Практически не один процесс использования газа, выступающего в роли топлива, невозможен без применения установок (блоков) подготовки топливного газа (УПТГ, БПТГ).
Небольшое пояснение: Топливный газ (ТГ) – это любое топливо, пребывающее при обычных условиях (+20°C и 760 мм рт. ст.) в газообразном состоянии (самым распространённым типом его выступает природный газ). При этом сам топливный газ находит применение во многих технологических процессах не всегда связанных с его сжиганием. Настоящая статья ориентирована на газопоршневые электростанции (ГПЭС), работающие на попутном нефтяном газе (ПНГ).
Попутный нефтяной газ и современные варианты его использования
Значение подготовки топливного газа
Значимость процесса подготовки ТГ обусловлена:
- Необходимостью использования топлива находящегося в соответствии с требованиями, что предъявляются для ГПЭС. В противном случае пользователь столкнётся с малой эффективностью работы электростанции, и будет испытывать риск быстрого выхода из строя оборудования.
- Возможностью параллельной выработки попутных товарных продуктов.
Состав системы
Система подготовки топливного газа – это последовательное прохождение трёх технологических процессов:
- Забор газа из технологических трубопроводов, отходящих от компрессорной станции (КС).
- Непосредственно подготовку, выполняемую узлом подготовки ТГ (УзПТГ).
- Подачу топливного газа к потребителям.
В ходе этих этапов производится очистка, подогрев и редуцирование газа до нужного уровня давления. Дополнительно могут быть организованы одоризация (придание специфического запаха для обнаружения утечек) и замер расхода топлива.
Технологическая последовательность процессов подготовки ПНГ
На практике всё это реализуется в виде законченной конструкции, включающей в себя целый ряд узлов обработки, замера, защиты газа и систем электроснабжения, автоматического управления, вентиляции, отопления и пожаротушения.
Внешний вид УПТГ
Отбор газа
На компрессорной станции есть три места отбора газа:
- на кране, что переключает подачу газа на магистральный газопровод в случае отключения КС (точки подключения – до и после него);
- на входном газопроводе после узла очистки;
- на выходном газопроводе перед установкой охлаждения газа.
Все отбирающие газ трубопроводы подключаются к единому коллектору, что подаёт газ на УзПТГ.
Подготовка газа
Непосредственно подготовка ТГ производится на ряде узлов.
Узел очистки газа. Здесь выполняется очистка газа от жидкостей и механических примесей. Производится это чаще всего с помощью фильтров-сепараторов, технологически оснащённых в составе УзПТГ запорной арматурой (монтируемой как на входе, так и на выходе каждой из линий очистки) и контрольно-измерительными приборами. Плюс к этому иногда предусматривается автоматический слив конденсата в предназначенную для этих целей ёмкость.
В результате процесса очистки, ТП должен соответствовать требованиям ГОСТ 5542-87 «Газы горючие для промышленного и коммунального потребления». Получаемая степень очистки должна исключать процессы обмерзания и заедания арматуры при эксплуатации в условиях отрицательных температур окружающей среды.
Узел подогрева газа. С целью предохранения оборудования УПТГ от вредного воздействия кристаллогидратов устанавливается узел подогрева газа. Для подогрева газа до 15-25°C (определяемой разницей температур потока на входе и выходе) с помощью теплоносителя (диэтиленгликоля, триэтиленгликоля или воды) узел подогрева газа оснащается подогревателями прямого и непрямого нагрева, а также запорной арматурой, устанавливаемой на входе и выходе в УзПТГ.
Узел редуцирования давления газа. Узел предназначен для снижения и автоматического поддержания требуемого уровня давления ТГ при любых отклонениях входного и выходного давлений в пределах заданных диапазонов. Конструкция его включает в себя регуляторы давления, клапаны-отсекатели, запорную арматуру, контрольно-измерительные приборы. Учитывая, что давление на входе в узел редуцирования может изменяться в пределах 6-12 МПа, на выходе из него – для снабжения топливным газом ГПЭС – необходимо создавать давление в 0,1-2,5 МПа.
Через топливный коллектор подготовленный ТГ поступает в камеру сгорания газопоршневой электростанции.
Преимущества УПТГ
В основе преимуществ создаваемых применением УПТГ, лежит, прежде всего, экономическая эффективность, а также возможность пользования объектом малой распределённой генерации. Последнее обстоятельство обеспечивает независимость от систем централизованного газоснабжения и электроснабжения. Используемый в качестве топлива ПНГ извлекается из близлежащих месторождений, что существенным образом сказывается на экономии финансов.
Также сама установка подготовки топливного газа наделена рядом достоинств:
- небольшими размерами и модульностью комплектации, что даёт возможность поставлять её с завода-изготовителя в полной готовности и обеспечивает низкие капитальные вложения;
- простой оформления процесса запуска в эксплуатацию;
- безотходностью подготовки, сопровождающейся отсутствием полупродуктов и возможностью получения лёгких нефтяных компонентов, что определяет высокий уровень экологичности установки;
- лёгкостью монтажа и простотой выполнения пуско-наладочных работ;
- низкими затратами на эксплуатацию;
- безопасностью в процессе работы.
Пример УПТГ
Роль установок подготовки топливного газа в современной промышленности
Российская энергетика в основном базируется на использовании газа. В её топливном балансе на его долю приходится 54%. Не менее важна его роль и энергетике других стран мира.
Общемировые перспективы использования различных видов топлива
Пребывая во многих типах и имея множество функций, газ перед употреблением предварительной подготовки, осуществляемой с помощью УПТГ (БПТГ). Следствием чего выступает его двойная роль в современной промышленности:
- Во-первых, установки подготовки топливного газа – это готовые к реализации на рынке продукция, выпускаемая предприятиями-изготовителями. Что определяет необходимость (загруженность) их работы.
- Во-вторых, с помощью УПТГ организации, занятые в разных отраслях экономики (добыча нефти и газа, извлечение иных полезных ископаемых, металлургия, машиностроение, оборонные предприятия, строительство, транспорт, сельское хозяйство), решают свои проблемы в области использования газа в энергетических целях.
Перспективы развития и инновации
Инновационные перспективы УПТГ лежат в плоскости внедрения новых (более эффективных) технологий очистки топливного газа, сопровождаемые процессом цифровизации вновь разрабатываемых установок. Направления развития здесь определяются освоением новых углеводородных месторождений, и, кроме того, самим развитием экономики, требующим введения в строй всё новых энергетических мощностей. Не только в рамках централизованных систем, но и – в виде децентрализованных локальных установок распределённой генерации.
