16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/361/1578122.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 05 (361) март 2019 года

«Локомобили» могут выйти на газовые магистрали

Прогуливаясь по Музею техники Вадима Задорожного в Подмосковье, можно встретить классический локомобиль – энергетический силовой агрегат из парового котла на колесах с поршневой расширительной машиной. Оказывается, что ее принципиально можно прист­раивать с генератором для выработки попутного электричества на газопроводах.

Повышение давления природного газа при передаче его на большие расстояния – это необходимость. А вот понижать (редуцировать или, как говорят, дросселировать) давление газа в трубопроводе с целью последующего распределения конечным потребителям – тут дело другое. Здесь уже, в сущности, таится полезный резерв повышения эффективности кажущегося энергетически «бесполезным» процесса.


Из паровой машины – в детандеры

Агрегат из газорасширительной поршневой машины (поршневого детандера) с генератором переменного тока, смонтированный на едином, словно у парового локомобиля, и поглощающем вибрацию основании (виброгасящей раме), может с успехом вырабатывать электрическую энергию. Как? Для этой цели необходимо на газоредукционных станциях вместо привычного главного клапана регулирования давления газа (регулировочной задвижки, изменяющей проходное сечение газопровода) установить параллельно этому клапану детандер-генераторный агрегат. Разумеется, что включать такой агрегат нужно через запорные клапаны.

Энергетическую эффективность технологии полезного дросселирования давления газа в сетях доказывают на практике в Европе, где для этой цели приспособили современные германские паровые поршневые машины, известные как паровые моторы Шпиллинга. Последние, для справки, выгодно эксплуатируются уже не одно десятилетие на ряде зарубежных паровых мини-ТЭЦ, работающих, в частности, на твердой биомассе (отходы деревообработки и деревопереработки, пеллеты). Однако рабочим телом вместо водяного пара стало голубое топливо, передаваемое по магистральным газопроводам. Назвали такой приводной для генератора поршневой двигатель Шпиллинга газорасширительным (Spilling gas-expansion engine – англ.).


Поршневой детандер в цифрах и без вибрации

На примере поршневых детандеров Шпиллинга с генераторами переменного тока можно привести некоторые конкретные цифры, относящиеся к возможностям реального практического применения подобной техники. Так, давление в магистральных газопроводах, которое является давлением на входе в детандер, не должно превышать 100 бар. Типовые значения этого давления составляют от 6 до 60 бар. Давление же природного газа в трубопроводах распределительных сетей может быть до 25 бар. Пропускаемый через детандер объем газа допустимо варьировать, не превышая 100 тыс. нормокубометров в час. А нижняя граница здесь соответствует 5 тыс. нормокубометров в час. При всех этих параметрах газа электрическая мощность детандер-генераторного агрегата может составлять, к примеру, от 400 кВт до 2,5 МВт. Необходимая мощность поршневого детандера Шпиллинга конструктивно набирается путем модульных комбинаций из числа цилиндров (от одного до шести) с различными диаметрами и ходами поршней.

Конкретный пример решения по использованию агрегата из поршневого детандера с генератором: «магистральное сетевое» давление газа на входе в двигатель составляет 23 бара, а «распределительное сетевое» на выходе из двигателя – 2 бара; объем пропускаемого через расширительную машину природного газа – около 50 тыс. нормокубометров в час.

Если говорить о едином энергетическом агрегате, состоящем из газового поршневого детандера Шпиллинга и генератора переменного тока, то он является высокооборотным, как такой же агрегат с паровым мотором Шпиллинга. Это означает, что в агрегате реализуется кинематическая схема прямого (безредукторного и безмультипликаторного) привода генератора с частотой вращения порядка 500‑1000 оборотов в минуту. Поэтому, опционально, детандер-генераторный агрегат может устанавливаться на виброгасящее основание в виде специальной рамы.


Очевидные выгоды и развеянный миф

Кому и где первому пришла идея конвертировать непременный конструктивный атрибут классического локомобиля – паровую поршневую расширительную машину – в газовый детандер и установить его на газопроводе в линию редукции давления взамен дроссельного устройства? В сущности, разговор идет не об этом. А вот то, что поршневая расширительная техника вновь вышла на работу в энергетику, говорит о явных ее достоинствах перед турбинными и винтовыми детандерами.

Как и паровые машины, в сравнении с паровыми турбинами, так и поршневые детандеры, если сопоставить их с турбодетандерами, оказываются более эффективными при работе по такому критерию, как удельный расход газа на выработку механической (при наличии генератора – электрической) энергии. При одинаковом расходе газа поршневые детандеры в силу своего принципа действия более энергетически выгодны, чем детандеры турбинного типа. Особенно это проявляется при малых мощностях.

Для производства электрической энергии с использованием генераторов, приводимых поршневыми газорасширительными двигателями, можно успешно использовать газопроводы с различными величинами давления передаваемого по ним природного газа. Рассматриваемая инновационная энергетически эффективная технология относится к категории быстрого внедрения для полезного использования незадействованного энергетического потенциала процесса дросселирования давления газа в трубопроводах.

Непосредственно для потребителей, собирающихся устанавливать и эксплуатировать поршневые детандеры с генераторами для выработки электрической энергии, такие агрегаты должны поставляться в виде готового решения, которое будет оптимизировано под оговоренное при заказе соотношение давлений газа на входе и выходе расширительной машины. В комплекте поставки должны идти необходимое регулирующее устройство и газопроводная запорная арматура. Такой подход, как показывает практика разработчиков газорасширительных машин Шпиллинга, вполне оправдывает себя.

Еще один важный аспект использования поршневых детандеров – это безопасность в процессе работы. Возникающие при первом знакомстве с техникой опасения заказчиков, касающиеся возможных утечек природного газа при эксплуатации поршневых детандеров, разработчики газорасширительных двигателей Шпиллинга развеяли путем создания тщательно продуманной конструкции и положительной практикой. Высокие степень заводской готовности и эксплуатационная надежность – тоже несомненные достоинства этих поршневых газорасширительных машин. Кстати, по всей видимости, надежность газовым поршневым детандерам досталась в наследство от однотипных по сущности устройства и принципу действия паровых поршневых машин.

Сохранение работоспособности в течение длительного периода и простота обслуживания – это тоже непременные атрибуты поршневых расширительных машин. Поэтому, если говорить об их интегральной эффективности внедрения и эксплуатации на объектах газораспределения, то газовикам, наверное, стоит задуматься о массовом применении поршневых детандеров с генераторами переменного тока. А конструкторскими и производственными базами могут стать моторные заводы поршневого двигателестроения России.

Турбины

Отправить на Email

Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.