Технологии малотоннажного производства сжиженного природного газа на газораспределительных станциях
Введение
Природный газ основной энергоноситель, имеющий на протяжении довольно длительного периода динамичные показатели темпов потребления, а именно 2-3% за год. По мере роста мирового спроса на энергию ПГ будет играть ключевую роль не только в производстве электроэнергии, но и в транспортировке.
Так как ПГ локализуется в виде скоплений в отдельных и в основном труднодоступных районах, возникает проблема его транспортировки к пунктам газопотребления. Особенно на месторождениях с небольшим запасом строительство сети трубопроводов не всегда экономично.
При производстве СПГ значительно упрощается вопрос его транспортировки. СПГ характеризуется в 600 раз меньшим объемом при нормальных условиях по сравнению с ПГ, за счет чего транспортировка СПГ является более легкой и эффективной. Транспортирование и хранение СПГ осуществляется в изотермических сосудах при давлении не более 0,6 МПа. Благодаря чему, по сравнению с перевозкой и хранением КПГ, данный процесс является более дешевым и без
Оглавление
Введение 5
1 Основные аспекты малотоннажного производства СПГ на ГРС. Холодильные циклы 7
1.1 Структура и организация малотоннажного производства СПГ на базе ГРС 7
1.2 Особенности производства СПГ на ГРС 10
1.3 Холодильные машины 13
1.4 Методы получения глубокого холода 14
1.5 Классификация холодильных циклов 15
1.5.1 Виды холодильных циклов по способу охлаждения 15
1.5.2 Цикл Линде 16
1.5.3 Цикл Клода 17
1.5.4 Цикл Капицы 17
1.6 Сравнение холодильных циклов 18
2 Анализ существующих технологических решений по производству СПГ на ГРС 20
2.1 Характеристика современного состояния технологий сжижения ПГ на ГРС 20
2.2 Установки, работающие по дроссельному циклу 22
2.3 Установки дроссельного цикла с вихревой трубой 23
2.4 Дроссельный цикл высокого давления с предварительным фреоновым охлаждением 25
2.5 Установки с дроссельно-детандерным циклом 26
2.6 Сравнительный анализ эффективности применяемых технологий по сжижению на базе ГРС 27
2.7 Патентный поиск 31
3 Расчетная часть 34
3.1 Термодинамический анализ дроссельного цикла с предварительным 34
3.2 Энтропийно-статистический анализ распределения затрат энергии на компенсацию производства энтропии в основных узлах и процессах ожижительной установки 42
4 Оценка экономической эффективности строительства комплекса по сжижению природного газа 48
4.1 Состав комплекса СПГ 48
4.2 Капитальные затраты на строительство комплекса СПГ 49
4.3 Годовые эксплуатационные затраты 51
4.3.1 Затраты на оплату труда 51
4.3.2 Отчисления на социальные нужды 53
4.3.3 Амортизационные отчисления 53
4.3.4 Материальные затраты 54
4.3.5 Прочие затраты 56
4.4 Оценка экономических показателей 57
5 Промышленная и экологическая безопасность 63
5.1. Требования безопасности 63
5.2 Определение размеров взрывоопасных зон избыточного давления взрыва ТВС при утечке СПГ 69
Заключение 72
Список литературы 73
Список литературы
1. Федеральный закон РФ «Об отходах производства и потребления» от 24.06.1998 г. № 89-ФЗ (ред. от 19.12.2022) – [Электронный ресурс] // БД КонсультантПлюс. – Режим доступа:http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&rnd=trvvTA&base=LAW&n=422266#2pWEtfT2RxzwPfMt (дата обращения 10.05.2023);
2. Федеральный закон РФ «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 г. № 7-ФЗ (ред. от 14.07.2022) – [Электронный ресурс] // БД КонсультантПлюс. – Режим доступа: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?from=301549-0&req=doc&rnd=trvvTA&base=LAW&n=422332#211DtfTUNW0ADgFo (дата обращения 10.05.2023);
3. Федеральный закон РФ «Об охране атмосферного воздуха» от 04.05.1999 г. № 96-ФЗ (ред. от 11.06.2021) – [Электронный ресурс] // БД КонсультантПлюс. – Режим доступа: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&rnd=trvvTA&base=LAW&n=387202#9FBFtfTy5qK8wLf3 (дата обращения 10.05.2023);
4. Федеральный закон РФ «Об экологической экспертизе» от 23.11.1995 г. №174-ФЗ (ред. от 14.07.2022) – [Электронный ресурс] // БД КонсультантПлюс. – Режим доступа: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?from=410375-0&req=doc&rnd=trvvTA&base=LAW&n=422215#vLhFtfTYMUOn1n2o (дата обращения 10.05.2023);
5. Федеральный закон РФ «О недрах» от 21.02.1992 г. № 2395-1-ФЗ (ред. от 29.12.2022) – [Электронный ресурс] // БД КонсультантПлюс. – Режим доступа: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&ts=qXxHtfTL1P8oQCg8&cacheid=65E4E8DD74835DB88B372E489ACC88FF&mode=splus&rnd=trvvTA&base=LAW&n=436392&dst=1000000001#kMyHtfTOwMihk4MG1 (дата обращения 10.05.2023);
6. Федеральный закон РФ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.1997 г. № 116-ФЗ (ред. от 29.12.2022) – [Электронный ресурс] // БД КонсультантПлюс. – Режим доступа: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&rnd=trvvTA&base=LAW&n=436581#zeNGtfTIx3rWz4so (дата обращения 10.05.2023);
7. Федеральный закон РФ «О внесении изменений в главы 21, 23, 24, 25 и 26 части второй Налогового кодекса Российской Федерации и некоторые другие акты законодательства Российской Федерации о налогах и сборах» от 22.07.2008 г. № 158-ФЗ (ред. от 23.11.2015) – [Электронный ресурс] // БД КонсультантПлюс. – Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_78529/ (дата обращения 10.05.2023);
8. Федеральный закон РФ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 г. № 123-ФЗ (ред. от 14.07.2022) – [Электронный ресурс] // БД КонсультантПлюс. – Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_78699/ (дата обращения 10.05.2023);
9. ГОСТ 12.1.003-2014 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Шум. Общие требования безопасности. [Электронный ресурс] // БД ГОСТы, строительные и технические нормативы. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200118606 (дата обращения 10.05.2023);
10. ГОСТ Р 56021-2014 Газ горючий природный сжиженный. Топливо для двигателей внутреннего сгорания и энергетических установок. Технические условия. [Электронный ресурс] // БД ГОСТы, строительные и технические нормативы. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200110779 (дата обращения 10.05.2023);
11. ГОСТ Р 22.10.01-2021 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Оценка ущерба. Термины и определения. [Электронный ресурс] // БД ГОСТы, строительные и технические нормативы. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200180860 (дата обращения 10.05.2023);
12. ГОСТ Р 12.3.047-2012 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. [Электронный ресурс] // БД ГОСТы, строительные и технические нормативы. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200103505 (дата обращения 10.05.2023);
13. ГОСТ Р 55892-2013 Объекты малотоннажного производства и потребления сжиженного природного газа. Общие технические требования. [Электронный ресурс] // БД ГОСТы, строительные и технические нормативы. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200107788 (дата обращения 10.05.2023);
14. СанПиН 2.1.3684-21 Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских
Данная технология имеет несколько преимуществ, одним из которых является низкий расход энергии. Это связано с тем, что установка не использует энергию извне для сжижения газа. Электроэнергия в данном случае расходуется на работу систем контроля и автоматики, привод смазочного насоса, освещение, отопление, кондиционирование и на другие вспомогательные системы.
Основной недостаток заключается в малом коэффициенте ожижения, который составляет порядка 11%. Это объясняется тем, что детандер расположен в прямом потоке газа, что ограничивает степень ожижения. Также к недостаткам относят сложность конструкции и большие капитальные затраты.
Очевидно, что из всех представленных вариантов, наиболее эффективным является дроссельный цикл высокого давления с предварительным охлаждением фреоном. Хотя данный цикл требует значительных энергозатрат, он лидирует почти во всех показателях, а именно:
низкие капитальные затраты. Комплекс оборудуется относительно небольшой холодильной установ