Решение проблемы бесперебойного топливообеспечения систем, работающих на природном газе

«Propane-Air» новые технологи. Системы теплоснабжения и роль резервного топлива в них.

При рассмотрении вопроса проектирования газификации и энергетического объекта, а именно при проектировании теплоснабжающей системы промышленного предприятия, одним из ключевых вопросов является надежность снабжения топливом. Данному вопросу нельзя не уделить отдельное внимание, если речь идет о производстве с непрерывным циклом, потому что при малейших перебоях поставки топлива могут возникнуть большие экономические потери.

Одной из типовых проблем потребителей природного газа, использующего его как основной вид топлива, является прекращение подачи топлива, вызванное падением давления в трубопроводе (при повышенной нагрузке потребления) или авария на магистральной линии. Зарубежные пользователи сталкиваются еще и с проблемой сезонного изменения цен на газ. Это приводит к отказу многих промышленных потребителей от использования природного газа во время пиков сезонного потребления.

В подобных случаях, для обеспечения бесперебойной работы систем энергоснабжения, необходимо обеспечить альтернативный вариант топлива. Многие страны Западной Европы, США, Канада на сегодня уже имеют достаточно большой опыт в разработке и использовании резервных вариантов энергообеспечения, и поиска альтернативных видов топлива. Среди прочих вариантов «запасного» топлива в замену природному газу, самым эффективным и широко применяемым, является использование пропан-воздушных смесей (Propane-Air).

Использование сжиженного газа в роли резервнго топлива. Пропан в смеси с воздухом и его приимущества использования

Сжиженный углеводородный газ (СУГ), пропан или пропан-бутан, исходя из ряда факторов целесообразно применять в качестве резервного топлива для газоснабжения. Одними из преимуществ этого вида топлива является его экономическая стабильность (цены не так сильно колеблятся в связи с сезонным использованием), экологичность, а также удобство хранения и транспортировки.

Единственным недостатком пропан-бутана, как резервного топлива, являются его физико-химическим свойствам отличающиеся от природного газа, что с технической точки зрения не позволяет перевести «напрямую» на использование СУГ предприятие оборудованное и ориентированное на использования природного газа. Хотя данная проблема, уже имеет технологическое решение. Смесь пропана с воздухом, дает ему свойства, практически аналогичные природному газу. Состав смеси в процентном соотношении выглядит примерно так –43% воздуха и 57% пропана.

Подобную смесь уже называют «искусственным природным газом» (synthetic natural gas, SNG). Пропан-воздушная смесь, благодаря своим характеристикам, может быть использована вместо природного газа, без замен или каких либо доработок в газовом оборудовании, и это самое главное преимущество, данного вида резервного топлива.

Пропано-воздушные установки. Системы «Propane-Air», основные принципы построения

Технологическая схема системы резервного обеспечения топлива, использующая технологию «Propane-Air», состоит из таких компонентов:

  • газовый резервуар (как правило подземное хранилище СУГ);
  • насос подачи СУГ;
  • испаритель (установка перевода СУГ из жидкого состояния в газовое);
  • компрессор (предназначен для подачи воздуха смесительным установкам);
  • смесительная установка (propane-air mixer).

Использование установки «propane-air mixer» позволяет обойтись без перевода оборудования на другой вид топлива, и избежать затрат связанных с простоем. Большая производительность подобных систем и спектр применения, ограничивается только доступом к пропан-бутану, и спецификой определенных производственных процессов, не позволяющих использовать газ с примесями азота.

Широкое применение и популярность не только среди промышленных потребителей, но и в сельскохозяйственной, социальной и коммерческой сфере, технологии «Propane-Air», обусловлено вышеперечисленными причинами. Ассортимент зарубежных фирм-производителей выпускающих испарительные, смесительные и комбинированные установки, достаточно велик. Все они различаются исполнением, производительностью, принципом функционирования, а также системами безопасности и контроля. Но есть несколько основных принципов технологии получения смеси пропана с воздухом. Самыми распространенными, являются смесительные установки использующие принцип трубок Вентури (venturi mixers), в таких установках используют атмосферный или сжатый воздух. В случае со сжатым воздухом в комплект системы входит компрессор.

Для выбора конфигурации оборудования системы «Propane-Air» следует определить основные факторы использования, обратив внимание на следующие:

  • производительность установки (необходимый вам объем пропано-воздушной смеси);
  • давление газа в трубопроводе (если необходимо высокое давление, следует использовать установку, работающую на сжатом воздухе);
  • вид используемого СУГ (пропан или пропан-бутан);
  • общее назначение системы (использование для запуска, аварийное обеспечение, покрытие нагрузок, или как частичный заменитель основного топлива);
  • «масштабируемость» (проект позволяющий наращивание мощности системы) – наиболее удачны в этом смысле системы, использующие установки модульного типа.

Большое количество производителей предлагают «vaporizer-mixer», вариант объединяющий в себе испаритель СУГ и смесительную установку. Это предложение сочетает в себе целый набор преимуществ: модульность, надежность и компактность, высокий КПД. А возможности адаптации к нуждам потребителя, обеспечивают удобство эксплуатации и популярность этих установок в качестве технического решения предназначенного для систем малой мощности.

Резервное топливоснабжение по технологии «Propane-Air» и его экономические аспекты.

Установка и эксплуатация систем «Propane-Air», расчет затрат и выгоды от ее использования, не маловажная частью этого проекта. Получаемые результаты будут зависеть от ряда аспектов, как внутренних: масштаб системы, специфика потребления, так и от внешних. Главным и очевидным среди которых будет является изменение цен на природный газ и пропанобутановые смеси.

Затраты на приобретение и установку систем «Propane-Air», варьируются в достаточно широком диапазоне. Исходя из данных зарубежных компаний, производящих подобное оборудование, сумма необходимая для проектирования и установки этой системы, может стартовать примерно от 10 тыс. долл. (системы малой мощности), и достигать 250 тыс. долл. (мощные системы для крупных предприятий, с хранилищами большого объема). Естественно усложнения требующие нестандартных решений, связанные с размещение объектов, будут только увеличивать затратные статьи.

Выгоды, которые потребитель может получить от использования системы «Propane-Air», также будут сугубо индивидуальны. Схема расчета, определяется возможным назначением системы вторичного обеспечения топливом и теми задачами, которые эта система будет решать. Крупное промышленное предприятие, установившее систему для аварийного обеспечения топливом, по ряду оценок, компенсирует свои капитальные вложения в установку, за несколько дней работы в аварийном режиме, так как простой производства в случае отключения подачи природного газа, превышает уровень затрат на проектирование и установку подобного оборудования.

За рубежом, промышленные гиганты переходят на пропан-воздушную смесь для компенсации избыточных потребностей газа (превышение контрактных объемов поставок газа). Подобная функция использования резервного топлива называется «peak-shaving». Мировая практика контрактов, заключаемых поставщиками газа и газового оборудования с предприятиями, в одной из своих статей предусматривает полное отключение потребителя от сетей, в период вынужденного интенсивного потребления газа населением. В такие периоды и предназначено использовать резервное газовое топливо, при этом в остальной период газ будет поставляется по льготным ценам. По различным расчетам, такие схемы эксплуатации позволяют экономить до 30% общих затрат на топливо.

Российские перспективы «Propane-Air».

Актуальная и получившая широкое распространение от стран Ближнего Востока до северных регионов на сегодня тема, использования систем резервного обеспечения топливом, на основе пропан-бутана и пропанововоздушных смесей, в альтернативу природному газу, уже с успехом применяется по всему миру. Сейчас при изготовлении подобного оборудования используются современные технологии и материалы, что повышает его надежность и позволяет использование в различных климатических условиях.

Опыт, полученный мировыми компаниями в производстве оборудования систем «Propane-Air», в выборе проектных решений, легко адаптируемых к условиям конкретного потребителя, отражается в постоянно растущем спросе на подобные системы, и не удивительно, что ежегодно происходит завоевание ими новых рынков. В настоящее время системы «Propane-Air» продвигаются, и интенсивно захватывают китайский рынок.

К сожалению эти технологии, в России еще не получили распространения, и это притом, что природный газ широко используется в нашей стране в качестве основного вида топлива. Занимая первое место по потреблению газа, большинство предприятий не уделяет внимание вопросу о его альтернативной замене в случаях возможных перебоев или аварий. Конечно в последние годы ситуация начала меняться и в России, потребители природного газа промышленного масштаба, начали сознавать важность решения возникающей проблемы с поиском резервного топлива. На это повлияли следующие факторы:

  • Увеличение потребления газа, неизбежно ведет к росту цен на него уже в ближайшие годы; в связи с этим также возрастает возможность возникновения избыточной нагрузки на систему газоснабжения.
  • Плохое состояние магистралей газопровода и газораспределительных станций в России (многие участки уже сильно изношены), а увеличение потребления повышает нагрузку, и как следствие увеличивается вероятность аварий.

Только эти признаки, создают предпосылки для внедрения систем резервного обеспечения топлива, основанных на современных разработках в этой области (таких, как пропанобутановые системы).

Поскольку данная тенденция в России наблюдается недавно, то проекты, основанные на пропан-бутановых резервных система снабжения, пока малочисленны. Своеобразная «инертность» в данном вопросе, связана со сложившимся за долгие годы представлением о доступности природного газа и гарантированной надежности работы системы газоснабжения. Этот фактор весьма специфичен для России, поэтому какой-то общей тенденции к внедрению новых технологий в промышленности, не проявляется. Как отмечает ряд источников, во многих случаях проявляется непроинформированность заказчиков какого либо энергопроекта о новых современных подходах к решению проблем резервного обеспечения топлива, что естественно не только не решает а порой и создает новые проблемы связанные с экономической эффективностью. Основным мотивом выбора устаревших решений (использование в качестве резервного топлива мазута), является желание снизить затраты при строительстве объекта, а издержки возникающие при эксплуатации подобных систем не берутся в расчет.

Еще одним немаловажным фактором, сдерживающим развитие и применение подобных технологий и систем на пропан-бутане в виде основного или резервного источника энергии для промышленных объектов, является слабо сформированный внутренний рынок СУГ. В настоящий момент потребители сильно зависимы от региональных поставщиков, а объемы поставок СУГ ограниченны.

Применение накопленного мирового опыта в области эксплуатации систем резервного энергетического обеспечения, базирующегося на современных технологиях включающих и «Propane-Air», как рационального решения, обязательно приведет к росту популярности этих систем в нашей стране и увеличит спрос на данные виды топлива. Как следствие, это послужит эффективным стимулом к развитию индустрии и внутренних рынков СУГ в России.

25 Feb 2007