Перспективы развития автономного газоснабжения

Сжиженный природный газ (СПГ) признается энергетиками одним из наиболее перспективных видов топлива. Динамика роста мирового рынка СПГ составляет примерно 7% в год и, по прогнозам специалистов к 2010 году объем рынка составит порядка 150 млн м3. Лидирующие позиции в потреблении сжиженного природного газа занимают США и страны Западной Европы. Россия пока в этих списках не значится, хотя с началом нового тысячелетия интерес к использованию СПГ постоянно растет.

СПГ является криогенной жидкостью, которая хранится под небольшим избыточным давлением при температуре около 112 К (-161 °C) в емкости с теплоизоляцией. По химическому составу представляющая собой многокомпонентную смесь углеводородов ряда С1-С8, азота N2 и двуокиси углерода СО2 с преобладающим содержанием метана - СН4. Сжиженный природный газ прозрачен, не имеет цвета и запаха. При атмосферном давлении температура кипения СПГ около -161.45 °C (111.7 К). При ожижении объем природного газа уменьшается более чем в 600 раз, что эквивалентно сжатию газа до давления 60 МПа.

Осознанная необходимость

Природный газ уже получил титул топлива XXI века, поскольку его запасы по сравнению с запасами нефти достаточно велики, и 40% из них находится в месторождениях на территории России. Однако практически все новые газовые месторождения расположены в районах, чья географическая удаленность от мест потребления газового топлива делает нецелесообразным строительство магистральных трубопроводов, – Штокмановское месторождение на шельфе Баренцева моря, месторождения Ямала, Обско-Тазовской губы и острова Сахалин. Поэтому все большее внимание специалисты уделяют возможностям производства сжиженного природного газа.

Начало применения СПГ в нашей стране относится к 50-м годам прошлого века, именно тогда впервые был предпринят опыт применения жидкого метана для газоснабжения сельских районов и топлива для автомобильного и железнодорожного транспорта. Впоследствии интерес к СПГ заметно снизился, сначала из-за открытия месторождения природного газа в Западной Сибири и строительства магистральных газопроводов, а затем из-за сложной экономической ситуации конца 80-х и 90-х годов. В новом тысячелетии СПГ постепенно становится интересен энергетикам.

Главным плюсом СПГ по сравнению с сетевым природным газом является его географическая адаптивность, главными минусами – технологическая сложность процессинга, а также вдвое более высокая стоимость как производства, так и реализации конечному потребителю. Но, несмотря на это, применение СПГ в удаленных от магистральных газопроводов районах экономически более целесообразно, чем прокладка новых.

Перспективы развития

Существует два основных направления в производстве сжиженного природного газа, оба из которых в ближайшем будущем планируется развивать.

Во-первых, это производство в промышленных объемах, ориентированное в большей степени на внешний, а не на внутренний рынок. Так, ОАО «Газпром» и Совкомфлот планируют к 2009 году запустить в эксплуатацию первую очередь завода по производству СПГ, предназначенного на экспорт в Великобританию, в Ленинградской области. Этот проект, оцененный в $1,3 млрд призван стать логическим продолжением строительства Северо-Европейского газопровода. Кроме того, в стадии реализации находится проект строительства первого в России и крупнейшего в мире завода по производству СПГ на острове Сахалин.

Вторым направлением развития – уже внутреннего рынка СПГ является малотоннажное производство на автомобильных газонаполнительных компрессорных и газораспределительных станциях (АГНКС и ГРС) и мини-заводах. Сжиженный метан, получаемый на АГНКС и ГРС дороже, получаемого на крупных производствах, но дешевле нефтяных аналогов автономного энергоснабжения – мазута и дизельного топлива. По данным петербургского дочернего предприятия Газпрома ЗАО «Криогаз» стоимость производства 1 Гкал сжиженного природного газа составляет 728 рублей, тогда как при использовании мазута М100 она составит уже 959 рублей, дизельного топлива – уже 1987 рублей. Примерно в такой же пропорции растет и цена для потребителя – 7700, 8000 и 18000 рублей за тонну соответственно.

На сегодняшний день наиболее инфраструктурно «продвинутым» регионом по малотоннажному производству СПГ является Ленинградская область, где построено уже три мини-завода.

Технологии производства

В России применяется несколько технологий производства сжиженного природного газа. По заказу ООО «Лентрансгаз» в ОАО «Криогенмаш» на базе накопленного опыта по внедрению детандер-компрессорных агрегатов была разработана технология сжижения природного газа с использованием энергии перепада давления газа на ГРС.

Установка сжижения природного газа состоит из блока теплообменников вымораживателей, системы охлаждения компримированного газа, блока сжижения, двухступенчатого турбодетандер-компрессорного агрегата, автоматизированной системы контроля и управления работой установки (АСКУ), арматуры, в том числе управляемой, и КИП.

Как правило, в последнее время для комплексной очистки газа от влаги, углекислого газа и тяжелых углеводородов используют адсорбционный способ глубокой очистки газа на молекулярных ситах.

Для регенерации используется очищенный нагретый газ, что связано с дополнительными затратами энергии и часто – отвлечением части очищенного газа на нагрев и охлаждение адсорбента. При этом производительность блока адсорбционной очистки снижается из-за количества газа, направляемого на регенерацию. Это количество иногда может составлять более 20% от расхода газа, подаваемого на блок очистки.

В разработанной ОАО «Криогенмаш» установке по сжижению природного газа в связи с достаточно высокой чистотой природного газа (содержание СО2 не более 400 ррm) предусматривается только осушка газа, которую с целью снижения стоимости оборудования предусмотрено проводить способом вымораживания влаги.

ЗАО «Криогаз» отработаны технологии производства сжиженного природного газа, основанные на использовании перепада давления и применении внешних холодильных циклов. На базе этих технологий создано газовое оборудование и производственные комплексы, предназначенные для эксплуатации на газораспределительных станциях магистральных газопроводов, автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях и любых объектах газовой промышленности имеющих источники газа высокого давления. Установка для организации производства и отгрузки сжиженного природного газа на автогазонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС) работает по дроссельному циклу высокого давления с предварительным охлаждением природного газа с помощью фреоновой холодильной машины.

Схема сжижения газа такова: газ высокого давления с выхода компрессора автогазонаполнительной компрессорной станции, проходит теплообменник рекуператор и поступает во фреоновый теплообенник-испаритель.В теплообеннике-испарителе происходит охлаждение газа прямого потока высокого давления за счет испарения жидкого фреона. Холодильная машина обеспечивает подачу жидкого фреона в теплообменник-испаритель и откачку образующихся при кипении фреоновых паров.

Проходя теплообменник рекуператор, газ высокого давления продолжает охлаждаться.

После теплообменника рекуператора осуществляется дросселирование газа высокого давления и его частичное сжижение. Парожидкостная смесь поступает в систему хранения, где происходит сепарация образующейся парожидкостной смеси. Сжиженный природный газ остается в системе хранения, а холодный газ низкого давления выводится из системы хранения в теплообменники рекуператоры. Выходя из теплообменника рекуператора газ низкого давления поступает на компрессор АГНКС и сжимается до высокого давления. Применение данной технологии обеспечивает производительность 3700 нм3 в час.

Эффективность установок по сжижению магистрального природного газа может быть существенно повышена за счет применения технологий с использованием криогенных газовых машин (КГМ), работающих по циклу Стирлинга. При использовании КГМ Стирлинга сжижение осуществляется при постоянном давлении за счет работы рефрижератора и отвода теплоты от сжижаемого газа. Таким образом, процесс основан целиком на внешнем охлаждении, при этом влага, CO2 и другие примеси вымораживаются на стенках устройства (вымораживателя) в конденсаторе КГМ, что позволяет не применять дорогостоящие системы предварительной очистки газа. Особенностью КГМ Стирлинга является возможность сжижения 100 % подаваемого газа как высокого, так и низкого давления.

В общем случае к технологиям сжижения магистрального природного газа предъявляются следующие требования: компактность оборудования; простота эксплуатации; высокий коэффициент сжижения; низкое энергопотребление и т. д. В конечном счете выбор технических решений и принципиальных схем установок по производству СПГ для мини-заводов должен проводиться на основе комплексного технико-экономического анализа, учитывающего все особенности и условия осуществления проекта.

Жилищная газификация

Сжиженный природный газ, как правило, ассоциируется, скорее, с топливом, нежели с энергоносителем. Не исключено, что в недалеком будущем может начаться бум применения СПГ для газификации объектов индивидуального жилищного строительства.

В последние годы, особенно в связи с началом реализации национального проекта «Доступное и комфортное жилье – гражданам России», в секторе индивидуального жилищного строительства наблюдается серьезные темпы роста. Так, по данным Росстата, за прошлый год в среднем по России рост составил 39,5%, наиболее бурно ИЖС развивается в Южном федеральном округе – здесь этот показатель достиг 66% за 2006 год. Любопытный факт – именно ЮФО занимает первое место в России по уровню газификации (на втором месте - Приволжский федеральный округ). Таким образом, связь между развитием газовой инженерной инфраструктуры региона и ростом объемов индивидуального жилищного строительства налицо.

В настоящее время уровень газификации российских регионов составляет немногим более 50%. Наименее газифицированными являются Уральский и Сибирский федеральные округа. Даже если обещания главы ОАО «Газпром» Алексея Миллера к 2008 году довести уровень газификации до 65% осуществятся в полной мере, в стране существует необходимость развивать альтернативные виды газоснабжения населенных пунктов. Использование сжиженного природного газа (СПГ) в качестве топлива для получения тепла и электроэнергии позволяет газифицировать населенные пункты, удаленные от существующих газопроводов. По подсчетам экспертов, таким образом можно обеспечить газом до 50% поселков, нуждающихся в газификации.

Региональные власти готовы применять СПГ для газификации населенных пунктов. Так, губернатор Нижегородской области Валерий Шанцев поручил региональному министерству топливно-энергетического комплекса в течение первого полугодия 2007 года разработать программу по обеспечению всех населенных пунктов Нижегородской области централизованным теплоснабжением. «Цель программы, чтобы ни в одном поселке не использовались дрова для отопления жилья и приготовления пищи», - подчеркнул Валерий Шанцев. Он отметил, что программа должна предусматривать как использование традиционных видов топлива, так и альтернативных - из сжиженного газа.

Программа использования СПГ существует на Урале, в Сибири, в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, где наиболее показательным примером применения СПГ является газификация города Луга и ряда объектов в Приозерском районе.

Специалисты не сомневаются в перспективности использования СПГ в России. Однако для того, чтобы объемы потребления на внутреннем рынке могли вырасти, необходима разработка программ развития газовой отрасли как на региональном, так и на федеральном уровне, разработка современной нормативной базы для применения СПГ.

29 Apr 2007