ДК «Укртрансгаз» – компанія з транспортування природного газу в Україні, яку я маю честь представляти.

Основні напрями роботи нашої компанії зі зниження емісії парникових газів наступні:

— підвищення ККД двигунів компресорних станцій;
— оптимізація потоків газу, що транспортується, з метою зменшення використання паливного газу на компресорних станціях газотранспортної системи в цілому;
— застосування когенерації та тригенерації на компресорних станціях з метою збільшення коефіцієнту використання пального;
— використання турбодетандерних установок для виробництва електроенергії.

Підвищення ККД газових двигунів та оптимізація потоків перекачки газу призводить до прямого зниження споживання паливного газу в межах 25 – 30% і до такого ж зниження емісії СО2.

Застосування полігенерації на компресорних станціях та турбодетандерних технологій дозволяє виробляти теплову та електричну енергію з використанням викидного енергетичного потенціалу газотранспортної системи. В Україні це дозволяє зменшити  емісію  СО2 на 5,0х109 м3 на рік.

ЗАСТОСУВАННЯ КОГЕНЕРАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ НА ГАЗОТРАНСПОРТНІЙ СИСТЕМІ

В зв’язку з розширенням газотранспортних систем, все більшу актуальність набувають питання оптимізації розміщення газопроводів з метою зниження витрат енергоресурсів та  зменшення впливу на навколишнє середовище при їх будівництві.

На теперішній час ККД двигунів, що працюють на компресорних станціях газотранспортних систем, не досягає 40% і в майбутньому у двигунів нового покоління цей показник не перевищить 50%.

При цьому, в навколишнє середовище потрапляє енергія продуктів згорання паливного газу турбін більше 50%. Це непродуктивні втрати енергії і було б логічно їх зменшити.

Над подібною проблемою працюють спеціалісти трубопровідного транспорту різних країн.  І більшість сучасних технічних рішень збільшення ККД газоперекачувальних пристроїв засновано на використанні когенераційних технологій, які дозволяють виробляти додаткові об’єми електричної та теплової енергії. При застосуванні цих технологій економиться природний газ, який може бути вивільнений з балансу виробництва енергії на теплових станціях,  а  також  зменшуються викиди СО2  в  атмосферу.

В Україні впровадження когенераційних технологій на газотранспортній системі вперше планується реалізувати  на КС УБогородчани» УМГ «Прикарпаттрансгаз».
Реалізація цього проекту забезпечує виробництво до 540х106 кВт-год. електроенергії та до 419х103 ГДж теплової енергії на рік. Орієнтовна вартість проекту  складає 36х106 доларів США. Період здійснення основних капіталовкладень у проект — до 2-х років. Собівартість  виробництва 1 кВт-год електроенергії когенераційною установкою — 1,2 цента. Період окупності проекту – 4 роки з моменту введення установки в експлуатацію.

Вказаний проект можна тиражувати більш ніж на 40 компресорних станціях газотранспортної системи України, що дозволить одержати біля 2000 МВт встановленої електричної потужності установки когенерації. Питомі капітальні витрати на 1 кВт встановленої електричної потужності в середньому складає 500 дол/кВт. Впровадження когенераційних установок в межах газотранспортної системи України дозволяє виробити біля (15–16)х109 кВт-год електроенергії на рік на  суму (450-480) х 106 дол. США. Це дає можливість вивільнити з виробництва на теплових станціях вказану кількість електроенергії, що дозволить зекономити біля (4,5-5,0)х 109 м3 природного газу і призведе до зменшення викидів в атмосферу такого ж об’єму СО2 або 9,8х 106 тонн СО2.

Враховуючи заплановане збільшення потреб у природному газі в Європейському регіоні на (150 – 200) х109 м3 на рік, слід наголосити на наступних можливостях та перевагах впровадження когенераційних установок у розвитку газотранспортних систем:

1. Можна здійснити перекачування газу новими газопроводами з застосуванням електроприводу, при незначних втратах електроенергії, яка передається на невеликі відстані, від діючих компресорних станцій, з встановленими на них когенераційними пристроями до нових, з електроприводом.
2. Когенераціїйні установки забезпечують сьогоднішню інфраструктуру та інфраструктуру нових газопроводів тепловою енергією, що дозволяє відмовитись від використання газу для виробництва теплової енергії та будівництва котельних.
3. Для подачі природного газу з місць його видобування в країни Європи в об’ємі 150 х109 м3 не буде необхідності використовувати 30 х 109 м3 паливного газу.
4. Потенціальне скорочення викидів в атмосферу  при збільшенні об’ємів постачання газу  на 150 х 109 м3 на рік буде складати 300х 109 м3 на рік продуктів згорання. Температура викидів до 500 оС. В складі цих викидів 30х109 м3 СО2 чи 59,0х106 тонн СО2 на рік.
5. Зниження капітальних витрат на 10 – 15 % та експлуатаційних витрат до 30 %.

НОВІ ПРИНЦИПОВІ РІШЕННЯ ДЛЯ БУДІВНИЦТВА ГАЗОПРОВОДІВ

Застосування когенераційних технологій дозволяє запропонувати наступні нові принципові рішення для будівництва газопроводів.

1. При подачі газу від району його видобутку до району його споживання, без відгалужень в інші райони на шляху транспортування газу

В цьому випадку в районі видобутку газу необхідно запланувати будівництво парогазового пристрою та будівництво компресорної станції з газотурбінним приводом. Потужність генераторів  електричної  енергії парогазового пристрою вибирають достатньою для перекачки газу компресорними станціями з електроприводом і забезпечення інших можливих споживачів електроенергії, з врахуванням втрат на транспортування в електричних мережах.

Парова турбіна парогазового пристрою передбачає використання пари від двох котлів — від котла утилізатора тепла вихлопів газових турбін компресорної станції і від котла парогазового пристрою.

Далі вздовж газопроводу плануються компресорні станції з електричним приводом нагнітателів газу.

В районі споживання газу, тобто в районі кінцевої точки газопроводу, передбачається підземне сховище газу з об’ємами зберігання газу, що відповідають забезпеченню споживачів під час можливої відмови електричної системи живлення електроприводів. Якщо цей час незначний, то підземне сховище можна не споруджувати, а використовувати для цього трубний колектор.

Зазвичай, використання газопривідних компресорних станцій пов’язано з надійністю транспортування газу, тобто газопровід, в цьому випадку, має своє власне, незалежне джерело енергії – природний газ.

Основні переваги принципу: значна економія енергії, зменшення експлуатаційних витрат, значне зниження емісії СО2 і як результат зниження плати за викиди, спрощення структури обслуговування і управління газопроводом, спрощення схеми місцевих комунікацій.

2. При будівництві газопроводів з наближенням компресорних станцій до населених пунктів чи інших споживачів теплової енергії

У цьому випадку траєкторія газопроводу може мати складну конфігурацію, а довжина лінійної частини газопроводу може збільшитись проти можливої оптимальної довжини.

В такому варіанті необхідно передбачити розміщення компресорних станцій біля джерел споживання теплової енергії, а на самих компресорних станціях використовувати, як привід компресорів, газові турбіни з облаштуванням котлів утилізаторами для виробництва теплової енергії.

В цьому випадку довжина газопроводу може збільшитись проти можливої оптимальної довжини у 1,5 раза, але при цьому немає необхідності будувати до цих об’єктів газопроводи відводи і окремі газовимірювальні та газорозподільні станції.

Економічні показники для цього принципу підтверджують безперечну його доцільність для нового будівництва газопроводів, навіть за умови, що довжину газопроводу потрібно буде подвоїти.

3. При будівництві нових трас, які складаються з декількох паралельних газопроводів

В цьому випадку на одному газопроводі будуються компресорні станції з когенераційною установкою, а на другому газопроводі компресорні станції з електроприводом.

Продуктивність газопроводів потрібно вибирати за умови, що кількість виробленої електричної енергії на газопроводі з когенераційними установками буде достатньою для транспортування 40% об’єму газу газопроводом з компресорними станціями з електроприводом.

Ця схема може бути використана і в тому випадку коли установки когенерації будуються на газопроводі, що діє, з газопривідними агрегатами і в його коридорі будується додатковий газопровід з електропривідними агрегатами.

Проведений техніко-економічний аналіз запропонованих принципових рішень показав, що будівництво когенераційних установок на нових газопроводах та вже збудованих є доцільним.

ДОЦІЛЬНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ КОГЕНЕРАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ НА ГАЗОТРАНСПОРТНИХ СИСТЕМАХ

Застосування когенераційних установок на газопроводах дозволить організувати їх будівництво за новими рішеннями, які пропонуються.

Використання когенераційних установок при транспортуванні газу з Росії в країни Європи у перспективі дозволить зменшити використання паливного газу для транспортування в об’ємі до 30х109 м3 на рік і аналогічно зменшить на таку ж кількість емісію СО2.

Міжнародні організації, які займаються проблемами екології, енергоефективності, енергетики, газової промисловості і ін. могли б розглянути можливості когенераційних установок на газотранспорті і рекомендувати їх для переважного чи необхідного використання при проектуванні та будівництві нових і реконструкції діючих газопроводів.

При цьому, зважаючи, що об’єми природного газу, який транспортується газопроводами у світі складають більше 2,0х1012 м3, то при запровадженні когенераційних технологій можна було б зменшити об’єми паливного газу на компресорних станціях газотранспортних систем у світі орієнтовно на 50х109 м3, і зменшити на таку ж кількість емісію СО2.

Нажмите, чтобы комментировать

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Верх