Сжиженный газ как резервное топливо. Резервное топливо как энергосберегающий фактор

Как решается проблема резервного топлива?

В силу сложившихся стереотипов решение вопросов резервного и аварийного топлива, если и возникает при составлении технического задания на проектирование, то чаще всего ложится на плечи проектировщиков. Заказчик обычно не вникает в проработку подобных решений, считая вопрос второстепенным, и минимизирует затраты на его решение. Проектировщики добросовестно исполняют волю заказчика и закладывают в проект самые дешевые, с точки зрения стартовых затрат, варианты резервного топливного хозяйства: на мазуте или на дизельном топливе. Эти решения уже много десятков лет являются шаблонными, указанными в устаревших СНиП.

Когда наступает время эксплуатации энергетического объекта и выясняется, что текущие затраты, например, на разогрев мазута составляют теоретически больше 7-10% от общей выработанной тепловой энергии (фактически до 20%), то уже поздно и дорого заниматься перепроектированием системы резервного топлива. Дизельное же топливо оказывается достаточно дорогим, да и цены на него скачут вслед за ценами на моторные виды топлива.

Это очевидные факты. Но для заказчика они становятся очевидными после первого опыта эксплуатации, проектировщику удобнее их не видеть -- не осложнять себе жизнь. Кроме названных, следует указать минусы подобных решений, например, у двухтопливных горелок разная эффективность при переходе с одного вида топлива на другой (если одно топливо газ, а второе -- тяжелые нефтепродукты), низкий уровень автоматизации процесса, особенно для отечественного оборудования.

Каким должно быть эффективное резервное топливо?

Сегодня имея опыт строительства энергетических объектов с автономным газоснабжением, где газ используется как основное и как резервное топливо, можно говорить о насущной необходимости ломать стереотипы в обсуждаемом вопросе. Следует учитывать, что по потребительским свойствам газообразное резервное топливо имеет много положительных сторон: прежде всего, это экономическая эффективность и экологическая чистота.

Вероятно, есть необходимость рассмотреть эти доводы более подробно. Почему газ? Потому что его потребительские свойства неизмеримо выше, чем такие же свойства других видов топлива. Именно благодаря применению газа в качестве резервного топлива работа энергоустановок полностью автоматизирована. Ряд технологических процессов в различных видах производства не позволяет использовать иные виды топлива. Например, газовая сушка в скоростных печатных машинах для глянцевой печати или процесс переработки лома цветного метала, при котором газ используется в качестве резервноготоплива, и др.

Другой характерный пример резервирования топлива -- газотурбинная электростанция (ГТЭС). Никакое другое топливо в качестве резервного не обеспечивает настолько высокую надежность и экономическую эффективность, кроме сжиженного углеводородного газа (СУГ) или сжиженного природного газа (СПГ), с использованием природного газа в качестве основного топлива. В Екатеринбурге проектируется строительство ГТЭС, на которой два газотурбинных агрегата по 9 МВт каждый будут использовать в качестве резервного топлива пропан-бутан. Такое решение по применению газа в качестве резервного топлива, вероятно, станет типичным и для других регионов страны.

Если на предприятии для отопления промышленных помещений большой высоты применяются прогрессивные газовые инфракрасные отопительные системы или газовоздушные завесы прямого действия, то единственно правильный выход с точки зрения выбора резервного топлива -- сжиженный газ.

Уровень потребительского и технологического комфорта при использовании газообразных видов топлива сегодня является одним из важнейших аргументов при разговоре с заказчиками. Потенциал этого рынка топлива достаточно велик.

О каких видах газового топлива для использования в качестве резервного может идти речь? Прежде всего, сжиженный углеводородный газ (СУГ), известный всем как пропан-бутан, возможно применение и сжиженного природного газа (СПГ) -- сжиженного метана (из-за низкой температуры хранения (-164°С) применение его в качестве резервного топлива весьма ограничено). Для одного из проектов выполнены проработки по эффективному использованию СПГ в качестве демпфера-накопителя при установке оборудования для сжижения газа на ГРС на территории предприятия, хранения и регазификации для покрытия пиковых и аварийных нагрузок. Для данного проекта характерны недельный цикл колебаний в потреблении газа с «переборами» в рабочее время и возможностью эффективного накопления сжиженного газа в ночное время и выходные дни. Для повышения эффективности функционирования всей системы в целом предлагается использовать сжиженный метан для нужд газификации жилых домов в близлежащих населенных пунктах. Рынок СПГ в нашей стране еще только формируется, поэтому это редкий и еще не очень типичный проект.

С применением СУГ все обстоит наоборот. Это сжиженный газ, состоящий из двух третей пропана и одной трети бутана, как и метан, относящихся к парафиновым углеводородам. Он в отличии от СПГ транспортируется и длительно хранится при естественных температурах, поэтому хорошо подходит для резервирования. Он больше знаком как бытовой газ для населения. Рынок СУГ достаточно развит и динамичен. Он, в некоторой степени, ориентирован на цены рынка моторных видов топлива и нефтепродуктов и малозависим от динамики цен на природный газ.

Для сжигания пропан-бутана не требуется замены горелок, достаточно простой регулировки в газовой линейке или отдельной собственной газовой линейки на горелку. Обусловлено это тем фактором, что калорийность 1 м3 паровой фазы данного газа в 2,8 раза выше, чем калорийность метана, и если для сжигания 1 м3 метана требуется 9,5 м3 воздуха, то для сжигания 1 м3 пропан-бутановой смеси необходимо 25,9 м3.

Есть очень серьезный вопрос относительно надежности отопления фабричной территории. Если вдруг что то случится со старой котельной без тепла останутся производственные мощности, не говоря уже об административно бытовом секторе.

Не все так просто.
Для этого должны быть составлены "Графики перевода" на резервное топливо, в которые включаются все организации, обязанные иметь резервные топливные хозяйства согласно их топливным режимам. Количество емкостей обычно должно быть не менее двух для хранения резервного топлива. В некоторых случаях допускается хранение в одной емкости. Продолжительность работы на резервном топливе регламентируется.
Кроме этого, порядок перехода на резервное топливо должен быть указан в ТУ компании, обеспечивающей подключение и подачу газа.
И это только начало...

Резервное топливо для котельных установок

С мазутом и дизелем обычно проблем нет, а вот с газом их множество. Во-первых нужно будет организовать место для хранения этого самого газа, а объемы то огого! Нужен газгольдер не меньше. Помещение должно быть подземное или полуподземное с защитой от статических разрядов и т.п. Рекомендую почитать что говорится в нормах по обеспечению аварийного теплоснабжения.

Резервное топливо для котельных установок

Гость писал(а): Что делать, если перекроют газ? Где можно держать его запас хотя бы на первые сутки, пока не устранят аварию?

Да уж, действительно, тут как раз и речь идет о емкостях для газа, а не об альтернативном виде топлива...
Но всегда, когда рассматриваются ситуации, связанные с отключением котельных установок от поставок газа по тем или иным причинам, то возникает вопрос не об использовании дополнительных запасов газа, а о переходе котельных установок на резервное топливо, которое представляет собой запас жидкого топлива, хранящихся в специальных резервуарах.
В целом решение вопросов резервного топлива должно быть решено еще на стадии проектирования котельных. Заказчик считает это второстепенным, малозначимым и стремится к минимизации затрат по этой статье. Проектировщики закладывают в проект самые дешевые, с точки зрения затрат, варианты резервного топливного хозяйства. А потом при эксплуатации котельной возникают справедливые вопросы...
Газ, как резервное топливо???
Почему газ? Потому, что его потребительские свойства неизмеримо выше, чем у других видов топлива. Благодаря применению газа в качестве резервного топлива обеспечивается полная автоматизация работы энергоустановок. Ряд технологических процессов в различных видах производств не позволяет использовать иные виды топлива.
Поэтому может быть и стоит рассмотреть вариант с газгольдером...

Резервное топливо для котельных установок

Есть вот вариант сделать дополнительную горелку например на дизельном топливе, но горелку не обычную, а горелку небольшой мощности. Если уж случится внезапное отключение подачи магистрального газа - просто запустить альтернативный вариант.
Дизель и хранить проще. Только одна проблема есть с перестановкой горелки, надо как то придумать как сделать это быстро и без проблем. может быть дополнительный котел небольшой предусмотреть.

Резервное топливо для котельных установок

Катастрофы же не случится, если фабрика будет отапливаться не на 25С, а на 17С, Если кому холодно просто включат дополнительные электрообогреватели. А где производство есть ответственное - там предусмотреть штатные отопительные приборы на электрическом принципе работы. В ответственном производстве все должно быть многократно дублировано для пущей надежности

Резервное топливо для котельных установок

Гость писал(а): Есть очень серьезный вопрос относительно надежности отопления фабричной территории. Если вдруг что то случится со старой котельной без тепла останутся производственные мощности, не говоря уже об административно бытовом секторе.
Что делать, если перекроют газ? Где можно держать его запас хотя бы на первые сутки, пока не устранят аварию?

Да мало ли что может случиться??? Даже безо всякой аварии бывают зимой батареи еле теплые... До своих родных 50 С им далеко, далеко!!! Так может, если есть опасность разморозки системы не ломать себе голову с дополнительным запасом "дров" на отопление, а предусмотреть аварийный слив воды из системы и включить аварийное дежурное воздушное отопление на электричестве. У нас на производстве бала комбинированная система с принудительной вентиляцией. Так эта вентиляция за 20 лет ни разу не включалась...А грелись сотрудники своими собственными калориферами...

Резервирование газового топлива.

Лекция 7

Резервирование объектов СУГ. Технология Propane-air. Схемы резервирования. Методы воздействия на факел.

Все потребители газового топлива по условиям потребления делятся на:

1. Предприятия и установки, рассчитанные только на сжигание природного газа. К ним относятся термические печи с радиационными трубами, некоторые типы шахтных печей, аппараты, разработанные специально для сжигания газового топлива (безтопочные).

2. Предприятия и установки, имеющие дублированные или комбинированные устройства для сжигания как газа, так и других видов топлива. К ним относятся промышленные печи, котельные агрегаты, оборудованные газо-мазутными горелками или раздельно газовыми горелками и мазутными форсунками. Двойное топливо ведет к:

1. Удорожанию системы

2. Тепловой режим при переходе с одного вида топлива на другой заметно меняется

3. Агрегаты, основным видом топлива которого является жидкое или твердое, а газ является резервным, тогда эти потребители называются буферными (тепловые станции, крупные отопительные котельные и т.д.).

Комбинированные горелки имеют высокую металлоемкость, они работают с большим α (1,2-1,25). Если коэффициент α больше, то КПД становится ниже.

Чаще всего используется топочный мазут марок 40,100,200.

Резервирование сжиженным газом имеет значительные преимущества перед другими видами топлива, т.к. позволяет сохранить все газоиспользующее оборудование, систему распределения газа и автоматику, а также условия сжигания.

В качестве резервного топлива для технических установок удобен технический пропан (как при искусственном испарении пропана, так и при естественном испарении за счет тепла окружающей среды). Давление технического пропана составляет при температуре -20°С составляет 0,2 МПа, при температуре 40°С составляет 1,6 МПа.

При применении пропан-бутановой смеси схема должна включать в себя испаритель с паровым или водяным обогревателем (с искусственным испарением).

Если вместо природного газа используется сжиженный газ без добавок, то требуется переделка всей схемы газоснабжения и газового оборудования. Для максимального сохранения газового оборудования используют смесь сжиженного газа с воздухом, которая имеет то же значение числа Воббе, что и природный газ.

Эта схема позволяет поддерживать заданное число Воббе с точностью до 5% при изменении нагрузки от 100 до 25%.

Технология "Propane-Air"

Один из ключевых вопросов при проектировании систем теплоснабжения - надежность топливообеспечения. Недостаток внимания к данной проблеме может привести к масштабным экономическим потерям при перебоях с поставками основного топлива; особенно критичной эта ситуация может стать для производственных процессов с непрерывным технологическим циклом.
Типовые факторы риска для систем, использующих природный газ в качестве основного топлива: прекращение подачи газа, вызванное аварией на магистральном трубопроводе, или падение давления в трубопроводе, обусловленное повышенной потребительской нагрузкой.

Одним из эффективных и широко применяемых вариантов «дублирующего» топлива, пригодным для большинства потребителей природного газа, является пропано-воздушная смесь (propane-air).
Использование сжиженного углеводородного газа (пропана или пропан-бутана) в качестве резервного топлива целесообразно по многим причинам. К числу несомненных преимуществ данного вида топлива относится его экологическая чистота, удобст­во транспортировки и хранения, стабильность цен на СУГ. С технической точки зрения, недостатком пропан-бутана как резервного топлива является его отличие от природного газа по физико-химическим свойствам, из-за чего оборудование, предназначенное для работы на природном газе, не может быть «напрямую» переведено на использование пропан-бутана. Однако данная проблема имеет эффективное технологическое решение. Оптимальные свойст­ва, практически аналогичные свойствам природного газа, пропан приобретает в смеси с воздухом. Типовой состав такой смеси - около 57% пропана и около 43% воздуха.
Использование пропано-воздушной смесительной установки позволяет избежать простоев и затрат, связанных с переводом газового оборудования на другой вид топлива. Производительность таких систем варьируется в широких пределах. Спектр их возможных применений ограничен только доступностью пропан-бутана, а также специфическим характером ряда производственных процессов, не допускающих использования газа с примесью азота.

По этим причинам технология «Propane-Air» пользуется популярностью, как среди промышленных потребителей, так и во многих других сферах (сельскохозяйственной, коммерческой, социальной). Номенклатура выпускаемых изделий весьма обширна как по производительности, так и по принципам функционирования, конструктивному исполнению, применяемым системам контроля и безопасности.
Большинством производителей предлагаются комбинированные варианты («vaporizer-mixer»), объединяющие в себе функции испарителя СУГ и смесительной установки. Такие качества, как компактность, модульность, высокий КПД, надежность и удобство эксплуатации, а также широкие возможности их доработки и адаптации к нуждам потребителя, обеспечивают популярность комбинированных испарительно-смесительных установок, особенно в качестве готового технического решения для систем небольшой мощности.
Капитальные затраты на систему «Propane-Air» варьируются в широких пределах. Сложные условия размещения объекта, требующие нестандартных проектных решений, увеличивают капитальные затраты.Расчет выгоды от использования системы «Pro­pane-Air» также индивидуален для каждого потребителя.

Перспективы технологии в России.
В России данная технология еще не получила распрост­ранения. Притом, что природный газ является наиболее широко используемым в нашей стране видом топлива, занимающим первое место в структуре потребления топливно-энергетических ресурсов, вопросу о его эффективной замене на случай возможных аварий или перебоев с его поставкой на большинстве предприятий до сих пор не уделяется достаточного внимания. В последние годы ситуация, однако, начала меняться. Промышленными потребителями природного газа в России стала осознаваться важность эффективного решения проблемы резервного топлива. Этому способствует состояние сети магистральных газопроводов и газорасп­ределительных сетей в России неблагополучно. Многие участки уже на настоящий момент характеризуются высокой степенью износа, а при увеличении транспортной нагрузки вероятность аварий увеличится..

Практика показывает, что эксплуатация систем газоснабжения, работающих на природном газе, в ряде случаев сопряжена с рядом трудностей. Внезапные падения давления газа в системе, появление водяного конденсата в трубопроводах; «веерные» отключения - все это ведет к вынужденным остановкам оборудования предприятий и риску больших производственных потерь.
Система автономного газоснабжения (как основная, так и резервная), будучи оснащенной смесительной установкой, позволяет осуществлять подпитку систем функционирующих на природном газе без необходимости остановки рабочего процесса и каких-либо наладочных работ. Использование смесительных установок наиболее оправдывает себя в следующих ситуациях:
- резервное газоснабжение систем, работающих на природном газе;
- покрытие пиковых нагрузок при потреблении природного газа;
- использование как в новых, так и в имеющихся, сетях СУГ на объектах с повышенным риском образования конденсата в газопроводе.
Любой промышленный или коммунальный потребитель (пример: стеклозавод или коттеджный поселок) при использовании системы резервного газоснабжения, оснащеной смесительной установкой, получает неоспоримые преимущества.
Использование пропано-воздушной смесительной установки позволяет избежать простоев и затрат, связанных с необходимостью оперативного перевода газового оборудования на другой вид топлива. Перевод системы на альтернативное топливо занимает от 3-х до 60 секунд. При этом переход системы на газоснабжение пропан-бутаном происходит автоматически, без вмешательства обслуживающего персонала, и не требует дорогостоящей пуско-наладочной работы.
Стандартная технологическая схема системы вторичного топливообеспечения, основанной на технологии «Propane-Air», включает следующие основные компоненты:

· хранилище для сжиженного газа (в большинстве современных проектов принято подземное размещение резервуаров СУГ в соответствии с требованиями действующего нормативного законодательства);

· насос для подачи сжиженного газа в испаритель;

· испаритель СУГ (установка для перевода пропан-бутана из жидкой фазы в газовую фазу перед подачей на вход смесительной установки);

· воздушный компрессор (для установок, работающих на сжатом воздухе);

· пропано-воздушная смесительная установка (propane-air mixer).

Смесительные установки FAS 4000 делятся на два типа:
- системы низкого давления - ND
- системы высокого давления - HD
Системы низкого давления (с давлением на выходе не более 500 мбар) являются достаточно экономичными в эксплуатации и менее капиталозатратными при строительстве по сравнению с системами высокого давления.
Системы высокого давления с автоматической настройкой калорийности газовоздушной смеси представляют собой более сложные агрегаты, и производятся в зависимости от реальных условий эксплуатации для каждого отдельного объекта газоснабжения.

Для замены природных газов необходимо приготовить смесь «бутан-воздух» (47% бутанов и 53% воздуха) и «пропан-воздух» (58% пропана и 42% воздуха). Такие смеси имеют теплоту сгорания соответственно 55 902 и 52 080 кДж/м3. Их можно транспортировать при низком давлениии (до 5 кПа) и температуре (до -18°С - для бутана и -53°С - для пропана). Возможно приготовление газовоздушных смесей, имеющих более низкую температуру конденсации, вплоть до -37°С для бутанов (смесь соответствует границе безопасности). Однако в этом случае необходимо использовать специальные газогорелочные устройства. Газовоздушные смеси приготавливают в смесителях автоматического действия. Контроль за Их работа контролируется автоматически в зависимости от теплоты сгорания, числа Воббе или плотности смеси. В некоторых источниках смесь пропана с воздухом называют «искусственным природным газом» (synthetic natural gas, SNG).

Необходимость резервного или аварийного топлива для котельной обусловлена объективной необходимостью обеспечить бесперебойную работу котельной в случае отключения либо непоставки основного топлива. Во исполнение этой задачи на котельной создается не снижаемый запас резервного (аварийного) топлива в соответствии с регламентирующими документами. Документами, регламентирующими необходимость резервного топлива для котельных являются:

• Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок, утвержденные Приказом Минэнерго Российской Федерации от 24 марта 2003 г. № 115, (п. 4.1.1);
• Правила пользования газом и предоставления услуг по газоснабжению в Российской Федерации, утверждены Постановлением Правительства России от 17 мая 2002 г. № 137, (п.49) ;
• СНиП II-35-76 «Котельные установки», утвержден Постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по делам строительства от 31 декабря 1976 г. № 229, (п.4.1);
• СП 89.13330.2012 «Котельные установки» . Актуализированная редакция СНиП II-35-76», утвержден Приказом Министерства регионального развития Российской Федерации от 30 июня 2012 г. № 281, (п.4.5).

Вид топлива и его классификация: основное, а при необходимости и аварийное, устанавливается с учетом категории котельной, исходя из местных условий эксплуатации, и определяется по согласованию с региональными уполномоченными органами власти.

Энергосбережение в современных условиях доказало свою актуальность. Собственники большого и малого бизнеса уделяют большое внимание энергоэффективным проектам и их внедрению на предприятие. И дело тут не только в постоянном росте цен на энергоносители. Важен здесь и такой выгодный момент, как возможность снижения себестоимости производимого товара, что при равных условиях, дает преимущество в конкурентной борьбе на рынке сбыта.

Однако за всем этим ажиотажем, в деле энергосбережения, упускается из вида очень важный вопрос, а именно — резервное топливо. На сегодня мы имеем либо устаревшее использование мазута, либо вообще ничего не имеем. И второе, к сожалению, встречается чаще. Руководители предприятий, часто не желают вкладывать деньги в систему резервного энергоснабжения, основывая свое нежелание на неверных выводах.

Цена ошибки в планирование энергобезопасности

Многие считают, что так как на сегодня процент газифицированных предприятий высок, а большинство новых предприятий проектируется с учетом использования природного газа, то система газоснабжения априори является надежной и вводить систему резервного энергоснабжения не нужно. А это далеко не так! Цена такой ошибки может быть очень высока. Рассмотрим лишь один пример ошибочности такого мнения.

В сентябре 2005 года в результате аварии, произошедшей на участке газопровода «Урал-Бухара» один из крупнейших городов Свердловской области — Каменск-Уральский — остался без газа. Руководитель одного из промышленных предприятий этого города обратился в Госгортехнадзор с требованием возместит причиненный ущерб. В качестве ответа его попросили подать иск на газовиков. На это из ООО «Уралтрансгаз» пришел ответ, что все должны иметь резервное топливо кроме населения.

Этот пример красноречиво показывает, что не стоит надеяться на надежность газопроводов. Многие из них изношены, требуют ремонта, а дублирующие газопроводы не всегда имеются. Поэтому наличие резервного топлива на предприятиях обязательно. А, значит, стоит рассмотреть этот вопрос более детально.

Что это такое резервное топливо и зачем оно нужно

Рассматривая с позиции газифицированных предприятий — это альтернатива природному газу. Используется в случае прекращения подачи газа, для того, чтобы не прерывать производственный цикл. Как видно из примера выше, отсутствие альтернативы в энергоснабжение может привести к серьезным убыткам.

Допустим, крупное пищевое предприятие по технологии использует пар от 7 до 10 тонн в час. Проведя необходимые расчеты, было установлено: при простое, каждый день теряется до 40 тыс. долларов. И это только прямые убытки, без потери стоимости испорченного сырья. Для металлургических предприятий сумма убытков увеличивается в несколько раз. К том уже, на металлургических предприятиях есть риск вообще загубить производства в случае застывания металла на определенных этапах производства. Все это показывает, что решению проблем альтернативного топлива, а значит и энергобезопасности, необходимо уделять максимальное внимание.

Как решают проблему резервного топлива сейчас

Собственники предприятий, как правило, мало интересуются эффективностью энергозамещающей системы. Заказывая разработку такого проекта, они выдвигают единственное условие: минимум затрат. Проектировщики охотно выполняют это пожелание и останавливают свой выбор на устаревших системах с использованием мазута или дизельного топлива. Потом, когда приходит время задействовать резерв, такие недальновидные руководители понимают, что эффективность устаревших систем низкая. На прогрев мазута уходит до 20% вырабатываемого тепла, а расходы на закупку солярки, учитывая масштабы потребления, огромны. Однако переделывать систему энергозамещения уже некогда.

Какими свойствами эффективности должно обладать резервное топливо

Проанализировав ситуацию с энергозамещением, мы пришли к выводу, что для газифицированных предприятий оптимальной альтернативой является сжиженный газ. СУГ (сжиженный углеводородный газ — пропанобутановая смесь) или СПГ (сжиженный природный газ). И вот почему:

• высокие потребительские свойства;


• экономическая эффективность;


• экологичность.

Потребительские свойства. Именно с газом, в качестве резервного топлива, возможна полная автоматизация перехода с сети на резерв и наоборот. Один и тот же тип горелки, одинаковые химические свойства топлива. Плюс, на некоторых предприятиях невозможно использовать любое другое топливо кроме газового. В качестве примера можно привести работу предприятия по переплавке цветного металла. Линия производства — печи, конвертор, фурмы, желоба, котел утилизатор, стенды осушки и прочее — рассчитана на использование газового топлива. Применение другого, в этом случае, нарушит технологический процесс производства.

Получается, стоимость внедрения системы энергозамещения для крупного газифицированного предприятия меньше, чем потери от незапланированного простоя. Выгода, от внедрения резерва сжиженного газа, прямая. Учитывая, что срок службы системы резервного энергозамещения практически неограничен и напрямую зависит от качества и своевременности ремонтного обслуживания, можно смело утверждать — вложения в нее окупятся не один раз.