Решения на сложных видах топлива

Попутный нефтяной газ — это газ, растворенный в нефти, и выделяющийся из неё при сепарации. Несмотря на кажущееся обилие вариантов утилизации ПНГ, реально на небольшом удаленном месторождении рассматриваются лишь следующие:

• подготовка газа и подача его с использованием компрессорных станций в магистральный газопровод;
• выработка тепловой и электрической энергии с использованием газопоршневых или газотурбинных агрегатов;
• комбинированный вариант: выработка тепловой и электроэнергии на месторождении для обеспечения собственных нужд и транспорт излишков газа потребителю.

При анализе технико-экономических показателей различных вариантов важно учитывать капитальные вложения, эксплуатационные затраты и другие показатели с учетом всего срока эксплуатации месторождения.

Производство электроэнергии — один из наиболее эффективных способов утилизации ПНГ. Этот вариант позволяет не только хотя бы частично решить проблему утилизации газа, но и вернуть вложенные в проект деньги, получив при этом прибыль за счет сокращения затрат на покупку электроэнергии. Создание локальных энергогенерирующих мощностей для обеспечения собственных потребностей и повышения экономичности и надежности энергообеспечения стало одним из перспективных направлений развития отечественной энергетики.

С 2001 года командой специалистов «ЗВЕЗДА-ЭНЕРГОКОМПЛЕКС» введено в эксплуатацию 20 объектов, где в качестве топлива используется ПНГ. В состав данных проектов помимо основного оборудования входит разработка систем подготовки топливного газа и утилизации тепла.

Компания готова предложить комплексные решения на базе газопоршневых и газотурбинных агрегатов «под-ключ», для различных составов ПНГ, в т. ч. с высоким содержанием сероводорода. Комплексные системы подготовки ПНГ разработанные специалистами компании позволяют поддерживать работоспособность и эффективную работу генерирующего оборудования даже при серьезных изменениях состава и качества ПНГ, неизбежных во время добычи.

Многие ассоциируют шахтный метан с опасным спутником добычи угля. Однако при правильной утилизации шахтный метан становится перспективным и ценным видом топлива. Этот газ имеет много названий: шахтный газ, рудничный газ, угольный метан, но наиболее распространенное название этого газа — шахтный метан. Этот газ бесцветен, не имеет запаха, с воздухом образует взрывоопасные смеси. Кроме метана в шахтный газ также могут входить углекислый газ, азот, кислород и другие элементы. В настоящий момент в «ЗВЕЗДА-ЭНЕРГОКОМПЛЕКС» разработаны технологические и технические решения для применения шахтного газа в качестве топлива для выработки электроэнергии.

Проект теплоэлектростанции на шахтном метане для АО «Воркутауголь»

Компанией реализован проект для АО «Воркутауголь» на проектирование, производство, поставку и строительство блочно-модульной газопоршневой теплоэлектростанции, работающей на шахтном метане. ГПТЭС предназначена для автономного теплоэлектроснабжения шахты «Северная». Электрическая и тепловая мощности станции составляет 16 МВт.

Проект газопоршневой электростанции удостоен высшей награды в номинации «Лучший проект в области альтернативной энергетики» в рамках национальной премии «Малая энергетика-большие достижения», организованной Ассоциацией малой энергетики Урала в городе Челябинске, заслужил Почетный Диплом и серебряную медаль на конкурсе «Лучший экспонат» в номинации «Разработка и внедрение нового технологического оборудования для угольной промышленности», проводившемся в рамках XХII Международной специализированной выставки «УГОЛЬ РОССИИ И МАЙНИНГ-2015», проходившей в городе Новокузнецке.

Учет особенностей шахтного газа

Объемы выделяемого газа зависят от способа добычи угля, дальности нахождения от выработки газоносных массивов, геологических и физических свойств пластов. Шахтный газ является прекрасным энергетическим топливом. Однако его теплотворная способность в значительной степени зависит от концентрации в нем метана.

Шахтный газ, в зависимости от способа каптажа, обладает несколькими особенностями:

• загрязнен угольной пылью; широкое распределение примесей по линейным размерам — от 0,01 до 1000 мкм;
• при использовании водокольцевых вакуумнасосов имеет 100% влажность;
• при использовании роторных газодувок имеет температуру до +125 °C;
• независимо от способа каптажа имеет низкое давление на выходе из вакуум-насосной станции (от 0,2 до 0,4 бар. изб.). Из этого вытекает применение газопроводов большого диаметра — от 200 до 600 мм.

Данные особенности были учтены специалистами «ЗВЕЗДА-ЭНЕРГОКОМПЛЕКС» при разработке технологии газоподготовки для АО «Воркутауголь».

Комплект поставки для АО «Воркутауголь»

• Две газопоршневые теплоэлектростанции (ГПТЭС) производства АО «ЗВЕЗДА-ЭНЕРГЕТИКА»
  мощностью 6 и 10 МВт соответственно, созданных на базе двигателей MWM единичной мощностью 2 МВт.
• Блоки подготовки газа.
• Система утилизации тепла.
• Автоматизированная система управления электростанции (АСУ ТП).
  

Сегодня проблема утилизации шахтного газа при угледобыче приобретает все большее значение в рамках возрастающей необходимости решения проблем климата, экологии, защиты окружающей среды и безопасности производства. Исходя из представленной информации абсолютно очевидно, что использование шахтного газа для целей генерации — это достаточно сложная инженерная задача, требующая помимо проектирования и строительства самой электростанции, разработки систем газоподготовки и оптимизации режимов работы станции.

Проблема обеспечения топливом энергетических объектов в отдаленных регионах России остается весьма актуальной. Как правило, в отдаленных районах используется дизельное топливо, завоз которого осуществляется на огромные расстояния, зачастую по бездорожью или вертолетами. Такое горючее, достигнув потребителя, обходится ему очень дорого. Между тем большинство регионов России обладают своими природными углеводородными ресурсами, которые выгодно использовать для выработки электроэнергии.

Использование в качестве топлива для генерирующего оборудования сырой нефти и высоковязких остатков переработки нефти позволяет значительно снизить эксплуатационные расходы при получении электрической и тепловой энергии.

При остановке двигателя и остывании тяжелого углеводородного топлива резко увеличивается его вязкость, и повторный запуск двигателя становится невозможным. Поэтому пуск и остановку двигателя, работающего на высоковязких сортах топлива, необходимо производить только на легком дизельном топливе.

Разработанные специалистами «ЗВЕЗДА-ЭНЕРГОКОМПЛЕКС» системы топливоснабжения и комплекс специальных мероприятий позволяют избежать проблем при использовании сырой нефти и высоковязких остатков переработки нефти в двигателях внутреннего сгорания.

Одним из новых направлений деятельности компании являются проекты, связанные со строительством котельных и ТЭС на биотопливе. К нему относятся отходы деревообрабатывающей промышленности, животноводства, растениеводства или газы, образующиеся в результате различных процессов разложения биомассы. Применение биотоплива для генерации электроэнергии и тепла позволяет снижать их себестоимость за счет использования дешевого местного топлива и уменьшать объемы неликвидной биомассы, представляющей угрозу для экологии.

Решения для лесопильных и деревообрабатывающих производств

В качестве разработанных решений для лесопильных и деревообрабатывающих производств предлагаются теплоэлектростанции, в которых происходит сжигание древесных отходов в твердотопливных котлах с термомасленным и водяным контурами. Тепло с водяного контура используется в отопительной системе и для промежуточного подогрева термомасла. Высокопотенциальное тепло термомаслянного контура направляется в теплообменник-парогенератор турбины, работающей по циклу Ренкина (ORC — Organic Renkin Cycle), в котором в качестве рабочего тела применяется специальная органическая жидкость. Избыток тепла в конденсаторе утилизируется в отопительном контуре или «сухой» градирне.

Преимущества ORC цикла по сравнению с традиционным паротурбинным циклом:

• Отсутствие сложной и дорогой химводоподготовки воды для получения пара;
• Отсутствие расхода пара на собственные нужды — в обычном паровом цикле дополнительно до 10% на деаэрацию и другие потребности;
• Длительная безостановочная работа с минимальным обслуживанием («безлюдная технология») и значительно меньшие эксплуатационные расходы.