Захаров Александр Сергеевич – аспирант
г. Казань
Kazan
Аетов Алмаз Уралович – старший преподаватель кафедры теоретических основ теплотехники
г. Казань
Kazan
Саляхов Рамис Харисович – заместитель генерального директора по производству
г. Казань
Kazan
Гильмутдинов Ильфар Маликович – д-р техн. наук, и.о. заведующего кафедрой технологии конструкционных материалов
г. Казань
Kazan
АКТУАЛЬНОСТЬ исследования обусловлена необходимостью снижения высоких энергозатрат на перекачку природного газа по магистральным газопроводам, значительная часть которых связана с преодолением гидравлического сопротивления в технологическом оборудовании компрессорных станций (КС), в частности, в установках охлаждения газа (УОГ).
ЦЕЛЬ. Провести моделирование и оценку эффективности энергосберегающего технологического решения - обхода УОГ по байпасной линии - для снижения потребления топливного газа на привод газоперекачивающего агрегата.
МЕТОДЫ. Моделирование технологического потока природного газа на типовой компрессорной станции выполнено в программном комплексе для моделирования технологических процессов. В основу модели легли реальные режимные параметры и компонентный состав газа, предоставленные ООО «Газпром трансгаз Казань». Для термодинамических расчётов использовано уравнение состояния Пенга-Робинсона. Сравнивались две технологические схемы: базовая (с прохождением газа через УОГ) и альтернативная (с байпасированием УОГ).
РЕЗУЛЬТАТЫ. Результаты моделирования показали, что байпасирование УОГ при заданных температурных условиях позволяет снизить требуемое давление на выходе компрессора на 19 кПа. Это приводит к снижению требуемой мощности на привод компрессора с 11,93 МВт до 11,80 МВт. Соответственно, массовый расход топливного газа снижается примерно на 0,00266 кг/с, что эквивалентно экономии около 230 кг (или ~323 м³) топливного газа в сутки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Показано, что даже небольшое снижение энергопотребления за счёт оптимизации гидравлического режима может давать заметный экономический эффект при длительной работе КС. Практическая реализация решения требует разработки регламентов эксплуатации с учётом допустимых диапазонов температур и расходов газа, а также возможной модернизации запорной арматуры и средств автоматизации.
RELEVANCE of the study is determined by the need to reduce the high energy costs of pumping natural gas through main gas pipelines, a significant portion of which is associated with overcoming hydraulic resistance in the process equipment of compressor stations (CS), in particular, in gas cooling units. PURPOSE. To model and evaluate the efficiency of an energy-saving technological solution - bypassing the gas cooling units using a bypass line - in order to reduce fuel gas consumption to drive the gas pumping unit.
METHODS. The process flow of natural gas at a typical compressor station was simulated using a software package for modeling technological processes. The model is based on the actual operating parameters and component composition of the gas provided by Gazprom Transgaz Kazan LLC. The Peng-Robinson equation of state was used for thermodynamic calculations. Two process flow diagrams were compared: the basic one (with gas passing through the GCU) and the alternative one (with gas cooling units bypassing).
RESULTS. The simulation results showed that bypassing the gas cooling units under given temperature conditions reduces the required compressor outlet pressure by 19 kPa. This leads to a reduction in the required compressor drive power from 11.93 MW to 11.80 MW. Accordingly, the fuel gas mass flow rate decreases by approximately 0.00266 kg/s, which is equivalent to a savings of approximately 230 kg (or ~323 m³) of fuel gas per day.
CONCLUSION. It has been shown that even a small reduction in energy consumption due to hydraulic optimization can yield a significant economic benefit during long-term compressor station operation. Practical implementation of this solution requires the development of operating regulations taking into account permissible temperature ranges and gas flow rates, as well as the possible modernization of shut-off valves and automation equipment.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.