Применение избыточного давления на магистральном газопроводе с помощью турбодетандерных технологий для получения механической, электрической энергии и энергии холода

Задание………………………………………………………………………………
Обозначения и сокращения………………………………………………………...
Введение…………………………………………………………………………….
1 Описание ГРС…………………………………………………………………….
1.1 Обзор ГРС, назначение………………………………………………………
1.2 Классификация газораспределительных станций....………………………..
1.3 Типы конструкции ГРС …………………………...………………………...
1.4 Оборудование ГРС….......................................................................................
1.5 Выбор ГРС для размещения турбодетандера………………………………
1.6 Потребители электроэнергии на ГРС и источники электроснабжения….
2 Обзор турбодетандерных установок.....................................................................
2.1 Принцип действия турбодетандера и его основное назначение ………..... 26
2.2 Классификация и типы турбодетандеров………………………………….. 28
3 Сравнение отечественных и зарубежных аналогов ………… ………………
3.1 Турбодетандер фирмы АББ….………………………………........................
3.2 Турбодетандер фирмы Атлас Копко………………………………………...
3.3 Турбодетандер фирмы Rotoflow……………………………………………..
3.4 Турбодетандер ООО «Криокор»…………………………………………….
3.5 Турбодетандер НТЦ «Микротурбинные Технологии»…………………….
4 Анализ энергетической эффективности применения ТДУ на ГРС ………….
4.1 Эффектинвость внедрения ТДУ на ГРС получения энергетической энергии………………………………………………………………………………….
4.2 Термодинамический расчет для определения энергетической эффективности работы турбодетандера……………………………………………………
5 Термогазодинамический расчет…………………………………………………
5.1 Расчет потерь давления газа перед ГРС ……………………………………
5.2 Определение потерь энергии при дросселировании газа на ГРС…………
5.3 Данные технического задания………………………………………………
5.4 Принятые для расчета данные
5.5 Термогазодинамический расчет……………………………………………..
5.6 Основные характеристики турбодетандера ………………………………..
5.7 Конструктивный расчет турбодетандера, расчет геометрических размеров рабочего колеса…………………………………………………………
5.8 Расчет геометрических характеристик направляющего аппарата………..
5.9 Основные характеристики турбодетандера………………………………...
6 Анализ эффекта энергосбережения топливно-энергетических ресурсов, расходуемых на собственные нужды магистрального транспорта газа при использовании турбодетандерных установок…………………………………….
7 Автоматизация……………………………………………………………………
7.1 Устройство турбодетандерного агрегата……………………………………
8 Экономика и управления…………………………………………………………
8.1 Расчет капитальных затрат на установку турбодетандера ТДУ-5………….

8.2 SWOT-анализ вариантов технических решений…………………………….
8.3 Основные показатели экономической эффективности проекта……………
Заключение…………………………………………………………….....................
Список использованных источников…..…………………………….....................

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность проблемы
Для того, чтобы выяснить актуальность выбранной темы, я рассмотрел до-клад С.С. Зацепин «Применение турбодетандерных установок на газораспреде-лительных станциях».
В данной статье затронута на сегодняшний день актуальная проблема, это использования вторичных энергоресурсов в системе транспорта и распределения природного газа. Избыточное давление газа как основной компонент вторичных энергоресурсов по технологическим процессам практически не используется на газораспределительных станциях (ГРС), на которых используется дроссельные устройства. Предложение использовать избыточное давление газа в турбодетан-дерах как на ГРС, так и на компрессорных станциях магистральных газопрово-дов по сей день не обрело большего применения. Перспектива замены дроссель-ного устройства на турбодетандер будет определяться энергетической и эконо-мической эффективностью.
Объектом исследования является система, в которой происходит снижение давления природного газа с обязательным подогревом для предотвращения гид-ратообразования. При дросселировании происходят только затраты энергии на сжигание части газа для подогрева основного потока. В турбодетандере проис-ходит полезная работа, но также требуется сжигание большего количества газа.
Энергетическая эффективность работы турбодетандера определялась в ре-зультате термодинамических расчетов изобарного нагрева и последующего дроссельного и адиабатного расширения. Полученные расчеты говорят об отри-цательном балансе энергии в случае использования турбодетандеров для выра-ботки электроэнергии на собственные нужды применительно к подогреву газа на ГРС. Таким образом при замене редуцирующих устройств ГРС на турбодетан-деры энергетически малоэффективна. Однако сам факт, что при выработке элек-троэнергии на ГРС системой «подогреватель – турбодетандер» КПД такой систе-мы значительно выше коэффициента полезного действия современных газотур-бинных установок, предполагает поиски других вариантов использования ТДУ. Перспективным вариантом использования турбодетандера является выработка электроэнергии при двухступенчатом расширении газа с промежуточным подо-гревом за счет посторонних источников или теплоты газа перед ГРС.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Описание ГРС.

1.1 Обзор ГРС, назначение.
Природный газ все чаще используется в промышленности. В России пода-ча газа на большие расстояния осуществляется по магистральным газопроводам большого диаметра, представляющим собой сложную систему сооружений.
Система транспортировки газа от месторождений к потребителям представ-ляет собой единую технологическую цепочку. С месторождения газ поступает на установку подготовки газа через пункт сбора газа через промысловый коллек-тор, где газ осушается, а также очищается от механических примесей, углекисло-го газа и сероводорода. Затем газ поступает на головную компрессорную стан-цию и в магистральный газопровод.
Газ из магистрального газопровода поступает в городские, сельские и про-мышленные системы газоснабжения через газораспределительные станции, кото-рые являются последними участками магистрального газопровода и обычно яв-ляются границей между городскими и магистральными газопроводами.
Газораспределительная станция (ГРС) представляет собой совокупность установок и технического оборудования, измерительных и вспомогательных си-стем для распределения газа и регулирования давления. Каждая GDS имеет свое собственное назначение и функции. Основной задачей ГРС является снабжение потребителей газом из магистральных и промысловых газопроводов.
Основными потребителями газа являются:
- объекты газонефтяных месторождений;
- объекты компрессорных станций;
- объекты малых, средних и крупных населенных пунктов, городов;
- электростанции;
- промышленные предприятия.
На рисунке 1 схематически показана компоновка блоков, выпускаемых на производстве комплектных ГРС типа БК - ГРС.

Рисунок 1– БК - ГРС
Газораспределительная стан-ция работает следующим образом. Газ высокого давления из магистрального газопровода поступает на вход станции через впускной клапан. Технологиче-ский газ очищается от механических примесей и жидкостей в пылеуловите-лях. Очищенный от механических примесей и конденсата газ поступает в газовый нагреватель, где он нагревается для предотвращения образования гидратов при восстановлении. Затем нагретый газ поступает в одну из восстановительных ни-тей, в которой он восстанавливается до заданного давления. После этого восста-новленный газ прохо-дит через узел учета газа и поступает в узел одоризации, где он одорируется и подается потребителю.
Газораспределительная станция выполняет ряд специфических функций. Во-первых, он очищает газ от механических примесей и конденсата. Во-вторых, он снижает давление газа до заданного и поддержива-ет его с заданной точностью. В-треть-их, он измеряет и регистрирует расход газа. А также, одоризация газа осуществляет-ся в ГРС перед подачей потребителю, и подача газа обеспечивается потребителю, проходя через основные блоки ГРС, в соответствии с требованием.
ГРС это сложный и ответственный энергетический, технологический объект повышенной опасности. К технологическому оборудованию газораспределитель-ной станции предъявляются высокие требования по надежности и безопасности газоснабжения потребителей, промышленной безопасности как взрыво и пожа-роопасного производственного объекта.
Безопасность и надежность эксплуатации ГРС обеспечиваются:
• периодическим контролем состояния технологического оборудования и систем;
• поддержанием их в исправном состоянии за счёт своевременного вы-полнения ремонтно-профилактических работ;
• своевременной модернизацией и реновацией морально и физически изношенных оборудования и систем;
• соблюдением требований к зоне минимальных расстояний до насе-лённых пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприя-тий, зданий и сооружений;
• своевременным предупреждением и ликвидацией отказов.
Ввод в эксплуатацию ГРС после строительства, а так же реконструкции и модернизации без выполнения пуско-наладочных работ запрещается.
Для вновь разрабатываемого оборудования ГРС система автоматического управления должна обеспечивать:
• включение в работу резервной редуцирующей нитки при выходе из строя одной из рабочих;
• отключение вышедшей из строя редуцирующей нитки;
• сигнализацию о переключении редуцирующих ниток.
1.2. Классификация газораспределительных станций.
В зависимости от производительности, исполнения и количества выходных коллекторов, газораспределительные станции делятся на три группы:
• ГРС малой производительности (1,0-50,0 тыс. м3/ч);
• ГРС средней производительности (50,0-160,0 тыс. м3/ч);
• ГРС большой производительности (160,0-1000,0 тыс. м3/ч и более).
По назначению различают следующие типы ГРС:
• станции на ответвлении магистрального газопровода с производи-тельностью от 5-10 до 300-500 тыс. м3/час;

Весь текст будет доступен после покупки

1. Каталог эффективных энергосберегающих технологий в добыче, транс-портировке и подземном хранении газа ОАО «Газпром». М.: ОАО «Газпром», 2011. 310 с.
2. Поршаков Б.П., Калинин А.Ф., Купцов С.М. и др. Энергосберегающие технологии транспорта газа: Учеб. пособие. М.: Изд. центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2014. 408 с.
3. Диких Б., Бояринов М., Авлошенко А. Обзор современных конструкций турбодетандерных генераторов. СПб.: ООО «НТЦ МТТ», 2008. 90 с.
4. Калинин А.Ф. Расчет, регулирование и оптимизация режимов работы га-зоперекачивающих агрегатов. М.: МПА-Пресс, 2011. 264 с. 5. ТУ 3437-024-33904627-2014. Турбодетандерные установки типа ТДУ. Верхняя Салда: ООО «НПК «НТЛ», 2014. 29 с. 6. Федеральный закон от 26 марта 2003 г. № 35-ФЗ «Об электроэнергетике».
5. Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбереже-нии и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в от-дельные законодательные акты Российской Федерации».
6. Концепция энергосбережения и повышения энергетической эффективно-сти в ОАО «Газпром» на период 2011–2020 гг. (утв. Постановлением Правления ОАО «Газпром» от 8 декабря 2010 г. № 364).

Весь текст будет доступен после покупки