Снабжение потребителей газовым топливом в условиях ограничения поставок

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

На современную систему газоснабжения ложиться важная задача - обеспечение бесперебойной, надежной подачи газа потребителям, не взирая на различные внешние воздействия. На протяжение многих лет природный газ является наиболее высококачественным топливом, но при современных темпах развития промышленности все более ощущается его дефицит. Как следствие, становится весьма актуальной является разработка системы газоснабжения потребителей в условиях ограничения поставок газа [3].

Возникает сложная задача: требуется на научной основе оценить, как скажется дефицит газового топлива на потребителе, а также предусмотреть такую систему газоснабжения, при которой будет рационально перераспределено имеющееся топливо.

Установим основные причины нарушения поставок природного газа:

1) неравномерность и превышение лимитов потребления;

2) резкое изменение метеорологических условий;

3) аварии на линиях газодобычи и транспортировки;

Таким образом мы пришли к выводу к тому, что необходимо организовывать топливные резервы. Хотя это является весьма капиталоемким мероприятием (необходимо иметь целое обособленное хозяйство: резервуары или склады, участки подготовки и удаления твердого топлива, специальные подъездные пути, возникают дополнительные требования к разработке необходимых мероприятий по сокращению загрязнения атмосферного воздуха), оно является довольно эффективным в борьбе с нарушением поставок газа.

Еще одним направлением в развитии стабилизации поставок топлива является перераспределение газовых потоков. Важную роль играет детальная классификация потребителей по отраслям народного хозяйства; объему газопотребления и целевому назначению; возможностям использования резервного топлива. При любых экстремальных условиях практически невозможно ограничение в газоснабжении населения, мелких коммунально-бытовых потребителей, так как у них нет возможности заменить газовое топливо другим видом топлива. При решении вопросов снабжения различных категорий потребителей природным газом очень важен выбор оптимальных параметров распределительных газовых сетей [1, 2, 5, 6, 8]. Таким образом объектом исследования становится разработка методов проектирования эффективных газораспределительных систем, направленных на повышение надежности и экономичности снабжения потребителей в условиях ограничения поставок газа по газопроводным сетям.

В настоящее время широкое распространение для удовлетворения нужд газоснабжения получили сжиженные углеводородные газы (СУГ). Если рассматривать их в качестве альтернативного природному газу топлива, следует отметить присущие им недостатки. При испарении из замкнутого объема пары смесей пропан-бутана имеют переменный фракционный состав, это приводит к накоплению неиспарившихся остатков тяжелых углеводородов и требует периодического удаления из резервуаров. При этом, поскольку пары СУГ тяжелее воздуха, они скапливаются в нижних точках местности (подвалах, коллекторах и пр.), образуя взрывоопасную зону, и обнаружить утечку достаточно трудно. Сжиженные углеводородные газы имеют более низкую температуру воспламенения (430-460 °С), в то время как у природного газа температура воспламенения составляет порядка 700 °С, поэтому СУГ может воспламениться от нагретых поверхностей [10].

В последние годы потребители Северо-Западных регионов России все более акцентируют внимание на выгодах применения для отопления и бытовых нужд сжиженного природного газа (СПГ). В первую очередь, это обуславливается тем, что большинство вновь строящихся объектов расположено на значительном удалении от газораспределительных сетей. Большие затраты на прокладку новых газопроводов не всегда экономически оправданы. Высокие цены на электрическую энергию также не решают проблемы эффективного энергоснабжения данных объектов. А использование мазута и угля с экологической точки зрения является наименее перспективным. Помимо этого, сжиженный природный газ - самый экологически чистый и безопасный из массово используемых видов топлива, а это открывает широкие перспективы его использования в промышленности, на транспорте и в ЖКХ [5, 7].

По прогнозам, объем мировой торговли сжиженным природным газом может возрасти до 150 млрд. м3 и более. Крупнейшими производителями и экспортерами СПГ являются Алжир, Ливия, Бруней, Абу-Даби, Индонезия, Малайзия, Австралия, Катар и США.

На сегодняшний день в России имеется надежная база и технические предпосылки для широкого использования СПГ в хозяйстве страны [3]. Исходя из этого, можно сделать вывод, что развитие малой энергетики РФ в ближайшие годы будет связано с увеличением использования сжиженного природного газа.

Все вышеперечисленное свидетельствует в пользу сжиженного природного газа. По оценкам специалистов ВНИИПромгаза около 50% населенных пунктов, нуждающихся в газификации, экономически целесообразно обеспечивать газовым топливом в виде СПГ [1].

Проблема оптимизации систем газоснабжения охватывает широкий комплекс взаимосвязанных вопросов, касающихся оптимального проектирования систем, выбора вида топлива при энергоснабжении потребителей (населенных пунктов, промышленных предприятий и т.д.), управления режимами работы системы в процессе эксплуатации, выбора вида системы (децентрализованная на базе домовых регуляторов давления) или централизованная (на базе газорегуляторных пунктов), распределения перепадов давления между участками газовой распределительной сети и многое другое [10].

По оптимизации систем газоснабжения сетевым природным газом выполнено значительное количество работ, как в нашей стране, так и за рубежом [1-10]. В настоящее время поставлены и отчасти решены задачи выбора вида газа (природный и сжиженный углеводородный газы) для снабжения городов и населенных пунктов, основные задачи оптимизации городских систем снабжения природным газом, выбора целесообразной внегородской системы газораспределения, оптимального количества и радиуса действия газорегуляторных пунктов и многое другое, однако большинство вопросов оптимизации снабжения потребителей газовым топливом решаются укрупненно, без учета многочисленных вариантов и особенностей систем распределения.

Если по рынку сетевого природного газа в российской научной литературе имеется ряд исследований, статей и монографий, то по рынку СПГ крупных аналитических работ выполнено незначительно. Между тем в последние 10-15 лет этот рынок развивается высокими темпами, и в настоящее время СПГ выступает неотъемлемым и достаточно заметным элементом мировой торговли природным газом. по имеющимся прогнозам, среднегодовой темп прироста мирового спроса на СПГ к 2030 году может удвоиться [1].

В этой связи оптимизация систем газоснабжения на базе альтернативного варианта топлива - сжиженного природного газа должна развиваться в следующих направлениях: выбор оптимальных схем распределения топлива; выбора источника и зоны газоснабжения в городах и сельских населенных пунктах [4, 9].

Выбор топлива для энергоснабжения предприятий и крупных хозяйств агропромышленного комплекса является важной задачей. Доля затрат на энергоносители при производстве сельскохозяйственной продукции, является весьма ощутимой, т.к. топливо необходимо для отопления производственных цехов, подсобных и административных помещений, для поддержания необходимых температурных режимов на различных этапах производства, для топливоснабжения специализированных сельскохозяйственных аппаратов. В связи с этим очевидно, что себестоимость единицы продукции напрямую зависит от вида выбранного топлива.

В таблице 1 представлен сравнительный анализ стоимости выработки тепловой энергии при использовании различных видов топлива.

Таблица 1 - Стоимость выработки тепловой энергии

Из проведенного сравнительного анализа следует, что преимущества газа, как сетевого, так и сжиженного, как одного из самых дешевых и удобных видов топлива остаются вне конкуренции.

Как показали результаты технико-экономического анализа [3, 4], величина затрат на транспорт сжиженного газа в малой степени, по сравнению с прочими, влияет на суммарную величину затрат в производство и транспорт. В свою очередь затраты в систему снабжения сетевым природным газом значительно зависят от расстояния до объекта газификации. В этой связи, целесообразность применения того или иного варианта будет зависеть от удаленности населенных пунктов от источника энергоснабжения [3].

В таблице 2 представлены результаты расчетов критического расстояния, при котором варианты газоснабжения будут одинаково эффективны [3].

газовый лимит тепловой топливный

Таблица 2. Сравнительная эффективность систем газоснабжения на базе СПГ и природного газа

Из таблицы 2 следует, что применение систем газоснабжения на базе СПГ будет наиболее эффективно при расстоянии до объекта газификации большем, чем приведенные в таблице значения.

По итогам проведенного анализа можно сделать вывод об актуальности проблемы разработки системы газоснабжения потребителей в условиях ограничения поставок газа. Данный вопрос является одним из наиболее значимых в современном, динамично развивающемся мире, когда запасы природного газа перестают оцениваться как «неисчерпаемые», а потребность в них возрастает с каждым днем.

Список литературы

1. Бармин И.В., Кунис И.Д. Сжиженный природный газ вчера, сегодня, завтра. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 256 с.

2. Medvedeva O.N., Bessonova N.S. The optimization of parameters of a technological tank battery for liquefied petroleum gas// Key Engineering Materials, 2017. T. 743. pp. 468-473.

3. Медведева О.Н. Анализ существующих способов производства и транспортировки сжиженного природного газа // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения. 2017. Т. 1. № 1 (5). С. 194-197.

4. Медведева О.Н., Фролов В.О. Система резервного обеспечения потребителей газовым топливом// Научный журнал строительства и архитектуры. 2016. № 4 (44). С. 38-47.

5. Medvedevа O.N., Frolov V.O., Kolosov A.I. Theoretical substantiation of method of delivery liquefied natural gas // Russian journal of building construction and architecture. 2016. № 4 (32). pp. 34-45.

6. Medvedeva O.N., Frolov V.O., Kochetkov A.V. A tank for transporting liquefied natural gas // Chemical and Petroleum Engineering. 2015. т. 51. № 3. pp. 257-259.

7. Медведева О.Н., Фролов В.О. Разработка конструкции автомобильной цистерны для доставки сжиженного природного газа // Электронный научный журнал нефтегазовое дело. 2012. № 3. С. 108-114.

8. Medvedevа O.N. The selection of gas pipeline route on the plan of gas supplied area // Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2011. № 3. pp. 26-35.

9. Медведева О.Н., Краснов М.В. Актуальные вопросы эффективности использования резервного топлива// Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения. 2008. т. 1. № 1 (3). с. 74-77.

10. Преображенский Н.И. Сжиженные углеводородные газы. Л.: Недра, 1975. 279 с.

Размещено на Allbest.ru