Спосіб будівництва магістральних газопроводів при використанні когенераційних технологій

Спосіб будівництва магістральних газопрово дів при використанні когенерацшних технологій, що включає вибір траси, укладку трубопроводу в траншею, будівництво компресорних станцій та розміщення в них газоперекачувального обладнання, який відрізняється тим, що одна або декілька компресорних станцій газопроводу будуються з газотурбінним приводом і в інфраструктурі кожної із цих компресорних станцій будується парогазова установка, яка як додаткове джерело енергії використовує теплоту викидів газотурбінної компресорної станції, а усі ІНШІ компресорні станції газопроводу будуються з електроприводом нагнітачів газу і забезпечуються електроенергією від парогазової установки Передбачуваний винахід відноситься до газової промисловості, зокрема до будівництва системи транспорту природного газу по магістральним газопроводам Відомим Є спосіб будівництва магістральних трубопроводів (див "Справочник по проектированию магистральных трубопроводов", під ред А К Дерцакяна, Л-д , Недра, 1977р , 519с) що включає вибір траси трубопроводу, укладу трубопроводів у грунт, будівництво на визначеній відстані одна від одної компресорних станцій та інших інженерних споруд і монтаж необхідного енергетичного обладнання для перекачки газу На компресорних станціях для перекачки газу встановлюються газоперекачувальні агрегати, які в більшості мають в якості приводу газотурбінні установки Це пояснюється в першу чергу стабільною наявністю енергоносіїв ( паливного газу) для їх роботи, що необхідно для надійності газотранспортної системи Але цей фактор є і істотним недоліком цього способу будівництва, оскільки для перекачки газу газоперекачувальні агрегати споживають значні обсяги паливного газу (для умов газотранспортної системи України ці обсяги складають біля 7,5 млрд м3 природного газу) стор 38-40), згідно якому з метою зменшення витрати паливного газу використовують на компресорних станціях електропривідні компресори Але для виробництва електроенергії на електростанціях, яка споживається цими електропривідними компресорами, витрачається майже така ж КІЛЬКІСТЬ умовного палива, а ще необхідно враховувати втрати енергії в електромережах при транспортуванні, труднощі в енергопостачанні в ПІКОВІ години та зимовий період, а інколи і необхідність передоплати електроенергії, що споживається Зазначені умови є недоліками цього способу, що значно впливає на його ефективність Найбільш близьким технічним рішенням до винаходу, що заявляється є спосіб будівництва магістральних газопроводів наведений в патенті на винахід (див деклараційний патент на винахід, 31318А, 6E02F5/18, F01K23/00, 29 03 2000 Бюл №2 ), який розраховано на прокладку нового газопроводу в безпосередній близькості від діючих газопроводів, при цьому газоперекачувальні агрегати нових компресорних станцій забезпечують електричним приводом, а як джерело енергії для них використовують теплоту вихлопних газів газотурбінних приводів, що встановлені на компресорних станціях діючих магістральних газопроводів, для чого їхні газотурбінні установки попередньо переобладнують в комбіновані енергетичні установки, які в змозі одночасно виробляти механічну, Відомим Є спосіб будівництва магістральних газопроводів (див Ю С Осередько, В Ф Курочкин "Комбинированный привод компрессорных станций", — Газовая промышленность, 1988, №1, (О 62140 глобальну зміну клімату і Кютського Протоколу до цієї Рамкової Конвенції ООН Приклад економічної ефективності будівництва газопроводу згідно запропонованого способу Порівнюються два варіанти будівництва газопроводу 1 Варіант Будівництво магістрального газопроводу з газоперекачувальними агрегатами з газотурбінним приводом 2 Варіант Будівництво магістрального газопроводу при використанні когенераційних технологій, згідно запропонованого способу ВИХІДНІ дані Довжина газопроводу - 1000км , КІЛЬКІСТЬ компресорних станцій - 10 одиниць, продук3 тивність газопроводу - 25 0млрд м в рік, КІЛЬКІСТЬ та потужність компресорів на компресорних станціях з газотурбінним приводом - 7х10МВт (з них постійно в роботі 5 одиниць) , з електроприводом 6x1 ОМ Вт (з них постійно в роботі 5 одиниць) перспективна ціна газу - 100 дол США за 1000м природного газу, орієнтовні питомі витрати паливного газу при роботі газотурбінних приводів 3,75млн м3 рік/ МВт задіяної потужності Рішення Витрати по варіанту 1 1 1 Витрати паливного газу на привід газоперекачувальних агрегатів, при задіяній потужності 500МВт дорівнюють - 500МВт х 3,75=1,875млрд м3 в рік 1 2 Ціна витраченого паливного газу 187,5млн дол США 1 3 Вартість будівництва 10 компресорних станцій - 0,05млрд дол США х 10=0,5млрд дол Усі ІНШІ компресорні станції газопроводу буСША дуються з електроприводом нагнітачів газу і забезпечуються електроенергією, яка постачається Витрати по варіанту 2 по електромережам від парогазової установки 21 Потужність парогазової установки 600МВт При цьому потужність генераторів електричної енергії парогазової установки розраховують із 2 2 Витрати природного газу для роботи комумови покриття потужностей для перекачки газу пресорної станції з газотурбінним приводом та компресорними станціями з електроприводом виробництва електричної енергії на паро газовій плюс забезпечення інших можливих споживачів установці - 50МВт х 3,75+600МВт х 8640 год х 3 3 електроенергії, з врахуванням витрат на транс0,210 т у пхЮ /0,7х1 16=1,527млрд м в рік портування в електричних мережах 2 3 Ціна витраченого газу - 152,7млн дол США Перевага способу що пропонується полягає в економії палива яке витрачається при виробництві 2 4 Вартість будівництва компресорної станції електроенергії на парогазовій установці по з газотурбінним приводом - 0,05млрд дол США відношенню до його виробництва на електро2 5 Вартість будівництва 9 компресорних станціях Якщо при виробництві електроенергії на станцій з електроприводом - 0,04млрд дол СШАх електростанціях та и транспортуванні по електро9=0,36млрд дол США мережам витрачається біля 365-410 г у п на 2 6 Вартість будівництва паро газової уста1 кВт год, то згідно запропонованому способу виновки при ЦІНІ 500 дол США/кВт встановленої поробництва та постачання електроенергії ці витрати тужності - бООМВтх 103 х 500=0,Змлрд дол США складають біля 180-240 г у п на 1 кВт год Також 2 7 Вартість будівництва по п 2 4 -2 6 - 0,71 з'являється можливість використовувати теплову млрд дол США енергію, яку виробляє при своїй роботі парогазова 2 8 Зменшення витрат по варіанту 2 на викоустановка, виключаючи при цьому будівництво ристаний природний газ - 187,5 - 152,7=34,8млн теплогенеруючих установок в інфраструктурі комдол США в рік пресорних станцій газопроводу з газотурбінним 2 9 Вартість зекономленого природного газу приводом Будівництво магістрального газопровопо варіанту 2 за 20 років - 34,8млн дол США х ду згідно запропонованого способу, за рахунок 20=0,7млрд дол США впровадження електропривідних компресорних 2 10 Вартість виробленої теплової енергії при станцій, дозволяє також знизити експлуатаційні тепловій потужності 20% від потужності парогазовитрати на обслуговування станцій та ШКІДЛИВІ вої установки складає в рік 0,2 х 600МВт х викиди СОг в навколишнє середовище, що 8640год х 0,86 х 13,0 дол США=11,6 млн дол відповідає рішенням Рамкової Конвенції ООН про США і за 20 років дорівнює - 0,23млрд дол США теплову та елеісгричну енергію Реалізація цього способу дозволяє скоротити обсяги природного газу, які були би потрібні для транспортування по новому газопроводу, у розмірі рівному біля половини об'єму газу, котрий транспортується газопроводом, компресорні станції якого переобладнані для виробки механічної, теплової та електричної енергії Недоліком зазначеного способу є те, що він орієнтований на будівництво нового газопроводу в існуючих газотранспортних коридорах в безпосередній близькості від уже діючих газопроводів В основу запропонованого винаходу поставлено завдання створення способу будівництва магістральних газопроводів при його вільному трасуванню, автономному забезпеченню енергоносіями та їх ефективному споживанню Поставлене завдання вирішується тим, що в способі будівництва магістральних газопроводів при використанні когенераційних технологій, при вільному прокладанні магістрального газопроводу, розміщення компресорних станцій ведеться наступним чином Одна або декілька компресорних станцій газопроводу будується з газотурбінним приводом, які використовують при роботі паливний газ В інфраструктурі цих компресорних станцій будуються парогазові установки, які як додаткове джерело енергії використовують теплоту викидів газотурбінної компресорної станції Парова турбіна парогазової установки передбачається на використання пару від двох котлів - від котла утилізатора тепла викидів газових турбін компресорної станції та від котла парогазової установки 62140 2 11 Зменшення річних експлуатаційних витрат по варіанту 2 на 50%, що в грошевому еквіваленті складає 10млн дол США і за 20 років дорівнює - 0,2млрд дол США 2 12 Зменшення викидів СОг по варіанту 2 на 750тис т в рік, що при ЦІНІ ВИКИДІВ 20 дол США за тону складає 15млн дол США в рік і за 20 років дорівнює - 0,3млрд дол США 2 13 Сума економічної переваги за рахунок експлуатаційних витрат по варіанту 2 по п 2 9 2 12 дорівнює - 1,43млрд дол США 2 14 Збільшення вартості будівництва по варіанту 2 складає - 0,71 - 0,5=0,21 млрд дол США Комп'ютерна верстка А Крулевський 2 15 Загальна економічна ефективність за 20 річний період експлуатації варіанта 2 складає 1,43 - 0,21=1,22млрд дол США, а середня річна економічна ефективність - 61,0млн дол США Наведені матеріали та розрахунки свідчать про технічну можливість і економічну ефективність запропонованого способу будівництва магістральних газопроводів при використанні когенераційних технологій в зрівнянні з нині існуючими способами будівництва магістральних газопроводів і можуть бути застосовані, як при будівництві нових магістральних газопроводів, так і при їх реконструкції Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119