ООО «НПО Мониторинг»

Н.В. Павлов, канд. техн. наук, К.А. Иванов, ООО «НПО Мониторинг»; О.Я. Черемных, канд. техн. наук АО «Уралкриомаш»

В последние годы в России активно ведутся работы по применению сжиженного природного газа (CПГ) в качестве топлива как в промышленности и коммунальном хозяйстве, так и транспортной отрасли. В создаваемых с этой целью комплексах основным компонентом является крупнотоннажная станция ожижения природного газа, размещаемая вблизи магистрального газопровода. СПГ с этой станции доставляется на станции его регазификации. Рассмотрены основные составляющие проекта станции регазификации природного газа, в которой применяется максимально агрегатированное в блоки и модули оборудование.

В проекте предусмотрено использование таких ключевых элементов собственного изготовления, как эффективные атмосферные газификаторы СПГ («НПО Мониторинг») и криогенные контейнеры-цистерны для транспортировки СПГ (АО «Уралкриомаш»).

1. ВВЕДЕНИЕ

Объём мирового товарного производства сжиженного природного газа (СПГ) в 2014 г. году возрос до 10,7 млн. т. К 2040 г. в структуре международной торговли природным газом доля СПГ достигнет 48 % [1, 2].

Доля России на мировом рынке СПГ на сегодняшний день составляет менее 5 %, в то время как по добыче природного газа Россия является мировым лидером. Так, в 2014 г. в стране его было добыто 639 млрд. м³.

В последнее десятилетие в стране активно разворачиваются работы по применению СПГ в качестве топлива как в промышленности и коммунальном хозяйстве, так и транспортной отрасли.

Автономная газификация населенных пунктов и промышленных предприятий, удаленных от существующей трубопроводной газотранспортной системы, — наиболее перспективное применение СПГ внутри страны.

В структуре Газпрома это направление развивает компания «Газпром Газэнергосеть». Первый её пилотный проект — реализация автономной газификации трёх посёлков в Пермском крае: Ильинский, Нерва и Северный Коммунар [3]. Также ведутся переговоры по автономной газификации с использованием СПГ в Томской, Вологодской, Кировской, Новосибирской и др. областях.

Рис. 1. Общий вид станции регазификации СПГ

Основной концепцией пилотного проекта является создание комплекса, включающего станцию ожижения природного газа в точке доступа к магистральному газу, а также сеть станций регазификации внаселенных пунктах и на промышленных объектах, имеющих транспортную доступность к указанной станции ожижения. Обычно удаленность таких объектов не превышает 400 км.

2. СТАНЦИЯ РЕГАЗИФИКАЦИИ СПГ

Используемая компанией «Газпром Газэнергосеть» схема станции регазификации включает в себя несколько стационарных криогенных ёмкостей-хранилищ СПГ, узел заправки, систему атмосферных испарителей и электрический подогреватель, соединенные между собой трубопроводами и арматурой (рис. 1).

Станция на своей территории имеет систему молниезащиты и пожаротушения. Заправка стационарных ёмкостей сжиженным природным газом производится периодически (по мере его расходования) от транспортной криогенной цистерны, доставляющей СПГ со станции ожижения. Такая схема является стандартной при использовании в качестве хранилища СПГ стационарных ёмкостей.

В то же время использование такой схемы станции регазификации приводит как к усложнению объекта, так и к весьма значительному увеличению капитальных затрат на её создание. Это связано с несколькими причинами:

• большим количеством требующихся криогенных ёмкостей для создания сети, включающей станцию ожижения и станции регазификации СПГ, так как кроме стационарных ёмкостей необходимо иметь ещё для доставки СПГ цистерны-полуприцепы;
• существенными затратами на строительные работы по созданию станций регазификации, обусловленные необходимостью больших площадок для размещения станции, сооружением объёмных фундаментов для стационарных ёмкостей;
• значительными сбросами природного газа в атмосферу в процессе заправки стационарных ёмкостей от передвижного заправщика, что сказывается на безопасности объекта.

«НПО Мониторинг» разработан проект станции регазификации природного газа с использованием оборудования максимально агрегатированного в блоки и модули. Станция регазификации включает в себя:

1. Две контейнер-цистерны типа КЦМ 40/09 производства АО «Уралкриомаш» (рис. 2). Каждая цистерна с объёмом 40м3 предназначена для перевозки и выдачи потребителю сжиженного природного газа. Контейнер-цистерна имеет сертификат морского регистра.

Рис. 2. Контейнер-цистерна типа КЦМ 40/09

Конструктивно выполнена в габаритах 40-футового контейнера. Основные её характеристики указаны в таблице. В цистерне применены материалы, которые подходят, во-первых, для изготовления транспортируемых и существенно нагруженных конструкций, во-вторых, для работы в условиях криогенных температур и превышающих атмосферное рабо-чих давлений CПГ. Так, для сосуда выбрана корозионностойкая сталь 08Х18Н10Т (ГОСТ 5632); для оболочки — низколегированная сталь 09Г2С-14 (ГОСТ 19281); для трубопроводов и арматуры — коррозионностойкая сталь 12Х18Н10Т. Цистерна транспортируется полуприцепом – контейнеровозом. На площадке контейнер-цистерна может оставаться на полуприцепе или сниматься с прицепа специальными гидравлическими подъемниками. В рабочем режиме сжиженный природный газ выдаётся из одной контейнер-цистерны, в то время, как вторая находится на заправке на станции ожижения или в режиме ожидания.

2. Два узла подключения контейнер-цистерн, включающих в себя необходимую предохранительную и запорную арматуру, в том числе и автоматическую (рис. 3). Каждый узел выполняет функцию соединения контейнера-цистерны с последующим блоком испарителей, автоматического переключения контейнера-цистерны, а также функцию продувки и дегазации соединительного трубопровода.

Рис. 3. Узел подключения контейнера-цистерны

Характеристики контейнера-цистерны КЦМ 40/09 для сжиженного природного газа (СПГ):

3. Блок атмосферных испарителей (рис. 4) производства НПО «Мониторинг» предназначен для газификации СПГ и выдачи газа с заданными технологическими параметрами. Для этого блок имеет два переключающихся атмосферных испарителя, электрический догреватель природного газа, необходимую автоматическую и ручную запорную, предохранительную арматуру, датчики температуры и давления. Работает блок испарителей в автоматическом режиме по программе, заданной блоком управления. Конструктивно блок выполнен на несущей раме с посадочными размерами стандартного 20-футового контейнера.

Рис. 4. Блок атмосферных испарителей

4. Блок-контейнер типа «Север» (рис. 5) с размещенной в нем системой автоматики для управления станцией регазификации СПГ с возможностью передачи данных на центральный пост (вероятно, на станцию ожижения природного газа). Управление при необходимости может осуществляться с центрального поста. Блок-контейнер выполнен в габаритах стандартного 20-футового контейнера.

Рис. 5. Блок-контейнер типа «Север»

5. Рампа разрядная и два моноблока с азотом для обеспечения подачи инертного газа для подготовки трубопроводов и для управления приводами арматуры.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование вышеуказанного оборудования позволяет создать станцию регазификации в кратчайшие сроки путём соединения составляющих её блоков и модулей трубопроводами и сигнальными кабелями КИПиА.

Предлагаемое построение станции даёт возможность:

1. Существенно снизить затраты на капитальное строительство ввиду отсутствия глубоких, сложных фундаментов и минимизации площади застройки.
2. Кардинально повысить условия безопасности на объекте из-за отсутствия процесса слива СПГ. Подготовка ёмкостей и их заправка производятся на территории установки ожижения. На объекте выполняется лишь подсоединение ёмкостей к узлам подключения гибкими шлангами и их продувка инертным газом для удаления кислорода воздуха.
3. Значительно снизить выбросы газа в атмосферу, так как в узлах подключения продуваемые объёмы полостей минимизированы до уровня нескольких литров.
4. Существенно уменьшить время обслуживания оборудования оператором на площадке в связи с отсутствием процесса заправки.
5. Упростить процедуру легализации объекта ввиду того, что используемые контейнер-цистерны не требуют регистрации в органах ФСЭТАН.

На рис. 6 показано, как будет выглядеть площадка станции регазификации СПГ с размещенным на ней оборудованием. Габариты площадки в большей степени определяются действующими нормами по удалению операторной и свечи рассеивания от резервуаров.

Рис. 6. Площадка станции регазификации СПГ

С учётом зимних условий эксплуатации объекта и отсутствием обслуживающего персонала на площадке зону размещения оборудования объекта целесообразно разместить под навесом.

Производительность станции регазификации — до 500 нм³/ч. Время непрерывной работы одной ёмкости с максимальной производительностью — 48 ч.

Без изменения габаритных характеристик и состава оборудования производительность станции может быть повышена вдвое. Целесообразность дальнейшего увеличения производительности локальных станций регазификации определяется не объёмом хранимого СПГ, а объёмом транспортного средства для его перевозки и удалённостью объекта от станции ожижения. По нашей оценке, доставка СПГ на объект чаще одного раза в день нерациональна.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лихачёв М.В. Комплексное развитие рынка газомоторного топлива в России// Gas World Poссия и СНГ. — 2015. — № 44. — С. 42–43.
2. Выгон Г., Белова М. Развитие мирового рынка CПГ: вызовы и возможности для России. — Сколково: Энергетический центр Московской школы управления, 2013. — 50 с. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.pro-gas.ru.
3. Манилкин И.Г. Будущее Газпрома за сжиженным природным газом// Gas World Россия и СНГ. — 2014. — № 35. — С. 36.

 Читать статью в формате pdf