Использование ПНГ в качестве топлива на ЭС

На УГКМ на центральных пунктах сбора (ЦПС) нефти ПНГ сжигается в двух факелах. Реальным шансом изменить ситуацию и покончить с энергетическими потерями является применение энергетического оборудования, обладающего высокой экономичностью, − газотурбинные установки со свободно-поршневыми генераторами газа (ГТУ с СПГГ). Эти установки в отличие от ГТУ с автономной камерой сгорания и компрессором имеют поршневой компрессор, жестко связанный с поршнями двухтактного двигателя внутреннего сгорания, выполняющего одновременно роль камеры сгорания. Рабочим телом для ГТУ с СПГГ служит смесь продувочного воздуха из компрессора с продуктами сгорания двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Поскольку мощность ДВС используется только для привода поршневого компрессора, конструктивно двигатель и компрессор могут быть выполнены без кривошипно-шатунных механизмов (рис.3).

Сочетание ДВС с поршневым компрессором в единой конструкции представляет собой СПГГ, обеспечивающий газовую турбину рабочим телом необходимых параметров. Таким образом, вся мощность газовой турбины используется только для привода рабочего агрегата – генератора электростанции.

Особенности этой комбинированной силовой установки:

− вся энергия сжигаемого топлива в силовом цилиндре расходуется на сжатие воздуха в воздушном цилиндре и выработку силового газа;

− тепло рабочего газа преобразуется в механическую энергию в расширительном цилиндре;

− отсутствие требований к качеству топлива.

Таким образом, была осуществлена комбинированная теплосиловая установка с термодинамическим циклом ДВС, разделенным на две самостоятельные части:

1) сгорание топлива происходит в зоне высоких давлений и температур;

2) превращение тепла в механическую энергию осуществляется при вторичном расширении в зоне низких давлений и температур.

Принципиальное отличие генератора газа от ДВС в том, что ДВС выполняет одновременно две функции: генератора рабочего газа, выделяющегося при сжигании топлива, и теплового двигателя, преобразующего тепло газа в механическую энергию.

1– топливная форсунка; 2 – камера сгорания; 3 – поршень цилиндра двигателя внутреннего сгорания; 4 – нагнетательный клапан компрессора генератора; 5 – впускной клапан компрессора генератора; 6 – поршень компрессора генератора; 7 – воздушный буфер генератора; 8 – газовый ресивер; 9 – газовая турбина.   Рис3. Схема устройства свободно-поршневого генератора

Идея комбинированной силовой установки, состоящей из генератора газа и

расширительной машины, предложена в начале 20в русским инженером В.И. Гриневецким. В годы первых пятилеток в СССР эти установки широко применялись.

В настоящее время СПГГ не выпускаются нашей промышленностью, и, как и многие другие отечественные изобретения, стали применяться за рубежом. ГТУ с СПГГ нашли применение в различных отраслях промышленности, в том числе и в энергетике. Например микротурбина «Capstone», которая используется в НПО «Уренгой георесурс».

Широкое распространение ГТУ с СПГГ предопределили следующие обстоятельства:

- незначительное влияние давления и температуры окружающей среды на мощность ГТУ с СПГГ;

- возможность отключения нескольких СПГГ при долевых нагрузках;

- малый расход топлива при работе без нагрузки;

- при переменных режимах ГТУ СПГГ имеют лучшие показатели, чем ГТУ с осевыми компрессорами и камерами сгорания.

Относительно низкая стоимость оборудования, невысокие затраты на текущий ремонт и эксплуатацию, высокая надежность и экономичность, простота обслуживания и хорошее соответствие эксплуатационных характеристик ГТУ с СПГГ характеристикам высокоскоростных рабочих машин (насосов, компрессоров, генераторов), способствуют их широкому применению в качестве надежных и высокоэффективных установок для электростанций.

На УГКМ имеется два центральных пункта сбора нефти. Отсепарированный попутный газ сжигают в двух факелах. В каждом факеле по экспертным оценкам теряется мощность, эквивалентная 100МВт, а потребляемая токоприемниками УГКМ и г. Новый Уренгой составляет 125 МВт. ЯНАО находится в жесткой энергетической зависимости от соседнего Ханты-Мансийска, получая оттуда порядка 900 МВт.

Если ПНГ использовать в качестве топлива на сооруженных на ЦПС электростанциях то это будет являться решением проблемы надёжности электроснабжения УГКМ и г. Новый Уренгой. А проблема эта существует, т. к. надёжный источник Централизованного электроснабжения (ЦЭС) от нас находится на расстоянии 500- 600 км (Сургутские ГРЭС). Сочетание распределённой генерации и ЦЭС обеспечат нормативную надёжность.

Дата добавления: 2015-05-08