Как показывают расчеты, величина этой потери в среднем составляет около 77 Вт/Нм Это означает, что в масштабах РБ, при годовом потреблении газа порядка 16 млрд Нм3, общая потеря энергии от дросселирования газа превышает 1,2 млрд. кВтч в год, а в расчете на топливо 147 тыс. тонн условного топлива в год. Много это или мало можно видеть из сопоставления с планируемым уровнем энергосбережения в республике. Согласно утвержденной программе энергосбережения за два года намечается сэкономить 0,27% энергоресурсов от их суммарного потребления, что равносильно величине в 43 тыс. тонн условного топлива в год. Даже если удастся сократить потери энергии от дросселирования природного газа только на треть, то и в этом случае энергосберегающий эффект окажется сопоставимым с планируемым энергосбережением в масштабе Беларуси.

Успех в практическом решении этого вопроса в значительной мере будет зависеть от удачно выбранной технологии преобразования избыточной механической энергии природного газа (инженерный фактор) и от заинтересованности участвующих прямо или косвенно в этом решении отраслевых организаций (экономический фактор). В последнем случае необходимо учитывать, что на этом направлении эффективного энергосбережения пересекаются экономические интересы ГП Белтрансгаз, концерна Белэнерго и органов местного и городского управления инженерными коммуникациями.

Наиболее рациональный принцип удовлетворения экономических интересов названных организаций - это объективное распределение м. ними получаемого совокупного экономического эффекта пропорционально сделанному ими вкладу и понесенному ущербу. легче всего этот принцип реализуется путем разработки и внедрения обоснованных тарифов на конечную энергию, получаемую от преобразования избыточной механической энергии сжатого природного газа. В условиях СЭЗ Минск применение таких тарифов приобретает особо важное значение, так как позволяет привлечь зарубежных инвесторов к созданию рассматриваемых утилизационных установок и создать более привлекательные условия в энергоснабжении резидентов СЭЗ.

Технология преобразования избыточной механической энергии сжатого природного газа

Как демонстрирует анализ и сравнительно небольшой опыт утилизации механической энергии сжатого природного газа в системах газоснабжения России и Украины, предпочтительнее всего для этой цели турбодетандерные агрегаты. Предложенные так же в 1938г. академиком П. Л. Капицей турбодетандеры отличаются простотой изготовления, дешевизной и легкостью обслуживания. По конструкции они представляют собой одно- или многоступенчатую турбину с неподвижными направляющими соплами и подвижными лопатками, расположенными на вращающемся роторе. Будучи соединенными с электрогенератором они позволяют получать электроэнергию и промышленный холод.

В соответствии с законами термодинамики сработка избыточного давления природного газа в турбодетандерах сопровождается резким снижением температуры газа, что становится причиной выпадения твердых гидратов воды и пропангектановой фракции и может вызывать аварии в работе агрегата.

В избежание этого негативного явления в настоящее время применяют предварительный подогрев природного газа перед турбодетандером до температуры, гарантирующей безопасную работу турбодетандера (при давлении газа на выходе из турбодетандера 3 ата этому соответствует температура минус 30°С). Природный газ подогревают и после турбодетандера в целях обеспечения нормальной работы горелочных и топочных устройств в потребительских установках.

Такая схема с двухступенчатым подогревом природного газа на первой сооружаемой в Беларуси турбодетандерной установке на Лукомльской ГРЭС, состоящей по проекту из двух блоков по 5 тыс. кВт каждый с общим производством электроэнергии 58,8 млн кВтч/год. При этом годовой расход тепла на подогрев природного газа определен в размере 51,3 тыс. Гкал, или 872 ккал/кВтч. Последнее обстоятельство, связанное с расходом тепла, следует рассматривать как существенный недостаток этой технологической схемы, требующей постороннего теплоисточника, не позволяющий реализовать практическую принцип. возможность получения холода и резко снижающий энергетическую эффективность цикла в целом.

В цикле работы над вопросами энергоснабжения в Генеральном плане СЭЗ Минск авторами данной статьи предложена другая более рациональная технологическая схема применения турбодетандеров на ГРС Восточная и ГРП Шабаны в г. Минске. В принципиальном виде она представлена на рисунке. Суть ее заключается в отказе от обеих ступеней подогрева природного газа до и после турбодетандера и заменой их промежуточным отводом холода из турбодетандера с улавливанием твердых и жидких фаз в сепараторах. Предлагаемая схема свободна от названных выше недостатков предыдущей схемы. Она более экономична (КПД вместо прежних 43% достигает 90%), расширяет сферу применения детандеров, так как помимо электроэнергии позволяет получать промышленный холод и жидкую пропанбутановую фракцию, пригодную к использованию на автотранспорте. Наряду с этим она обеспечивает очистку природного газа от загрязняющих примесей, что способствует значительному снижению загазованности газофицированных квартир.

В то же время предложенная схема сложнее и по техническому исполнению и в части эксплуатации. Турбодетандер должен быть изготовлен двухступенчатым с промежуточной газоплотной перегородкой и иметь в схеме теплообменник для подогрева природного газа и отвода холода посредством хладоагентов.

Для осуществления предложенной схемы необходимо обсудить ее с основным разработчиком АО Криокор (Россия) и сделать заказ на реконструкцию проточной части турбодетандеров с применением разделительной перегородки. но прежде всего над определиться с объемом заказа на изготовление и поставку таких турбодетандеров для Беларуси.

Турбодетандерная установка на ГРС Восточная в составе энергокомплекса СЭЗ Минск

Названная установка была предложена при разработке Генерального плана СЭЗ Минск в ГП Минскградо с целью максимального использования вторичных энергоресурсов в энергоснабжении СЭЗ и получения на этой базе привлекательных условий для инвесторов и резидентов СЭЗ.

На ГРС Восточная природный газ дросселируется с исходного расчетного давления 55 атмосфер до 12 атмосфер в первой ступени и 6 атмосфер во второй. Проектный расход природного газа через ГРС 2,38 млрд Нм 3 в год. Принято, что через турбодетандерную установку будет пропускаться не более 70% годового газового потока в целях обеспечения сравнительно равномерной ее загрузки в течение суток с приближением к базовому режиму.

Предварительные расчеты показали, что на ГРС Восточная может быть сооружена двухблочная турбодетандерная установка с реконструированными турбодетандерами по предложенной схеме общей установленной электрической мощности 10 МВт.

Как видим, предложенная турбодетандерная установка отличается высокой экономичностью, требует в 5 раз меньше затрат, чем в энергосистеме, и обеспечивает годовую экономию топливных ресурсов природного газа в размере не менее 25 тыс. тонн условного топлива.