К вопросу неэффективности применения существующей технологии борьбы с гидратообразованием на ГРС Приморского края | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 8 марта, печатный экземпляр отправим 12 марта.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №25 (263) июнь 2019 г.

Дата публикации: 23.06.2019

Статья просмотрена: 304 раза

Библиографическое описание:

Слесаренко, В. В. К вопросу неэффективности применения существующей технологии борьбы с гидратообразованием на ГРС Приморского края / В. В. Слесаренко, С. В. Макушин, Г. С. Кулиев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 25 (263). — С. 140-144. — URL: https://moluch.ru/archive/263/60871/ (дата обращения: 28.02.2025).



Ключевые слова: газораспределительная станция, эффект Джоуля-Томсона, огневой подогреватель газа.

В России система доставки продукции газовых месторождений до потребителей газопроводным транспортом представляет собой единую технологическую цепочку, включающую в себя газораспределительные станции (ГРС), основной задачей которых является бесперебойное снабжение потребителей газом за счет понижения давления и поддержания его на требуемом уровне [2,3].

В настоящее время, газораспределительные станции в зависимости от назначения и требуемых параметров сооружают преимущественно по типовым проектам. В большинстве существующих ГРС для понижения давления среды используется процесс дросселирования, когда создается регулируемое гидравлическое сопротивление потоку газа, а для повышения температуры газа перед регуляторами — газовые подогреватели. Необходимость подогрева газа перед редуцированием связана с тем, что дросселирование давления сопровождается (согласно эффекту Джоуля-Томсона) охлаждением газа, создающим опасность закупорки трубопроводов и оборудования ГРС газовыми гидратами.

Как правило, предварительный подогрев газа осуществляется за счет сжигания части транспортируемого газа, что не отвечает требованиям энергосбережения. Кроме того, установка и работа греющих котлов приводит к усложнению технологической схемы ГРС.

Согласно государственной программе Приморского края «Энергоэффективность, развитие газоснабжения и энергетики в Приморском крае» на 2013–2020 годы [4] важным приоритетом государственной политики в сфере развития газоснабжения и энергетики является снижение потерь при выработке и транспортировке энергоресурсов, и вместе с тем повышение эффективности энергопотребления.

В нашем исследовании объектом модернизации была выбрана газораспределительная станция ГРС «Большой Камень». В составе технологического оборудования ГРС присутствуют три подогревателя газа ПТПГ-30М с промежуточным теплоносителем (рис. 1).

Рис. 1. Технологическая схема узла подогрева газа на ГРС-Большой Камень [1]

По адаптированной методике Газпроммаша [1] был произведен расчет объема топливного газа Gтопл для разных режимов работы ГРС — Большого Камня. В расчете были приняты следующие значения: максимальная фактическая производительность ГРС G=60 тыс. м3/ч; необходимая температура газа на выходе из ГРС tвх =0℃; давление на выходе рвых=1,2Мпа; коэффициент дроссель-эффекта αдж-т = 5 град/МПа. Учитывались также индивидуальные характеристики газа и подогревателя ПТПГ-30М.

Объем требуемого газа можно рассчитать исходя из формулы 1:

(1)

гдеQтреб — требуемое количество теплоты для подогрева газа на (tггtвх) градусов, ккал/м3;

Свх теплоемкость газа на входе в ГРС, ккал/(м3∙°С); ρ — плотность газа, кг/м3;

— низшая теплота сгорания природного газа, ккал/м3; ηподог — КПД подогревателя;

Gггколичество подогреваемого газа, м3/ч. Определяется по формуле 2:

, (2)

где Cгг, Cсм — теплоемкости горячего газа и газа на входе в узел редуцирования соответственно, ккал/(м3∙°С);

tгг — температура горячего газа на выходе из подогревателей, °С. Определяется по формуле 3:

,(3)

где К — коэффициент, учитывающий колебания загрузки подогревателя;

Δtпод перепад температур на входе-выходе из подогревателей, °С.

tсм — температура газа на входе в узел редуцирования, °С. Определяется по формуле 4:

,(4)

гдеtвых температура газа на выходе, °С. По данным Газпроммаша [1] температура газа на выходе ГРС должна удерживаться в пределах от 0 до 6ºС. Практика показывает, что такой уровень поддерживается на отметке tвых = 0 °С.

Температура газа в ходе редуцирования снизится на величину Δtдж-т, °С:

, (5)

рвх входное давление газа на ГРС, МПа.

Используя вышеизложенную методику расчета, мы выяснили, какой объем газа требуется сжигать в подогревателях для всех возможных вариаций давления и температуры на входе в ГРС-Большой Камень (таблица 1). Закрашенные ячейки указывают на значения входных параметров, при которых подогрев газа не требуется.

Таблица 1

Объем требуемого газа, Gтопл, м3.

Pвх, МПа

tвх, °С

0

1

2

3

4

5

6

7

8

2

32,75

23,32

13,71

3,93

2,5

53,22

43,97

34,56

24,97

15,20

5,24

3

73,69

64,63

55,40

46,01

36,43

26,68

16,74

6,60

3,5

94,16

85,28

76,25

67,04

57,67

48,11

38,38

28,45

18,34

4

114,63

105,94

97,09

88,08

78,90

69,55

60,02

50,30

40,40

4,5

135,09

126,60

117,94

109,12

100,14

90,99

81,66

72,15

62,46

5

155,56

147,25

138,78

130,16

121,38

112,43

103,30

94,01

84,53

6

196,50

188,56

180,48

172,24

163,85

155,30

146,59

137,71

128,65

7

237,44

229,87

222,17

214,32

206,32

198,17

189,87

181,41

172,78

7,4

253,81

246,40

238,84

231,15

223,31

215,32

207,18

198,89

190,43

По полученному расходу подогреваемого газа Gгг выбираем необходимое количество n подогревателей ПТПГ-30М исходя из зависимости (6):

,(6)

где Gпод — производительность подогревателя, м3/ч; К1 — коэффициент, учитывающий сезонные, суточные изменения производительности ГРС (таблица 2). Результаты в заштрихованных ячейках свидетельствуют о том, что данной области значений пропускной способности двух подогревателей будет уже недостаточно. В области закрашенных ячеек подогрев газа не требуется.

Таблица 2

Количество подогревателей n, ед.

Pвх, МПа

t_вх, °С

0

1

2

3

4

5

6

7

8

2

1

1

1

1

2,5

2

2

1

1

1

1

3

3

2

2

2

2

1

1

1

3,5

3

3

3

2

2

2

2

1

1

4

4

3

3

3

3

2

2

2

2

4,5

4

4

4

4

3

3

3

3

2

5

5

5

4

4

4

4

3

3

3

6

6

6

6

5

5

5

5

4

4

7

7

7

7

7

6

6

6

6

5

7,4

8

7

7

7

7

7

6

6

6

На основе выявленных зависимостей был построен график (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость требуемого объема газа и количества подогревателей от температуры и давления на входе в ГРС-БК

Во-первых, результаты показывают, что в текущем режиме работы ГРС в подогревателях затрачивается до 0,04 % транспортируемого газа, а если станция выйдет на проектную мощность, то сжигать придется около 0,1 % топливного ресурса.

Во-вторых, следует отметить, что при настоящем режиме эксплуатации ГРС (Рвх ≤ 3 МПа, tвх ≥2,5°C) достаточно включать в работу 1 или 2 подогревателя ПТПГ-30М. Однако, если давление на входе в ГРС увеличится хотя бы до нижней проектной величины (Рвх =4,5 МПа), трёх таких подогревателей может быть недостаточно.

Но на этом негативные стороны применения ПТПГ не заканчиваются. Помимо того, что существует потребность в несении затрат, связанных с установкой механизмов подогрева, их ремонтированием и заменой в будущем, использование такого способа борьбы с гидратами несет за собой еще и затраты на природоохранные мероприятия.

Согласно данным компании Universal Vortex [6], при подогреве газа на установках декомпрессии мощностью 85 нм3/час будет выделяться 0,98 кг/час углекислого газа, для расхода 283 нм3/час — 3,27 кг/час СО2. Тогда, к примеру, на ГРС-БК г. Большой Камень, c производительностью 66 тыс. м3/час, если сжигать в среднем 0,05 % от общего расхода, т. е. 80 нм3/час, выделяется 0,92 кг СО2 в час.

Данные получены на основе химического уравнения горения метана (1):

CH4 +2О2 = CO2+ 2H20 (1)

Из уравнения (1) следует, что 1 кг-моль CH4 соответствует 1 кг-моль CO2. И так как 1 кг-моль CH4 =16 кг и 1 кг-моль CO2 = 44 кг, то 1 кг сжигаемого метана произведет 2,75 кг CO2. А если учесть, что сжигается не чистый метан, а природный газ, то к перечню загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух, добавляются еще и угарный газ, оксид азота, бензапирен, диоксиды азота и серы [5].

Таким образом, решение проблемы снижения давления газа на ГРС без применения антигидратных мероприятий является актуальной научно-технической задачей. Для ее решения нашим исследовательским коллективом предлагается разработать для ГРС Приморского края (и для ГРС г. Большого Камня, в частности) комплекс изотермического редуцирования газа на основе вихревого эффекта. Об этом исследовании и идеях его реализации подробнее изложено в материалах ранее опубликованных работ [2,3].

Литература:

  1. Станция Газораспределительная блочная ГРС «Газпромаш-80» / Паспорт ГМП80–07–00.00.00 ПС — 2016 г.
  2. Кузьмин Д. С. Дипломная работа «Разработка вихревого регулятора давления газа для технологических нужд ГРС», — Владивосток, 2017.
  3. Миронов Д. Ю. К вопросу внедрения технологического комплекса редуцирования давления газа на ГРС // Сборник региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука, техника, промышленное производство: история, современное состояние, перспективы» — 2017.
  4. Постановление от 7 декабря 2012 г. № 390-па об утверждении государственной программы Приморского края «Энергоэффективность, развитие газоснабжения и энергетики в Приморском крае» на 2013–2020 годы (изм. от 19.02.2016 № 64-па).
  5. СТО Газпром 2–1.19–058–2006 Инструкция по расчету и нормированию выбросов ГРС (АГРС, ГРП), ГИС. Разработан ОАО «Промгаз».
  6. L. Tunkel, R. Gale. Energy savings accompany cleaner CNG decompression process. // Pipeline & Gas Journal. 2016. № 243.
Основные термины (генерируются автоматически): подогреватель, температура газа, Приморский край, газораспределительная станция, горячий газ, ГРС-Большой Камень, подогрев газа, подогреваемый газ, природный газ, узел редуцирования.


Ключевые слова

эффект Джоуля-Томсона, газораспределительная станция, огневой подогреватель газа

Похожие статьи

Пути улавливания потоков загрязненных подземных вод гидротехнической скважины на аномальной зоне месторождения Тюбегатан методом эрлифта

В статье авторы предлагают строить 5 скважин в зоне фильтрации гидрогеологических скважин на левом берегу реки Туяшсай, являющейся одним из источников водопроявлений месторождения Тюбегатанской калийной соли, и которая угрожает добычным панелям, обес...

Технология Дризо при регенерации гликоля на УКПГ-2 и КПК нефтегазоконденсатного месторождения Карачаганак

Исследование процесса низкотемпературной сепарации природного газа

В статье проведено исследование низкотемпературного газосепаратора, дана оценка слабых сторон существующей конструкции — повышенного уноса жидкости при глубоком отборе газа из пласта. Предложена модернизация существующего низкотемпературного газосепа...

Обоснование применения концентрических лифтовых колонн на сеноманском горизонте Уренгойского месторождения

В статье рассматривается сравнение эффективности применения концентрических лифтовых колонн относительно замены насосно-компрессорных труб (НКТ) на меньший диаметр в качестве технологии по борьбе со скоплением жидкости на забое газовых скважин.

Анализ неисправности оборудования дожимной компрессорной станции

В статье проведен анализ статистических данных о поломках оборудования ДКС и выявлена взаимосвязь с работой системы противоаварийной защиты.

Низкотемпературная сепарация природного газа

В статье рассказывается о технологии осушки природного газа до норм требований приведенных в «СТО Газпром 089–2010» применение данного метода подготовки газа является эффективным на газоконденсатных месторождениях, приведены недостатки и требования д...

Моделирование процесса взрыва судна на примере плавучей регазификационной установки «Маршал Василевский»

В научной статье были рассмотрены процессы, приводящие к чрезвычайной ситуации. Определены характеристики объекта исследования — газовоза ПРГУ «Маршал Василевский». Исследованы особенности процесса регазификации. Дана характеристика методу оценки рис...

Модель САР отражательной плавки медных концентратов в условиях АО «АГМК»

В статье автор разрабатывает САР температурным режимом в отражательной печи.

Анализ эффективности применения технологии ВПП гелеобразующими составами на Ореховской площади Орехово-Ермаковского месторождения

Обзор методик расчёта потребного воздухообмена для бортовых отсосов в гальванических цехах

В статье рассматриваются методики расчета потребного воздухообмена для удаления вредных веществ, образующихся на поверхности электролита.

Похожие статьи

Пути улавливания потоков загрязненных подземных вод гидротехнической скважины на аномальной зоне месторождения Тюбегатан методом эрлифта

В статье авторы предлагают строить 5 скважин в зоне фильтрации гидрогеологических скважин на левом берегу реки Туяшсай, являющейся одним из источников водопроявлений месторождения Тюбегатанской калийной соли, и которая угрожает добычным панелям, обес...

Технология Дризо при регенерации гликоля на УКПГ-2 и КПК нефтегазоконденсатного месторождения Карачаганак

Исследование процесса низкотемпературной сепарации природного газа

В статье проведено исследование низкотемпературного газосепаратора, дана оценка слабых сторон существующей конструкции — повышенного уноса жидкости при глубоком отборе газа из пласта. Предложена модернизация существующего низкотемпературного газосепа...

Обоснование применения концентрических лифтовых колонн на сеноманском горизонте Уренгойского месторождения

В статье рассматривается сравнение эффективности применения концентрических лифтовых колонн относительно замены насосно-компрессорных труб (НКТ) на меньший диаметр в качестве технологии по борьбе со скоплением жидкости на забое газовых скважин.

Анализ неисправности оборудования дожимной компрессорной станции

В статье проведен анализ статистических данных о поломках оборудования ДКС и выявлена взаимосвязь с работой системы противоаварийной защиты.

Низкотемпературная сепарация природного газа

В статье рассказывается о технологии осушки природного газа до норм требований приведенных в «СТО Газпром 089–2010» применение данного метода подготовки газа является эффективным на газоконденсатных месторождениях, приведены недостатки и требования д...

Моделирование процесса взрыва судна на примере плавучей регазификационной установки «Маршал Василевский»

В научной статье были рассмотрены процессы, приводящие к чрезвычайной ситуации. Определены характеристики объекта исследования — газовоза ПРГУ «Маршал Василевский». Исследованы особенности процесса регазификации. Дана характеристика методу оценки рис...

Модель САР отражательной плавки медных концентратов в условиях АО «АГМК»

В статье автор разрабатывает САР температурным режимом в отражательной печи.

Анализ эффективности применения технологии ВПП гелеобразующими составами на Ореховской площади Орехово-Ермаковского месторождения

Обзор методик расчёта потребного воздухообмена для бортовых отсосов в гальванических цехах

В статье рассматриваются методики расчета потребного воздухообмена для удаления вредных веществ, образующихся на поверхности электролита.

Задать вопрос