Трубопроводный транспорт газа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Трубопроводный транспорт газа



1. Развитие трубопроводного транспорта газа

трубопроводный транспорт газ

Еще в древности «горючий воздух» - природный газ, вырывавшийся из вулканических трещин, собирали с помощью тростниковых трубочек в кожаные бурдюки и на вьючных животных или на морских судах перевозили в страны, население которых исповедовало зороастризм - культ огня.

За 200 лет до н.э. в китайских провинциях Юнань, Шу-Гуань и Шанси природный газ по бамбуковым трубам подавался от мест его выделения или добычи к местам потребления, где его использовали для отопления, освещения, приготовления пищи и выпарки рассола.

В VII веке неподалеку от селения Сураханы, близ Баку, где имелись естественные выходы газа на поверхность земли, был построен храм огнепоклонников. Газ подводился в храм по глиняным трубам.

В 1825 г. во Фредонии (США) был построен первый металлический (свинцовьгё) трубопровод для подачи газа потребителям. Первый крупный газопровод от промыслов на севере штата Индиана до Чикаго протяженностью 195 км и диаметром 200 мм был построен в 1891 г.

И в дальнейшем трубопроводный транспорт газа развивался преимущественно в США. В 1928... 1932 гг. были построены крупные магистральные газопроводы от месторождения Панхендл в Чикаго и Детройт (протяженностью 1570 и 1375 км соответственно). Затем вступил в строй Теннесийский газопровод длиной около 2000 км, по которому газ месторождений Техаса подавался в Западную Вирджинию.

В развитии трубопроводного транспорта газа в России можно выделить три этапа:

1-й этап - до 1956 г.;

2-й этап - с 1956 г. до распада СССР;

3-й этап - современный период.

Период до 1956 года

Первые газопроводы местного значения появились в 1880...1890 гг. в районе Баку. Они предназначались для транспортировки попутного нефтяного газа, используемого в качестве промышленного и бытового топлива.

В 1925...1936 гг. в районе Баку было сооружено несколько газопроводов диаметром 300...400 мм небольшой протяженности для транспортирования попутного нефтяного газа с близлежащих нефтяных месторождений.

Попутный нефтяной газ, добываемый на нефтепромыслах Башкирии (район г. Ишимбая), в первые годы не использовался. Но уже в 1940 г. ишимбайские нефтяники начали газифицировать жилой фонд и общественные здания. В тяжелые годы войны газификация продолжалась и к 1945 г. протяженность газопроводов в Ишимбае достигла 17 км, а общее потребление попутного нефтяного газа составило около 12 млн. м^!.

В августе 1942 г. за 20 дней был проложен 18-километровый газопровод Елшанка-Саратов. А в 1942...1943 гг. сооружен 160-километровый газопровод Похвистнево-Куйбышев диаметром 325 мм. Часть этого трубопровода (21,1 км) была построена из асбоцементных труб и соединялась с помощью специальных муфт. В остальном трубопровод был построен из стальных труб, из которых 69 км имели битумную изоляцию, нанесенную в стационарных условиях.

В сентябре 1944 г. Государственный Комитет Обороны принял решение о сооружении магистрального газопровода Саратов-Москва диаметром 325 мм и протяженностью 843 км. А 11 июля 1946 г. саратовский газ пришел в Москву. На это экономичное и экологически чистое топливо была переведена крупнейшая электростанция столицы, хлебозаводы, больницы, коммунально-бытовые предприятия. Первыми бытовыми потребителями газа стали жители Красной Пресни и Даниловской заставы. Москвичи расстались с керосинками, примусами, хлопотами по завозу, хранению и распиловке дров. Возле котельных исчезли горы угля и шлака.

В 1952 г. был введен в эксплуатацию второй крупный магистральный газопровод Дашава-Киев-Брянск-Москва общей протяженностью 1300 км и диаметром 529 мм. На нем впервые были применены отечественные газомотокомпрессоры (типа 10 ГК).

21 июля 1953 г. началась газификация г. Уфы - газовые горелки были зажжены в квартирах дома № 2 по улице Ленина. Для газоснабжения был использован попутный нефтяной газ Туймазинс-кого месторождения, для чего был построен газопровод Туймазы-Уфа.

Общая протяженность газопроводов в стране к концу 1955 г. составила всего 4861 км.

Период с 1956 г. до распада СССР

Данный период характеризуется началом интенсивного строительства газопроводов.

В 1956 г. - на год раньше запланированного срока - введен в эксплуатацию газопровод Ставрополь-Москва (первая нитка), что позволило значительно увеличить подачу газа в столицу, а также организовать газоснабжение по отводам городов Ростов, Таганрог и др. В этот же период от новых месторождений были проложены газопроводы Ишимбай-Магнитогорск, Шкапово-Ишимбай, Казань-Горький, Саратов-Вольск, Муханово-Куйбышев, Серпухов-Ленинград и ряд других.

Если в прежние годы в нашей стране строили отдельные газопроводы, соединяющие газовые месторождения с промышленными центрами, то к началу 60-х годов начали формироваться целые газопроводные системы. Так, газопровод Краснодарский край-Ростов-Серпухов диаметром 820-1020 мм, протяженностью 1458 км совместно с первой и второй нитками газопровода Ставрополь-Москва образовали мощную газотранспортную систему Северный Кавказ-Центр.

В 1963... 1966 гг. была построена двухниточная газопроводная система Бухара-Урал диаметром 1020 мм. Первая нитка пролегла от газового месторождения Газли до Челябинска и имела длину 1967 км, вторая - от Газли до Свердловска - 2163 км. По отводу от этой системы, построенному в 1966 г., природный газ пришел в Уфу.

В 1965 г. был введен в эксплуатацию первый северный газопровод Игрим-Серов диаметром 1020 мм и протяженностью 410 км. По нему газ Березовского месторождения подавался предприятиям Северного Урала. В дальнейшем этот газопровод был присоединен к системе Бухара-Урал.

После открытия в 1966 г. многопластового Ачаковского, а несколько позже Шатлыкского газовых месторождений было решено направить газ в центральные районы страны - в Москву и Ленинград. Началось строительство газотранспортной системы Средняя Азия - Центр. Первая нитка диаметром 1020 мм и протяженностью 2750 км была введена в эксплуатацию в 1967 г., вторая (Д=1220 мм, L=2694 км) - в 1971 г., третья (Д=1220 мм, L=2694 км) - в 1975 г., четвертая (Д=1420 мм, L=3682 км) - в 1976 г. Уже в 1972 г. газотранспортная система Средняя Азия-Центр соединялась с центральной системой магистральных газопроводов.

В 1968...1969 гг. был построен самый северный в мире магистральный газопровод Мессояха-Норильск диаметром 720 мм и протяженностью 671 км. Чтобы исключить воздействие на вечную мерзлоту его соорудили на опорах.

Продолжение строительства мощных газотранспортных систем в нашей стране связано с освоением газовых месторождений Севера Тюменской области.

Газопроводная система Надым-Урал-Центр диаметром 1220... 1420 мм и протяженностью 3600 км, построенная в 1974 г., берет начало от месторождения Медвежье. Уникальной, не имеющей аналогов в мире, является система трансконтинентальных газопроводов большого диаметра, берущих начало от Уренгойского месторождения (табл. 1).

Общая стоимость этого крупнейшего в мире газотранспортного комплекса превышает затраты на строительство БАМа, КамАЗа, ВАЗа и Атоммаша вместе взятых.

Основным проектом трубопроводного строительства в 1986...1990 гг. стала шестиниточная газотранспортная система для подачи ямбургского газа в центр страны и на экспорт. Общая протяженность входящих в эту систему газопроводов (Ямбург-Елец I, Ямбург-Елец II, Ямбург-Тула I, Ямбург-Тула II, Ямбург-Поволжье, Ямбург-Западная граница) составляет 28,7 тыс. км. На магистралях сооружено 170 компрессорных станций.

Сведения об изменении протяженности газопроводов в нашей стране приведены в табл. 2.

Таблица 1. Трубопроводы для уренгойского газа

Трубопроводы	Диаметр, мм	Длина, км	Число КС	Год ввода в эксплуатацию
Уренгой-Ужгород (1-ая нитка)	1220	4000	35	1978
Уренгой-Новопсков (1-ая нитка)	1420	6000	53	1980
Уренгой-Грязовец	1420	2297	16	1981
Уренгой-Петровск	1420	2731	24	1982
Уренгой-Новопсков (2-ая нитка)	1420	3341	30	1983
Уренгой-Ужгород (2-ая нитка)	1420	4451	41	1983
Уренгой-Центр (1-ая нитка)	1420	3429	30	1984
Уренгой-Центр (2-ая нитка)	1420	3384	30	1985

Современный период

Единая система газоснабжения (ЕСГ) России (рис. 1) -это широко разветвленная сеть магистральных газопроводов, обеспечивающих потребителей газом с газовых месторождений Тюменской области, Республики Коми, Оренбургской и Астраханской областей.

Протяженность газопроводов, находящихся в ведении РАО «Газпром» на 1 января 1999 г. составляла 148,8 тыс. км, что превышает протяженность российских нефте- и нефтепродуктопроводов вместе взятых. Более 60 % газопроводов имеют диаметр 1220...1420 мм, а свыше 35 % работают с давлением 7,5 МПа. Перекачку газа осуществляют 247 компрессорных станций суммарной мощностью 41,7 млн. кВт. Средняя дальность транспортировки газа составляет около 2500 км.

Рис. 1. Схема важнейших газопроводов России

Таблица 2 Изменение протяженности магистральных газопроводов в СССР

Год	1940	1945	1950	1955	1960	1965	1970	1975	1980	1985	1990
Протяженность г/п, тыс. км	0,33	0,62	2,31	4,86	21,0	41,8	67,5	98,7	132,7	179.0	209,0

Главной задачей РАО «Газпром» в области транспорта является обеспечение эффективного функционирования и развития Единой системы газоснабжения, а также поставки газа в страны ближнего и дальнего зарубежья.

ЕСГ России являлась ядром ЕСГ СССР, которая в течении более 30 лет формировалась как единый технологический комплекс, обеспечивающий надежное и бесперебойное газоснабжение потребителей. Оперативное изменение потоков газа в ЕСГ позволяет увеличить его подачу тем потребителям, где происходят сбои с поставкой других источников энергии, покрывать дефицит топлива в коммунально-бытовом секторе и для отопления в периоды резких похолоданий, когда расход газа резко увеличивается. В это время, а также при аварийных ситуациях в маневрирование потоками газа вовлекаются все резервы и ресурсы системы, используется также аккумулирующая способность ЕСГ, технологический запас газа в трубопроводах которой достигает 9 млрд. м3.

Одна из важных задач - реконструкция и модернизация объектов ЕСГ с целью повышения надежности и экономической эффективности транспортировки газа. Средний «возраст» газопроводов в настоящее время превышает 16 лет, а 23 % из них отработали более 30 лет. Поэтому необходимым условием надежного функционирования газотранспортных систем является прокладка новых газопроводов на отдельных участках, строительство и ввод в действие ряда новых распределительных газопроводов и перемычек, переизоляция труб и т.д. Производится замена ГПА на менее энергоемкие.

В ближайшие годы увеличение добычи газа будет достигнуто за счет наращивания мощностей на действующих и ввода новых месторождений в Надым-Пур-Тазовском районе. Уже сейчас здесь берут начало 20 магистральных газопроводов проектной производительностью 578 млрд. м³. В ближайшие годы из этого же региона планируется построить три газопровода: Северные Районы Тюменской Области (СРТО) - Торжок, СРТО-Нечерноземье, СРТО-Богандинская суммарной производительностью 89 млрд. м³).

Повышение надежности и маневренности ЕСГ планируется достичь строительством газопроводов-перемычек Тула-Торжок, Починки-Изобильное-Северо-Ставропольское подземное хранилище газа, КС Полянская-Оренбург и др.

Газификация новых районов - одна из приоритетных задач РАО «Газпром». Такими районами на ближайшую перспективу будут север европейской части России и юг Западной Сибири.

В рамках указанных проектов планируется строительство газопровода-отвода к Архангельску и Северодвинску производительностью 5 млрд. м³ в год и протяженностью 800 км. Для газификации Мурманской области планируется построить газопровод производительностью 3,3 млрд. м³ в год и протяженностью более 1000 км с четырьмя компрессорными станциями. Окончание строительства намечено на 2004 г. Газификацию Алтайского края, наиболее крупными потребителями которого являются города Барнаул, Рубцовк и Бийск, предполагается осуществить в три этапа, обеспечив к 2005 г. подачу газа в объеме более 6,3 млрд. м' в год.

Будет расширяться экспорт российского газа. По современным оценкам, после 2000 г. собственная добыча газа в Западной Европе будет снижаться и поэтому странам региона потребуется значительное увеличение его импорта. Поэтому РАО «Газпром» после 2000 г. планирует увеличить экспортные поставки газа на 50 млрд. м¹. Для этого будет построен экспортный газопровод Ямал-Европа протяженностью 5802 км с 34 компрессорными станциями.

Трасса газопровода пройдет по тундре, пересечет акваторию Байдарацкой губы (70 км) и выйдет на материковую часть западнее предгорий Полярного Урала. Далее в европейской части России трасса пройдет по территориям Республики Коми, Архангельской, Вологодской, Ярославской, Тверской областей и в районе Торжка газопровод будет подключен к ЕСГ России. Трехниточная система газопроводов на территории России на протяжении 400 км пройдет по районам вечной мерзлоты, пересечет 60 км заболоченных участков и более 160 км лесных массивов.

За рубежом предполагается подключение системы газопроводов Ямал-Европа к таким крупным западноевропейским магистралям, как MEGAL и TENP (Германия), к системам Газюни (Голландия), Трансгаза (Чехия) и другим.

Полное развитие системы намечено завершить до 2005 г. Срок работы системы после пуска составит не менее 33 лет.

В декабре 1997 г. подписано соглашение об увеличении поставок российского газа в Турцию: к 2010 г. они должны возрасти до 30 млрд. м³ в год. Для этого будет расширена сеть действующих газопроводов, проходящих по территории Украины, Румынии и Болгарии, а также построен новый газопровод производительностью 16 млрд. м^! в год через Черное море (проект «Голубой поток»).

Уникальность морского участка газопровода «Голубой поток» состоит в том, что впервые в мировой практике будет сооружен трубопровод диаметром 600 мм на глубине свыше 2 км без промежуточных компрессорных станций.

Имеется также ряд других проектов развития сети экспортных газопроводов России. Так, «Газпром» совместно с финской компанией «Несте» прорабатывает варианты строительства Североевропейского газопровода для подачи российского газа через Балтийское море на север Германии. Прорабатывается целый ряд проектов поставок газа из России с Азиатско-Тихоокеанский регион от месторождений Западной и Восточной Европы (в Монголию, Китай, Южную Корею и другие страны).

2. Свойства газов, влияющие на технологию их транспорта

Основными свойствами газов, влияющими на технологию их транспорта по трубопроводам, являются плотность, вязкость, сжимаемость и способность образовывать газовые гидраты.

Плотность газов зависит от давления и температуры. Так как при движении по газопроводу давление уменьшается, то плотность газа снижается и скорость его движения возрастает. Таким образом, в отличие от нефте- и нефтепродуктопроводов транспортируемая среда в газопроводах движется с ускорением.

Вязкость газов в отличие от вязкости жидкостей изменяется прямо пропорционально изменению температуры, т.е. при увеличении температуры она также возрастает и наоборот. Это свойство используют на практике: охлаждая газы после компримирования добиваются уменьшения потерь давления на преодоление сил трения в газопроводах.

Сжимаемость - это свойство газов уменьшать свой объем при увеличении давления. Благодаря свойству сжимаемости в специальных емкостях - газгольдерах высокого давления - можно хранить количество газа, в десятки раз превышающие геометрический объем емкости.

Если газ содержит пары воды, то при определенных сочетаниях давления и температуры он образует гидраты - белую кристаллическую массу, похожую на лед или снег. Гидраты уменьшают, а порой и полностью перекрывают сечение газопровода, образуя пробку. Чтобы избежать этого газ до закачки в газопровод подвергают осушке.

Охлаждение газа при дросселировании давления называется эффектом Джоуля-Томсона. Интенсивность охлаждения характеризуется одноименным коэффициентом Д., величина которого зависит от давления и температуры газа. Например, при давлении 5,15 МПа и температуре О °С величина Д_;= 3,8 град/МПа. Если дросселировать давление газа с 5,15 МПа до атмосферного, его температура вследствие проявления эффекта Джоуля-Томсона понизится примерно на 20 градусов.

3. Классификация магистральных газопроводов

Магистральным газопроводом (МГ) называется трубопровод, предназначенный для транспортировки газа, прошедшего подготовку из района добычи в районы его потребления. Движение газа по магистральному газопроводу обеспечивается компрессорными станциями (КС), сооружаемыми по трассе через определенные расстояния.

Ответвлением от магистрального газопровода называется трубопровод, присоединенный непосредственно к МГ и предназначенный для отвода части транспортируемого газа к отдельным населенным пунктам и промышленным предприятиям.

Магистральные газопроводы классифицируются по величине рабочего давления и по категориям.

В зависимости от рабочего давления в трубопроводе магистральные газопроводы подразделяются на два класса:

I класс - рабочее давление от 2,5 до 10 МПа включительно;

II класс - рабочее давление от 1,2 МПа до 2,5 МПа включительно.

Газопроводы, эксплуатируемые при давлениях ниже 1,2 МПа, не относятся к магистральным, это внутрипромысловые, внутризаводские, подводящие газопроводы, газовые сети в городах и населенных пунктах, а также другие газопроводы.

В зависимости от назначения и диаметра, с учетом требований безопасности эксплуатации магистральные газопроводы и их участки подразделяются на пять категорий: В, I, II, III и IV. Категория газопроводов определяется способом прокладки, диаметром и условиями монтажа.

4. Основные объекты и сооружения магистрального газопровода

В состав МГ входят следующие основные объекты (рис. 2):

- головные сооружения;

- компрессорные станции;

- газораспределительные станции (ГРС);

- подземные хранилища газа;

- линейные сооружения.

На головных сооружениях производится подготовка добываемого газа к транспортировке (очистка, осушка и т.д.). В начальный период разработки месторождений давление газа, как правило, настолько велико, что необходимости в головной компрессорной станции нет. Ее строят позднее, уже после ввода газопровода в эксплуатацию.

Компрессорные станции предназначены для перекачки газа. Кроме того на КС производится очистка газа от жидких и твердых примесей, а также его осушка.

Принципиальная технологическая схема компрессорной станции приведена на рис. 3. Газ из магистрального газопровода 1 через открытый кран 2 поступает в блок пылеуловителей 4. После очистки от жидких и твердых примесей газ компримируется газоперекачивающими агрегатами (ГПА) 5. Далее он проходит через аппараты воздушного охлаждения (АВО) 7 и через обратный клапан 8 поступает в магистральный газопровод 1.

Объекты компрессорной станции, где происходит очистка, компримирование и охлаждение, т.е. пылеуловители, газоперекачивающие агрегаты и АВО, называются основными. Для обеспечения их нормальной работы сооружают объекты вспомогательного назначения: системы водоснабжения, электроснабжения, вентиляции, маслоснабжения и т.д.

Газораспределительные станции сооружают в конце каждого магистрального газопровода или отвода от него.

Высоконапорный газ, транспортируемый по магистральному газопроводу, не может быть непосредственно подан потребителям, поскольку газовое оборудование, применяемое в промышленности и в быту, рассчитано на сравнительно низкое давление. Кроме того, газ должен быть очищен от примесей (механических частиц и конденсата), чтобы обеспечить надежную работу оборудования. Наконец, для обнаружения утечек газу должен быть придан резкий специфический запах. Операцию придания газу запаха называют одоризацией.

Понижение давления газа до требуемого уровня, его очистка, одоризация и измерение расхода осуществляются на газораспределительной станции (ГРС). Принципиальная схема ГРС приведена на рис. 4.

Газ по входному трубопроводу 1 поступает на ГРС. Здесь он последовательно очищается в фильтре 2, нагревается в подогревателе 3 и редуцируется в регуляторах давления 4. Далее расход газа измеряется расходомером 5 и в него с помощью одоризатора 6 вводится одорант - жидкость, придающая газу запах.

Необходимость подогрева газа перед редуцированием связана с тем, дросселирование давления сопровождается (согласно эффекту Джоуля-Томсона) охлаждением газа, создающим опасность закупорки трубопроводов ГРС газовыми гидратами.

Подземные хранилища газа служат для компенсации неравномерности газопотребления. Использование подземных структур для хранения газа позволяет очень существенно уменьшить металлозат-раты и капиталовложения в хранилища.

Рис. 2. Схема магистрального газопровода: 1 - газосборные сети; 2 - промысловый пункт сбора газа; 3 -- головные сооружения; 4 - компрессорная станция; 5 - газораспределительная станция; 6 - подземные хранилища; 7 - магистральный трубопровод; 8 - ответвления от магистрального трубопровода; 9 - линейная арматура; 10 - двухниточный проход через водную преграду



Рис. 3. Технологическая схема компрессорной станции с центробежными нагнетателями: 1- магистральный газопровод; 2 - кран; 3 - байпасная линия; 4 - пылеуловители; 5 - газоперекачивающий агрегат; 6 - продувные свечи; 7 - АВО газа; 8 - обратный клапан

Рис. 4. Принципиальная схема ГРС: 1 - входной трубопровод; 2 - фильтр; 3 - подогреватель газа; 4 - контрольный клапан; 5 - регулятор давления типа "после себя"; 6 - расходометр газа; 7 -- одоризатор; 8 - выходной трубопровод; 9 - манометр; 10 - байпас



Рис. 5. Принципиальная схема установки ГТ - 6-750: 1 - турбодетандер; 2 - редуктор; 3 - воздушный компрессор; 4 - блок камер сгорания; 5 - турбина высокого давления; 6 - турбина низкого давления.

Линейные сооружения газопроводов отличаются от аналогичных сооружений нефте- и нефтепродуктопроводов тем, что вместо линейных задвижек используются линейные шаровые краны, а кроме того для сбора выпадающего конденсата сооружаются конденсатосборники.

Длина магистрального газопровода может составлять от десятков до нескольких тысяч километров, а диаметр -- от 150 до 1420 мм. Большая часть газопроводов имеет диаметр от 720 до 1420 мм. Трубы и арматура магистральных газопроводов рассчитаны на рабочее давление до 7,5 МПа.

5. Газоперекачивающие агрегаты

В качестве газоперекачивающих агрегатов применяются поршневые газомотокомпрессоры или центробежные нагнетатели.

Поршневые газомотокомпрессоры представляют собой агрегат, в котором объединены силовая часть (привод) и компрессор для сжатия газа. Принцип работы поршневого компрессора такой же, как у поршневого насоса.

Наиболее распространенными типами газомотокомпрессоров являются 10 ГК, 10 ГКН, МК-10 и ГПА-5000 (табл. 3), имеющие подачу от 0,8 до 10,0 млн. м3/сут и развивающие давление 5,5 МПа. Поршневые газомотокомпрессоры отличаются высокой эксплуатационной надежностью, способностью работать в широком диапазоне рабочих давлений, возможностью регулировать подачу за счет изменения «вредного» пространства и частоты вращения.

Область преимущественного применения поршневых газомотокомпрессоров - трубопроводы для перекачки нефтяного газа и станции подземного хранения газа.

Примечание. УТМЗ - Уральский турбомоторный завод им. К.Е. Ворошилова; НЗЛ - Невский машиностроительный завод им. В.И. Ленина.

На магистральных газопроводах пропускной способностью более 10 млн. м^:|/сут применяют центробежные нагнетатели с газотурбинным приводом или электроприводом.

Принцип работы центробежных нагнетателей аналогичен работе центробежных насосов. Наиболее распространенным приводом нагнетателей на компрессорных станциях является газотурбинный. В состав газотурбинной установки входят (рис. 5): турбодетандер 1, редуктор 2, воздушный компрессор 3, блок камер сгорания 4, турбины высокого 5 и низкого 6 давлений. Турбодетандер является пусковым двигателем установки, работающим на природном газе. Расчетная продолжительность пуска агрегата из холодного состояния -15 мин. Турбодетандер 1 через редуктор 2 запускает в работу воздушный компрессор 3. Атмосферный воздух засасывается компрессором и сжимается в нем до рабочего давления. Далее сжатый воздух направляется в блок камер сгорания 4, где он нагревается за счет сжигания природного газа. Продукты сгорания направляются в газовую турбину (сначала высокого, а затем низкого давления), где они расширяются. Процесс расширения сопровождается падением давления и температуры, но увеличением скорости потока газа, используемого для вращения ротора турбины. Отработавший газ через выхлопной патрубок выходит в окружающую среду.

Таблица 3 Основные параметры ГПА, используемых на КС

Тип ГПА (завод-изготовитель)	Давление на выходе КС, МПа	Марка нагнетателя	Номинальные значения
			Подача, млн. м3/сут	Степень сжатия в одном агрегате	Мощность, кВт
Привод от газового двигателя
10ГКН-1/25-55	5,5	-	0,856	2,2	990
МК-8(25-43)-56	5,6	-	1,538-5,28	2,24-1,3	2060
ГПА-5000/(33-44)-56	5,6	-	6,9-8,5	1,47-1,27	3700
ДР-12/(35-46)-56	5,6	-	8.04-13,3	1,6-1,24	5500
Привод от электродвигателя
СТД-4000-2 (Энергомаш)	5,6	280-12-7	11	1,25	4000
Привод от газовой турбииы
ГТН-6 (УТМЗ)	5,6	Н-6-56	20	1,23	6000
ГТН-6 (УТМЗ)	7,6	Н-6-76	19	1,23	6000
ГТК-10-4 (НЗЛ)	5,6	520-12-1	29	1,25	10000
ГТК- 10-4 (ЮЛ)	7,6	370-18-1	37	1,25	10000
ГТК- 16 (УТМЗ)	5,6	Н- 16-56	52	1,25	16000
ГТК- 16 (УТМЗ)	7,6	Н-16-76	52	1.25	16000
ГТК- 16 (УТМЗ)	7,6	H-I6-76/1,25	52	1,25	16000
ГТК-16 (УТМЗ)	7,6	Н-16-76/1,37	40	1,37	16000
ГТК- 16 (УТМЗ)	7,6	Н-16-76/ 1,44	32	1,44	16000
ГТН-25 (НЗЛ)	7,6	650-21-2	53	1,44	25000
ГПА-Ц-6,3 с авиационным двигателем НК-12СГ	5,6	-	10	1,45	6000

На газопроводах применяются газовые турбины мощностью от 2500 до 25000 кВт.

Начиная с 1974 г., на отечественных магистральных газопроводах в качестве привода центробежных нагнетателей начали применять авиационные двигатели, отработавшие свой ресурс. После относительно небольшого числа часов работы их по соображениям безопасности полетов снимают с самолетов. Однако они способны еще длительное время с большой надежностью работать на земле.

Недостатком газотурбинного привода является относительно невысокий кпд (не выше 30 %), а также высокое потребление газа на собственные нужды в качестве топлива.

В последние годы в качестве привода центробежных нагнетателей все шире используются электродвигатели АЗ-4500-1500, СТМ-4000-2, СТД-4000-2, СДСЗ-4500-1500. Они подключаются к нагнетателям через повышающий редуктор.

6. Аппараты для охлаждения газа

Необходимость охлаждения газа обусловлена следующим. При компримировании он нагревается. Это приводит к увеличению вязкости газа и, соответственно, затрат мощности на перекачку. Кроме того, увеличение температуры газа отрицательно влияет на состояние изоляции газопровода, вызывает дополнительные продольные напряжения в его стенке.

Газ охлаждают водой и воздухом. При его охлаждении водой используют различные теплообменные аппараты (кожухотрубные, оросительные, типа «труба в трубе»), которые с помощью системы трубопроводов и насоса подключены к устройствам для охлаждения воды. Данный способ охлаждения газа используется, как правило, совместно с поршневыми газомотокомпрессорами.

На₍магистральных газопроводах наиболее широкое распространение получил способ охлаждения газа атмосферным воздухом. Для этой цели применяют аппараты воздушного охлаждения (АВО) газа различных типов.

Общий вид АВО показан на рис. 6. Конструктивно он представляет собой мощный вентилятор с диаметром лопастей 2...7 м, который нагнетает воздух снизу вверх, где по пучкам параллельных труб движется охлаждаемый газ. Для интенсификации теплообмена трубы выполняют сребренными. В качестве привода вентиляторов используются электродвигатели мощностью от 10 до 100 кВт.

Достоинствами АВО являются простота конструкции, надежность работы, отсутствие необходимости в предварительной подготовке хладагента (воздуха).

Рис. 6. АВО газа

7. Особенности трубопроводного транспорта сжиженных газов

При сжижении природного газа, его объем при атмосферном давлении уменьшается примерно в 630 раз. Благодаря этому, можно значительно уменьшить диаметр трубопроводов для транспортировки больших объемов газа, получив значительную экономию капиталовложений.

Метан становится жидкостью при атмосферном давлении, если его охладить до минус 162 °С. При давлении 5 МПа он останется жидкостью, если его температура не превысит минус 85 "С. Таким образом, трубопроводный транспорт сжиженного природного газа (СПГ) возможен только при низких температурах.

Принципиальная схема перекачки сжиженного природного газа приведена на рис. 7.

Газ с промыслов поступает на головной завод сжижения (ГЗС), где производится его очистка, осушка, сжижение и отделение неконденсирующихся примесей.

Вблизи от ГЗС или даже непосредственно на его территории размещается головная насосная станция ГНС. В ее состав входят приемные емкости 2, подпорная 3 и основная 4 насосные, а также узел учета 5.

Емкости 2 служат для приема СПГ с завода, а также для хранения некоторого его запаса с целью обеспечения бесперебойности работы трубопровода. Как правило, на ГНС устанавливаются горизонтальные цилиндрические емкости высокого давления.

Перекачка сжиженных газов осуществляется центробежными насосами, но других типов, чем применяемые при перекачке нефти и нефтепродуктов. Благодаря малой вязкости СПГ, мощность, потребляемая насосами в этом случае меньше, чем при работе на воде. Но давление на входе в насосы должно быть значительно выше, чтобы предотвратить регазификацию СПГ.

Перекачка сжиженного природного газа осуществляется под давлением 4...5 МПа и при температуре минус 100...120 "С. Чтобы предотвратить нагрев газа за счет теплопритока от окружающей среды трубопроводы СПГ покрывают тепловой изоляцией, а вдоль трассы размещают промежуточные станции охлаждения (ПСО). Промежуточные насосные станции (ПНС) располагаются на расстоянии 100...400 км друг от друга. Это, как правило, больше, чем при перекачке нефти и нефтепродуктов, т.к. СПГ имеет меньшую вязкость.

Центробежные насосы очень чувствительны к наличию газа в перекачиваемой жидкости: при его содержании более 2 % происходит срыв их работы, т.е. перекачка прекращается. Чтобы предотвратить регазификацию СПГ в трубопроводах поддерживают давление не менее, чем на 0,5 МПа превышающее давление упругости его паров при температуре перекачки. Для этого на входе в промежуточные насосные станции и в конце трубопровода устанавливают регуляторы давления 7 типа «до себя». Кроме того, для отделения газовой фазы, которая может образоваться в нештатных ситуациях (снижение давления при остановках насосов, разрывах трубопровода и т.п.), перед насосами на насосных станциях устанавливают буферные емкости 8. В конце трубопровода размещаются низкотемпературное хранилище (НХ СПГ) и установка регазификации (УР) сжиженного газа. Низкотемпературное хранилище служит для создания запасов СПГ, в частности, для компенсации неравномерности газопотребления. На установке ре-газификации СПГ переводится в газообразное состояние перед его отпуском потребителям.

Рис. 7. Принципиальная схема перекачки сжиженного природного газа: 1- подводящий трубопровод; 2 - приемные емкости; 3 - подпорная насосная; 4 -основная насосная; 5 - узел учета; 6 - магистральный трубопровод; 7 -регулятор типа "до себя"; 8 - буферная емкость; ГЭС - головной завод сжижения; ГНС - головная насосная станция; ПСО - промежуточная станция охлаждения; ПНС - промежуточная насосная станция; НХ СПГ - низкотемпературное хранилище СПГ; УР - установка регазификации

По сравнению с транспортировкой природного газа в обычном состоянии при перекачке СПГ общие металловложения в систему, включая головной завод сжижения, низкотемпературное хранилище, установку регазификации, в 3...4 раза меньше. Кроме того, уменьшается расход газа на перекачку, вследствие низкой температуры снижается интенсивность коррозионных процессов.

Вместе с тем, данный способ транспортировки газа имеет свои недостатки:

1. Для строительства линейной части и резервуаров применяются стали с содержанием никеля до 9 %. Они сохраняют работоспособность в условиях низких температур перекачки, однако в 6 раз дороже обычной углеродистой стали.

2. Перекачка СПГ должна вестись специальными криогенными насосами.

3. При авариях потери газа значительно больше, чем в случае его транспортировки по обычной технологии.

Кроме природного в сжиженном состоянии транспортируются и другие газы. Но наиболее широкое распространение получил трубопроводный транспорт сжиженных углеводородных газов (СУГ): этана, этилена, пропана, бутана и их смесей.

Основным сырьем для производства сжиженных углеводородных газов являются попутный нефтяной газ, «жирный» газ газоконденсатных месторождений и газы нефтепереработки, название сжиженного углеводородного газа принимают по наименованию компонентов, оставляющих большую его часть.

Сведения о давлении упругости насыщенных паров некоторых индивидуальных углеводородов приведены в табл. 4. Из нее видно, что условия сохранения СУГ в жидком состоянии значительно менее жесткие. Так, даже при 20 °С для сохранения жидкого состояния пропана достаточно поддерживать давление всего 0,85 МПа.

По этой причине сжиженные углеводородные газы, как правило, транспортируют при температуре окружающей среды. Соответственно, отпадает необходимость в спецсталях для изготовления труб, резервуаров и оборудования, тепловой изоляции, промежуточных станциях охлаждения. Поэтому трубопроводы СУГ значительно дешевле трубопроводов СПГ.

С другой стороны, компоненты СУГ тяжелее воздуха. Поэтому при регазификации данные газы занимают положение у поверхности земли, создавая взрывоопасную среду. Этим определяется высокая потенциальная опасность трубопроводов СУГ, когда даже небольшая утечка способна привести к трагическим последствиям.

Таблица 4. Зависимость давления упругости насыщенных паров углеводородов от температуры

Температура, °С		Давление упругости паров, МПа
	этан	пропан	изобутан	н-бутан
0	2,43	0,48	0,16	0,12
10	3,08	0,65	0,23	0,17
20	3,84	0,85	0,31	0,24
30	4,74	1,09	0,42	0,32



Список литературы

1. Абдурашитов С.А., Тупиченков А.А. Трубопроводы для сжиженных газов,- М.: Недра, 1965.- 215 с.

2. Бобрицкий И.В., Юфин В.А. Основы нефтяной и газовой промышленности.- М.: Недра, 1988.- 200 с.

3. Бобровский С.А., Яковлев Е.И. Газовые сети и газохранилища. -М.: Недра, 1980.-413 с.

4. Бородавкин П.П., Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов.- М.: Недра, 1987.- 471 с.

5. Гаврилов В.П. Черное золото планеты.- М.: Недра, 1990.-160 с.

6. Гужов С.С. Как ищут и добывают нефть и газ.- М.: Недра, 1973.-144 с.

7. Зорькин Л.М., Суббота М.И., Стадник Е.В. Метан в нашей жизни.- М.: Недра, 1986.-151 с.

8. Калинин А.Г., Левицкий А.З., Никитин Б.А. Технология бурения разведочных скважин на нефть и газ.- М.: Недра, 1998.- 440 с.

9. Короткий P.M., Лобанов В.А., Нейдинг М.М. Рудники Нептуна.- Л.: Судостроение, 1986.- 152 с.

10. Кострин К.В. Почему нефть называется нефтью.- М.: Недра, 1967.-158 с.

11. Кострин К.В. Человек соревнуется с природой.- Уфа: Башкнигоиздат, 1975.-183 с.

12. Межирицкий Л.М. Оператор нефтебазы.- М.: Недра, 1976.-239с.

13. Нечваль М.В., Новоселов В.Ф., Тугунов П.И. Последовательная перекачка нефтей и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам.- М.: Недра, 1976.- 221 с.

14. Плитман И.Б. Справочное пособие для работников автозаправочных и автогазонаполнительных станций.-М.: Недра, 1982.- 189 с.

15. Рыбаков К.В., Митягин В.А. Автомобильные цистерны для нефтепродуктов: устройство и особенности эксплуатации.- М.: Транспорт, 1989.- 400 с.

16. Середа Н.Г., Муравьев В.М. Основы нефтяного и газового дела.- М.: Недра, 1980.- 287 с.

17. Техника и технология транспорта и хранения нефти и газа/ Ф.Ф. Абузова, Р.А. Алиев, В.Ф. Новоселов и др.- М.: Недра, 1992.- 320 с.

18. Трубопроводный транспорт нефти и газа / Р.А. Алиев, В.Б. Белоусов, А.Г. Немудров и др.- М.: Недра, 1988.- 368 с.

19. Хотимский Б.Г., Топорский В.Г., Махолин О.А. Нефть вчера и сегодня.- Л.: Недра, 1977.-175 с.

20. Цыркин Е.Б., Олегов С.Н. О нефти и газе без формул.- Л.: Химия, 1989.-160 с.

21. Элияшевский И.В. Технология добычи нефти и газа.- М.: Недра, 1976.-256 с.

Размещено на Allbest.ru

...