Новейшие технологии утилизации сбросного тепла на КС, основанные на принципе когенерации

Применение ПГУ эффективно для выработки механической и электрической энергии. Но дело в том, что парогазовые установки требуют расхода большого объема воды и более сложны.

Рассмотрение вопроса экономической целесообразности использования ПГУ смешения позволило выявить следующее:

1. Сооружение ПГУ на КС экономически целесообразно, когда нет проблем с водоснабжением. При наличии естественного источника охлаждающей воды улавливание паров в большинстве случаев выгодно. Экономичной может оказаться комбинированная газопаротурбинная установка с регенерацией воды в цикле КГПТУ с РВЦ.

2. При отсутствии естественных дешевых источников охлаждающей воды (реки, водоема и т. д.), когда для охлаждения циркуляционной воды КК необходимо сооружение градирни, экономически нецелесообразно улавливать водяные пары и использовать технологию STIG.

3. Применение вентиляторных градирен практически всегда убыточно из-за высоких затрат мощности на привод вентиляторов. Эффективно вместо градирен в системах охлаждения использовать тепловые насосы.

Следует отметить, что в любом случае необходимость использования воды в термодинамических циклах парогазовых установок делает обязательной систему водоподготовки значительной производительности. Циркулирующая в контуре контактного конденсатора КК вода, даже предварительно очищенная, насыщается кислородом, углекислым газом, азотистыми соединениями и др., а перед подачей в котел она должна вновь соответствовать нормам ПТЭ.

В определенной степени необходимость химводоочистки – одна из причин, сдерживающих более широкое применение ПГУ различных типов на КС МГ. Но стоимость 1 м³ обессоленной воды невелика: порядка 12…20 руб. в ценах 2005 г., - и подготовка воды не должна представлять собой проблему

Подготовка воды и ее химическая очистка – обычное дело для теплоэнергетиков, повсеместно эксплуатирующих котельные установки. Для этого имеется серийное оборудование, отлаженные технологии. Для работников газотранспортной сети – это дело новое, не смотря на определенный производственный опыт в этой области.

Если обратиться к цифрам, то котельный парк ОАО "Газпрома" насчитывает примерно 3500 котлов (не считая бытовых котлов и котлов – утилизаторов), 1200 котельных (в т. ч. 650 паровых, суммарной производительностью 5200 т/ч и средней производительностью 8 т/ч), 2859 водогрейных (суммарной производительностью 7,44 ГВт и средней производительностью 2,6 МВт). Объем топливопотребления системы теплоснабжения ОАО "Газпром" составляет ~ 2 млн. т. у. т./год.

В системе теплоснабжения наиболее распространены 10 типов котлов ВК (КСВ), ВВД, Е (ПКН), ДКВР, Импак (Кимак), "Универсал", ДЕ, НР, АБА, "Братск", которые составляют 65 % котельного парка ОАО "Газпром". Всего используется 70 типов котлов теплопроизводительностью от 0,1 до 116 МВт. Наиболее мощные котлы (42 ед.) представлены 3-мя типами: ПТВК, КВГМ, БКЗ.

Технико – экономическое обоснование показывает, что улавливание водяных паров выгодно в случае, когда установка работает в режиме когенерации и вырабатывает все основные виды энергии, включая тепловую. В этом случае улавливание водяных паров не только обеспечивает возврат рабочего тела, но и увеличивает коэффициент использования тепла уходящих газов (до 88 – 92 %).

Подключение тепловых насосов к низкопотенциальному тепловому потоку для утилизации, вместо сброса его в системе охлаждения, позволит увеличить эффект энергосбережения.

2.7.1. Выработка на КС дополнительной механической и электрической энергии

Парогазовые установки, работающие по прямому циклу, имеют ряд недостатков, которые ограничивают их применение на газотранспортных объектах.

Во-первых, это высокие температуры рабочего тела как в паровых контурах турбин высокого давления, порядка 400 °С, так и в турбинах низкого давления, где рабочая температура должна быть не ниже 200…250 °С.

Во-вторых, значительная материалоемкость и габариты установки.

И наконец, возможность замерзания рабочего тела (Н₂О) в конденсаторах установок.