Дипломная (вкр): Использование сжиженных газов в качестве резервного топлива на объектах газоснабжения

В отечественной практике газовоздухосмесительные установки не нашли широкого применения, поэтому представляет интерес обопщение зарубежного опыта по использованию газовоздушных смесей для целей газоснабжения.

Экономический эффект получается за счет замещения паров пропан-бутана воздухом (до 40%) и использования пропан-бутановоздушной смеси в качестве резервного топлива.

Расчет экономической эффективности «Проведение исследований по приготовлению и использованию пропан-бутановоздушных смесей для целей газоснабжения» выполнен в соответствии с «Методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов», утвержденными Министерством экономики РФ, Министерством финансов РФ, Государственным комитетом РФ по строительной, архитектурной и жилищной политике №ВК 477 от 21.06.1999г. и с «Внитрикорпоративными правилами оценки эффективности НИОКР» СТО ГАЗПРОМ РД 1.12-096-2004.

Расчет выполняется в текущих ценах базового периода без учета НДС. Согласно СТО ГАЗПРОМ РД 1.12-096-2004 в качестве показателей коммерческой эффективности используется интегральный эффект (чистый дисконтированный доход) и индекс эффективности.

Продолжительность расчетного периода составляет 8 лет после завершения работ. Налоговое окружение принимается в соответствии с действующим законодательством РФ.

При расчете показателей было произведено моделирование денежных потоков, включающих денежные поступления (приток денежных средств) и расходы (отток денежных средств), связанные с проведением исследований по приготовлению и использованию пропан-бутановоздушных смесей для целей газоснабжения.

Исходные данные для расчета представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Исходные данные для расчета показателей экономической эффективности проведения исследований по приготовлению и использованию пропан-бутановоздушных смесей для целей газоснабжения

Средняя молекулярная масса смеси жидких углеводородов заданного компонентного состава

 кг/кмоль.

Исходя из закона Авагадро, что 1 кмоль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,41 м³, определяем объем паровой фазы, образующийся при испарении 1 кг жидкой фазы СУГ

 м³.

Объем паровой фазы при стандартных условиях (20°С) составляет

 м³.

Годовая производительность установки

Q_г = Q_ч ? 24 ? 365 = 50 ? 24 ? 365 = 438000 м³/год = 438 тыс.м³/год.

В газовоздухосмесительной установке до 40% объема паров углеводородных газов замещается воздухом, т.е. сберегается ресурс газовой смеси в количестве

DQ = 40 / 100 ? 438 » 175 тыс.м³/год.

Годовая экономия ресурса СУГ составляет

DM_суг = 1 ? 175000 / 0,486 = 360082 кг/год » 360 т/год

или в стоимостном выражении

DS_суг = DM_суг ? Ц_суг = 360082 ? 25 = 9002050 руб./год » 9002,1 тыс.руб./год.

Расчет величины интегрального эффекта представлен в таблице 3.2.

Согласно данным таблицы 3.2 интегральный эффект Э_и составит 25 821,7 тыс. руб. Индекс эффективности равен

ИЭ_р = 25 821,7 / (6 000,0 ? 1,2544 + 6 000,0 ? 1,1200) + 1 = 2,81.

Результаты расчета свидетельствуют об эффективности внедрения технологий по приготовлению и использованию пропан-бутановоздушных смесей для целей газоснабжения, так как величина интегрального эффекта (чистого дисконтированного дохода) -
положительна. Индекс эффективности превышает 1, что также свидетельствует об эффективности данной разработки.

Таблица 3.2 -   Расчет показателей коммерческой эффективности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование СУГ в качестве резервного топлива на объектах газоснабжения представляет собой актуальную задачу. В работе выполнены технологические расчеты по обоснованию технической возможности, оценены достоинства и недостатки замены природного газа:

·   парами пропан-бутановых фракций;

·   газовоздушными смесями (смеси паров СУГ с воздухом).

По итогам выполненной работы сделаны следующие выводы:

1. Теплота сгорания паровой фазы СУГ зависит от компонентного состава и в более чем 2,5 раза превосходит теплоту сгорания природного газа. Число Воббе паров СУГ выходит за пределы диапазона от 41,2 до 54,5 МДж/м³ по ГОСТ 5542-87 [11]. Пары СУГ являются более калорийным видом топлива по сравнению с природным газом, поэтому горелки газоиспользующего оборудования должны быть перенастроены для использования паровой фазы СУГ.

2. Расчеты по определению свойств пропан-бутановоздушных смесей показали, что:

- газовоздушная смесь и природный газ взаимозаменяемы, так как число Воббе газовоздушной смеси Wo = 45,63 МДж/м³ и находится в пределах диапазона от 41,2 до 54,5 МДж/м³ по ГОСТ 5542-87 [11];

- газовоздушная смесь, благодаря наличию воздуха, стала легче, относительная плотность газа по воздуху снизилась до D = 1,355;

- нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения газовоздушной смеси составляют 3,73 и 15,65% по объему соответственно.

По результатам расчетов свойств паров СУГ заданного компонентного состава (см. таблицу 2.12) псевдокритическая температура газовоздушной смеси получилась равной 279,7 K (6,5°С). Это означает, что при температурах, превышающих 6,5°C, конденсат в газопроводах образовываться не должен. Образование конденсата возможно при температурах ниже 6,5°С. Так как в виде конденсата выпадают бутановые фракции, то появляется возможность для целей резервного газоснабжения использовать СУГ с повышенным содержанием бутановых фракций.

3. Технические характеристики и технологические схемы установок по приготовлению пропан-бутановоздушных смесей зависят от следующих параметров:

- марка СУГ, используемая для приготовления газовоздушной смеси;

- производительность установки - объем газовоздушной смеси, получаемый в единицу времени;

- давление газа в трубопроводе потребителя (для получения высоких давлений используются смесительные установки, работающие на сжатом воздухе);

- предполагаемый режим функционирования системы (режим резервного газоснабжения, покрытие «пиковых» нагрузок, автономное газоснабжение);

- возможность в перспективе увеличивать мощности установки.

4. Анализ конструкций зарубежных и отечественных установок по приготовлению пропан-бутановоздушных смесей показал, что наибольшее распространение получили смесительные установки на базе трубок Вентури (Venturi). В зависимости от величины требуемого выходного давления в одних типах установок используется атмосферный воздух, в других - сжатый воздух от воздушного компрессора. От величины давления газовоздушной смеси на выходе из установки зависит состав оборудования, которое необходимо применить для приготовления газовоздушной смеси.

5. Для испарения жидкой фазы СУГ применяются различные конструкции испарителей: электрических, жидкостных и огневых. На основе анализа технических характеристик испарителей ряда зарубежных производителей (Algas SDI, ITO KOKI, Flussiggas-Anlagen GmbH) определены диапазоны расходов для применения различных видов испарителей жидкой фазы СУГ:

- от 30 до 1000 кг/с – электрические испарители;

- от 160 до 3000 кг/с – жидкостные испарители;

- от 40 до 80 кг/с – огневые испарители.

6. На основе анализа технических характеристик отечественных и зарубежных установок по приготовлению газовоздушных смесей определены диапазоны производительности, рабочего давления и рабочих температур
в зависимости от предназначения установок:

· установки для резервного (аварийного) газоснабжения и покрытия «пиковых» нагрузок:

производительность - от 30 до 300 м³/ч;

рабочее давление - среднее давление (свыше 0,005 МПа до 0,3 МПа включительно);

рабочая температура - от минус 40 до +50°C;

· установки для автономной газификации

производительность - от 5 до 200 м³/ч;

рабочее давление - низкое давление (до 0,005 МПа);

рабочая температура - от минус 40 до +50°C.

7. Экономический эффект от внедрения технологии пропан-эйр получается за счет замещения паров пропан-бутана воздухом (до 40%) и использования пропан-бутановоздушной смеси в качестве резервного источника топлива.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Федеральный закон «О техническом регулировании» от 27.12.2002 № 184-ФЗ (ред. от 06.12.2011).

2. Федеральный закон «О газоснабжении в Российской Федерации» от 18.12.2006 № 232-ФЗ (ред. от 28.11.2011).

3. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.1997 № 116-ФЗ (ред. от 19.07.2011).

4. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности:
Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-ФЗ.//Российская газета. - 2008. -01.08.

5. Технический регламент о безопасности сетей газораспределения и газопотребления: утв. постановлением Правительства РФ от 29.10.2010 № 870 (с изм. на 23.06.2011).

6. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности сжиженных углеводородных газов».

7. ГОСТ Р 52087-2003. Газы углеводородные сжиженные топливные. Технические условия. - Введ. 01.07.2004.//Сб. Газообразное топливо. Технические условия и методы анализа. - М.: Стандартинформ, 2006. - II, 10 с.

8. ГОСТ 20448-90. Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления. Технические условия (с изм. №1 и №2). - Взамен ГОСТ 20448-80, введ. 01.01.1992. - М.: Стандарт-информ, 2005. - II, 8 с.

9. ГОСТ 28656-90. Газы углеводородные сжиженные. Расчетный метод определения плотности и давления насыщенных паров (с изм. №1). - Введ. 01.07.91. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. - I, 10 с.

10.  ГОСТ Р 50994-96 (ИСО 4256-78). Газы углеводородные сжиженные. Метод определения насыщенных паров. - Введ. 01.07.1997. - М.: Госстандарт России, 1997. - III, 12 с.

11.  ГОСТ 5542-87. Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия (с поправкой от 15.07.2001). - Взамен ГОСТ 5542-78, введ. 01.01.1988. - М.: Госстандарт, 2001. - 4 с.

12.  ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. - Взамен ГОСТ 12.1.044-84, введ. 01.01.1991. - М.: Стандартинформ, 2006. - 99 с.