Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Промышленная теплоэнергетика

Диссертационная работа:

Гаряев Александр Андреевич. Применение детандер-генераторных агрегатов для повышения экономичности и надежности работы компрессорных станций в системе транспорта газа : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.04 / Гаряев Александр Андреевич; [Место защиты: Моск. энергет. ин-т]. - Москва, 2008. - 199 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/596

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

-Введение -9

1.1-Применение детандер-генераторных агрегатов в системе газоснабжения-14

1.4-Реализованные схемы работы ДГА на промышленных объектах -22

1.5-Применение ДГА на компрессорных станциях системы транспорта газа. Постановка задачи исследования -31

2-Разработка и анализ схемы ДГА, работающего на топливном газе ГПА. Определение электрических мощностей* ДГА, которые могут быть по лучены при внедрении ДГА на КС ОАО «Газпром» -35

2.1-Схема ДГА, работающего на топливном газе ГПА -35

2.2-Анализ влияния установки теплообменника-утилизатора в проходном-39

2.3-Расчет мощности ДГА при работе установки в номинальном режиме...-44

2.4-Определение электрических мощностей ДГА, которые могут быть по лучены при внедрении ДГА на КС ОАО «Газпром» -56

3-Исследование работы ДГА, установленного на линии топливного газа ГПА, в переменных режимах -58

3.1-Показатели работы ДГА при расчете двух установок, спроектированных на давление 21 и 31 бар -61

3.2-Показатели работы ДГА при расчете установки, спроектированной на давление 21 бар. Переменный режим по давлению (давление за ДГА бар) -71

4-Промышленные испытания ГПА -77

4.1-Инструментальные обследования ГПА -77

4.2-Расчёт показателей и анализ энергоэффективности ГПА. Результаты испытаний -86

5-Влияние ДГА, установленного в системе топливного газа ГПА, на пока затели надежности электроснабжения КС -95

5.1-Оценка возможности создания бесперебойного источника электроснаб жения на базе ДГА -95

5.2-Оценка надежности электроснабжения ГПА, за счет электрогенери- рующей установки на базе ДГА -ПО

6-Влияние ДГА, установленного в системе топливного газа ГПА, на тех нико-экономические показатели работы КС -123

6.1-Сокращение расхода первичного условного топлива компрессорной станцией на производство единицы продукции -123

6.2-Эксергетический КПД комплекса «ГПА-ДГА» -126

6.3-Оценка технико-экономической эффективности применения ДГА, уста новленного в системе топливного газа ГПА -132

-Выводы по диссертации -143

-Список использованных источников -145

-Приложение А -155

-Приложение Б -178 

Введение к работе:

Энергосбережению в промышленности уделяется значительное внимание. Проблема энергосбережения, являясь одной из важнейших во всех развитых странах, приобретает особую остроту в России, где энергоресурсы дорожают и используются крайне неэффективно. Транспорт газа, несомненно, являющийся одной из наиболее важных отраслей промышленности в современной России, также не лишен этой проблемы.

По магистральным газопроводам газ транспортируется с давлением 5,5 — 7,5 МПа. В перспективе возможно увеличение давления до 10,0 — 14,0 МПа (при передаче газа от новых месторождений на большие расстояния). На транспорт в России тратится 10 - 12 % перекачиваемого природного газа, затрачиваемого в качестве топлива для привода газоперекачивающих агрегатов (ГПА) с газотурбинным приводом. ГПА с газотурбинным приводом составляют более 80% всего парка ГПА в РФ.

По отводам от магистральных газопроводов газ направляется к газораспределительным станциям (ГРС) и от них — к газорегуляторным пунктам (ГРП), а также в системы топливного газа ГПА, в которых давление уменьшается до значений 1,2; 0,15 и 3,1 МПа соответственно. Снижение давления газа обычно производится в дроссельных установках.

Одним из важных направлений экономии энергии в газовой промышленности является применение детандер-генераторных агрегатов (ДГА) для получения электроэнергии за счет использования технологического перепада давлений газа при его транспортировке. Оно было определено как одно из приоритетных направлений Федеральной целевой программой «Энергоэффективная экономика» на 2002-2005 годы и на перспективу до 2010 года, а также программой создания собственных источников электроснабжения ОАО «Газпром» от 20.10.2000 г.

Детандер-генераторные агрегаты представляют собой устройства для использования технологического перепада давления газа в газопроводах для получения электроэнергии. В их состав входят детандер, электрический генератор, теплообменное оборудование (для подогрева газа), регулирующая и запорная арматура, система КИП и автоматики. При прохождении газа через детандер происходит преобразование внутренней энергии газа в электрическую энергию в генераторе.

В мировой практике накоплен значительный опыт успешной эксплуатации ДГА. Рынок детандеров динамично развивается. Достаточно сказать, что на сегодняшний день в странах Западной Европы, США, Японии и других странах работают более 200 установок различной мощности. Наиболее распространены установки мощностью 100 - 1500 кВт (около 80% общего парка). Эти установки производят известные фирмы: «ABB», «Atlas», «Siemens», «RMG» и др. В зарубежной научно-технической периодической литературе дается высокая оценка эффективности ДГА.

В России первый положительный опыт эксплуатации ДГА на ГРП был получен на ТЭЦ-21 ОАО «Мосэнерго», где установлены два агрегата единичной мощностью по 5 МВт каждый. По данным ТЭЦ-21, удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии на ДГА при применяемой системе подогрева газа составляет около 100 г/кВт-ч. Применение ДГА позволило снизить удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии на ТЭЦ-21 на1.25г/кВт-ч.

Энергетическая эффективность ДГА определяется самим принципом его работы, а именно тем, что составная часть ДГА - детандер - не является тепловой машиной, так как, несмотря на то, что в нем происходит преобразование внутренней энергии в механическую работу, в основе его действия не лежит циклический процесс. Поэтому теплота, используемая для подогрева газа в ДГА, может быть практически полностью преобразована в детандере в механическую работу. В тепловых машинах, к которым относятся паротурбинные и газотурбинные установки тепловых электрических станций, от 60 до 30% энергии, выделяющейся при сжигании топлива, в соответствии со вторым началом термодинамики, должно быть передано холодному источнику [1].

В настоящее время ведутся работы, направленные на создание программы внедрения собственных источников электроснабжения на базе ДГА на объектах ОАО «Газпром».

Необходимо отметить, что применение ДГА на ГРС, принадлежащих ОАО «Газпром», сопровождается трудностями организационного характера — собственная потребность ГРС в электроэнергии очень мала (от 5 до 30 кВт), а мощность, вырабатываемая на ДГА, может достигать нескольких мегаватт (от 0,5 до 10 МВт). Для передачи электроэнергии в сеть необходима установка трансформатора, при этом электроснабжающие компании зачастую отказываются покупать эту электроэнергию даже по минимальной цене.

При применении детандер-генераторного агрегата на КС эта проблема решена просто - вся выработанная на ДГА электроэнергия направляется на электроснабжение собственных потребителей.

Применение ДГА в системе топливного газа газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом при транспортировке природного газа по магистральным газопроводам позволяет значительно снизить количество электроэнергии, закупаемой газокомпрессорной станцией у электроснабжающей компании.

Использование этой электроэнергии для электроснабжения ГПА дает возможность существенно повысить надежность их работы. Актуальность этой задачи обусловлена значительным количеством аварийных ситуаций в электрических сетях. Так, за 1998 — 1999 гг. зарегистрировано 117 случаев нарушения режима электроснабжения только объектов ООО «Тюменьтрансгаз» по причине возникновения аварийных ситуаций в сетях АО «Тюменьэнерго». При этом каждая аварийная остановка ГПА приводит к повышенному расходу электроэнергии и природного газа за счет дополнительных затрат топлива и энергии на запуск агрегатов и работы газотранспортной системы в неноминальных режимах. Так расход газа, сбрасываемого при пуске ГПА, согласно [2] составляет 750 - 1400 нм , при стравливании контура ГПА расход газа составляет от 360 до 1250 нм3 [2].

В настоящее время для поддержания бесперебойности электроснабжения ответственных узлов КС используются дизельные электростанции (ДЭС), сжигающие органическое топливо. Применение ДГА в системе топливного газа позволяет заменить эти установки на новых и дополнить на существующих КС.

Из сказанного выше ясно, что для успешного внедрения детандер-генераторных агрегатов в промышленности России необходим широкий комплекс работ, включающий в себя как научные разработки, так и организацию производства.

Если принять во внимание непрерывное увеличение потребление газа в мире, повышение доли российского газа, продаваемого за рубеж, а, следовательно, рост затрат на его транспортировку, можно прийти к выводу о необходимости внедрения ДГА как на действующих, так и на строящихся газопроводах.

Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что возможности применения ДГА на газоперекачивающих станциях магистральных газопроводов практически не изучены и имеется необходимость оценки электрических мощностей ДГА, которые могут быть получены при внедрении ДГА в газотранспортной промышленности РФ, разработки схем, составления математической модели и получения зависимостей для определения показателей эффективности применения ДГА, установленного в системе топливного газа ГПА. Цель работы;

Целью работы является теоретическое обоснование целесообразности применения детандер-генераторных агрегатов на газоперекачивающих агрега тах компрессорных станций. Для этого поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработать схему установки ДГА в системе топливного газа ГПА с газотурбинным приводом с использованием теплоты отходящих газов ГТУ. Провести анализ работы установки с учетом режимов работы газоперекачивающего оборудования и определить условия работы и типы ГПА, для которых наиболее выгодно применять ДГА.

2. Провести промышленные испытания газоперекачивающего оборудования на действующих газокомпрессорных станциях ОАО «Газпром».

3. Проанализировать и обобщить паспортные и эксплуатационные данные и характеристики ГПА, собранные во время проведения промышленных испытаний ГПА.

4. Проанализировать и обобщить данные об аварийном электропотреблении газоперекачивающих агрегатов.

5. На основе результатов, полученных при обобщении, разработать математическую модель комплекса «ГПА-ДГА» для оценки возможной выработки электроэнергии при установке ДГА на ГПА применяемых в РФ типов с учетом технического состояния ГПА.

6. Определить, для каких типов ГПА и при каких условиях работы оборудования, в случае отключения внешнего электроснабжения, можно полностью или частично поддержать бесперебойную или обеспечить полностью автономную работу газоперекачивающего оборудования за счет применения ДГА.

7. Предложить методы и произвести технико-экономическую и термодинамическую оценку эффективности работы системы «ГПА-ДГА на различных режимах работы оборудования.

8. Определить электрические мощности ДГА, которые могут быть получены при внедрении ДГА на газокомпрессорных станциях ОАО «Газпром».

Подобные работы
Голубков Олег Григорьевич
Повышение эффективности маслоохладителей газоперекачивающих агрегатов магистральных газопроводов
Парамонов Александр Михайлович
Научные основы повышения эффективности работы печных агрегатов
Порозов Сергей Викторович
Повышение тепловой эффективности поверхностей нагрева мощных котельных агрегатов при сжигании шлакующих углей
Жданов Валерий Георгиевич
Повышение надежности и экономичности работы электрооборудования сельскохозяйственных предприятий на основе специализированного автоматизированного рабочего места руководителя электротехнической службы
Куралесин Вячеслав Викторович
Повышение топливной экономичности тягово-приводных агрегатов на малоэнергоемких сельскохозяйственных работах
Синенко Павел Николаевич
Повышение эксплуатационной топливной экономичности тепловозных дизелей путем установки агрегата прогрева
Морозова Екатерина Александровна
Разработка и исследование технологии эмульгирования мазута с целью оптимизации режимов горения в топке для повышения надежности, экономичности и экологической безопасности энергетических котлов
Кривенко Александр Владимирович
Повышение надежности и экономичности электроснабжения горных предприятий с территориально рассредоточенными потребителями электроэнергии
Балдин Сергей Николаевич
Исследование и разработка способов повышения надежности и экономичности газоотводящих трактов мощных энергоблоков ТЭС
Семенюк Анатолий Васильевич
Повышение надежности и экономичности судовых турбинных установок в условиях многокомпонентного рабочего тела

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net