Ежегодно Россия потребляет около 420 млрд. м3 газа. Несмотря на большие запасы этого источника энергии и его относительную дешевизну, что объясняется потребностями повышения энергетической эффективности и сокращения вредного воздействия на окружающую среду. За последние годы Российской Федерацией принят ряд документов в этой области, в числе которых, в качестве основных, следует выделить «Энергетическую стратегию России на период до 2030 года» и Федеральный закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности…".
Энергосбережение является одним из главных достижений экономически оправданной максимальной экономии энергетических ресурсов и снижение суммарных затрат на добычу, транспортировку и использование газа.[6]
Наибольший экономический эффект от внедрения энергосберегающих технологий достигается в энергоемких производствах, к числу которых относится магистральный транспорт газа. Актуальной задачей в этой области на сегодня является определение альтернативных приоритетов традиционной энергетике c использованием ВЭР газотранспортной системы. Для этого необходимо произвести оценку потенциалов ВЭР и определить наиболее эффективные направления их использования. При этом потенциал энергосбережения при транспортировке газа оценивается величиной порядка 85% от общей экономии топливно-энергетических ресурсов в газовой отрасли [1].
Основным источников потребления топливных ресурсов при магистральном транспорте газа является компрессорная станция (КС) магистрального газопровода.
Технологическая схема КС состоит из установок очистки газа, компрессорных цехов и установок воздушного охлаждения газа, обеспечивающих технологические процессы по очистке транспортируемого газа от посторонних примесей, компримирование (сжатие газа до рабочего давления) и его охлаждение. Кроме этого, в состав КС входит большой комплекс вспомогательных сооружений (складов, транспортных цехов, узлов связи и т.д.).
В связи с удаленностью магистральных газопроводов от центральных систем энергоснабжения [1] на КС применяются газотурбинные установки (ГТУ). Основным источником вторичных энергоресурсов на ГТУ являются уходящие газы, в которых с уходящими из турбины отработавшими продуктами сгорания с температурой 400…500°С теряется наибольшее количество тепла.
Помимо этого, ВЭР на КС включают в себя следующие основные источники [5]:
- система охлаждения смазочного масла;
- система охлаждения газа;
- обратная сетевая вода;
- нагретые поверхности газоходов и ГТУ в машинных залах КС;
- вытяжные системы машинных залов компрессорных цехов;
- физическая энергия дросселируемого топливного газа.
Остальная теплота, теряемая при образовании водяных паров в камере сгорания, от химической неполноты сгорания топлива, на нагрев масла в подшипниках, от потерь в окружающую среду и др. в общей сложности не превышает 6…10 % и относится к разряду неизбежных потерь и не подлежит утилизации.
Возможности по количеству утилизируемой теплоты, зависят от многих факторов: типа, конструкции, мощности и режима установки ГТУ, температуры окружающей среды и др. Кроме того, в ряде случаев при наличии большого объема ВЭР, их экономия может быть ограничена невозможностью ее использования по причине отсутствия заинтересованных потребителей, что актуально для КС, расположенных в малонаселенной, труднодоступной местности.
Основным способом рационального использования вторичных энергоресурсов является применение различного рода утилизационных установок. Получаемая в результате этого теплота используется как в технологических, так и общехозяйственных целях для увеличения КПД ГТУ, теплоснабжения, отопления компрессорных станций и прилегающих поселков в осенне-зимний период, круглогодичного горячего водоснабжения.
Другими возможными потребителями утилизируемой теплоты могут быть различные системы снеготаяния, а также сторонние потребители, например, магистральные нефтепроводы [5], проложенные параллельно газопроводам на расстоянии 1–1,5 км, в которых производится подогрев нефти до температуры 30?65°С с целью понижения ее вязкости [4]. При этом достигается снижение вязкости нефти в три раза, что приводит к увеличению пропускной способности нефтепровода (для нефтепровода диаметром 1000 мм такое увеличение составит 21,5 %). Подогрев нефти осуществляется в теплообменниках, устанавливаемых на площадке нефтеперекачивающей станции или на отдельно стоящем пункте подогрева. В качестве промежуточного теплоносителя используется горячая вода.
В целом, можно сделать вывод, что эксплуатирующиеся в настоящее время на компрессорных станциях магистральных газопроводов технологические системы, обладают большим потенциалом по утилизации неиспользуемых вторичных энергоресурсов, который необходимо использовать для повышения энергоэффективности магистрального транспорта газа.