CC BY
47
УДК 621.6.036
А.Л. Шурайц, А.А. Феоктистов, А.В. Рулев, Т.А. Усачева
ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В УСТАНОВКАХ ПРОМЫШЛЕННОГО РЕЗЕРВУАРНОГО ГАЗОСНАБЖЕНИЯ, ОСНАЩЕННЫХ СИСТЕМАМИ ИСКУССТВЕННОЙ РЕГАЗИФИКАЦИИ СЖИЖЕННОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА
Приведенные результаты исследований показывают, что среднегодовая экономия электрической энергии при применении предлагаемой схемы в установках промышленного резервуарного газоснабжения, оснащенных системами искусственной регазификации сжиженного углеводородного газа, составляет 33,0%.
Экономия, газоснабжение, резервуар, сжиженный газ, регазификация.
A.L. Shurayts, A.A. Feoktistov, A.V. Rulev, T.A. Usacheva
ENERGY SAVING IN INDUSTRIAL RESERVOIR GAS SUPPLY INSTALLATIONS, EQUIPED WITH SYSTEMS OF ARTIFICIAL
REGASIFICATION OF LIQUEFIED HYDROCARBON GAS
The presented here results of the studies show that average annual economy of energy at the use of the proposed scheme in installations of industrial reservoir gas supply, equipped with systems of artificial regasification of liquefied carbureted hydrogen gas forms 33,0%.
Economy, gas supply, reservoir, liquefied gas, regasification.
В предлагаемой конструкции промышленного электрического регазификатора с алюминиевой заливкой актуальной задачей является экономия электрической энергии. В существующих конструкциях жидкая фаза сжиженного углеводородного газа (СУГ) из подземного резервуара подается в электрический регазификатор, где испаряется за счет тепла, подводимого от трубчатых электрических нагревателей. При этом тепло, окружающее резервуар грунта, никак не используется.
С целью экономии электрической энергии предлагается использовать схему попеременной подачи паровой и жидкой фаз с помощью клапана переключателя фаз. Согласно предлагаемому техническому решению, представленному на рисунке, в начальный период эксплуатации паровая фаза из подземного резервуара 1 по паровому стояку 2 через клапан переключения подачи паровой и жидкой фаз 3 подается в испарительный змеевик 9, перегревается в нем, а затем через выходной трубопровод 4 и регулятор низкого давления 6 поступает потребителю.
При снижении давления и температуры насыщенной паровой фазы в резервуаре 1 до расчетного значения Рр клапан 3 закрывает подачу паровой фазы через стояк 2 и открывает подачу жидкой фазы через трубопровод 7. Образующийся перепад давлений между резервуаром 1 и регазификатором 5 обеспечивает подъем жидкой фазы по
подводящему трубопроводу 7 через электромагнитный клапан 8 в испарительный змеевик
9, где она испаряется за счет тепловой энергии, подаваемой от теплоэлектронагревателей
10, через слой твердотельного промежуточного теплоносителя из алюминия 11.
Вследствие теплопритока со стороны грунта давление паров в резервуаре 1 повышается, клапан 3 снова открывается. Газоснабжение потребителей вновь осуществляется за счет подачи паровой фазы из резервуара 1. Цикл повторяется.
Величина расчетного избыточного давления паровой фазы Рр в резервуаре 1 (см. рисунок), при котором, с одной стороны, обеспечивается устойчивая подача СУГ в систему испарения 5 и надежная работа редуцирующего регулятора 6, а с другой стороны, достигается максимальная величина экономии тепловой энергии, принимается согласно [1] в размере 0,1^0,15 МПа.
6
Величину экономии электрической энергии при регазификации СУГ можно оценить по величине тепловой энергии, подведенной к подземному резервуару из окружающего грунтового массива.
В работе [2] имеется решение для определения испарительной способности подземного резервуара, используемого в режиме попеременной подачи паровой фазы из резервуара и проточного испарителя с естественным подводом тепла на регазификацию из окружающего грунтового массива.
Однако имеющееся решение не учитывает следующие обстоятельства, существенно влияющие на величину экономии энергии при использовании испарителя с искусственным подводом тепла для регазификации СУГ:
1. Необходимость дополнительных затрат энергии в регазификаторе на нагрев поступающей в него жидкой фазы, охлажденной до температуры ^ (Рр) в период отбора из резервуара паровой фазы, по сравнению с вариантом, в котором жидкая фаза не охлаждается в резервуаре и поступает в испаритель при температуре 1“ после очередной
заправки сосуда свежим газом.
2. Необходимость дополнительных затрат энергии в регазификаторе на перегрев паровой фазы с температуры 1аё (Рр) до расчетной температуры перегрева ^ .
Игнорирование указанных факторов приводит к неоправданному завышению величины экономии тепловой энергии в системах искусственной регазификации СУГ. Результаты проведенного анализа показывают, что среднегодовая величина завышения
экономии тепловой энергии в зависимости от состава СУГ и климатических условий составляет 15^20%.
Экономия тепловой энергии при искусственном подводе тепла для регазификации СУГ определяется как отношение количества тепла, полученного за счет естественной испарительной способности подземного резервуара, к общему количеству тепловой энергии:
Ад =-Оест--100%. (1)
О-Ейе + Оест
Количество тепловой энергии, полученной от подземного резервуара за счет естественного подвода тепла от грунта, в период между двумя соседними заправками с учетом [2] определяется по формуле:
о = а г+К(^_т... 1 (2)
\1ест Чое 1 “ ^ 1 ад 2 ^ ЮЕ 15 ^ '
2
оР
где ОР - расчетный часовой расход газа, кг/ч; тОХЛ - продолжительность периода охлаждения СУГ в подземном резервуаре до момента, когда давление и соответствующая ему температура насыщенных паров достигнут значений Рр и 1г(Рр), ч; г - скрытая теплота испарения жидкой фазы СУГ, кДж/кг; К - коэффициент теплопередачи резервуара, Вт/м2К; принимается по данным [3]; ГК, ¥О - соответственно, смоченная поверхность резервуара в конце периода охлаждения СУГ и перед очередной заправкой, м ; 1гр -температура грунта на отметке заложения оси резервуара, °С; 1(Рр) - температура жидкой фазы СУГ в конце периода охлаждения СУГ, когда давление насыщенных паров достигнет значения Рр; 1О - температура СУГ перед очередной заправкой, °С; - масса
жидкой фазы в начале периода охлаждения СУГ, кг; - масса жидкой фазы в подземном
резервуаре перед очередной заправкой, кг.
Величина продолжительности периода охлаждения определяется согласно [2] путем подбора соответствующих значений тОХЛ.
Количество тепловой энергии, полученной за счет искусственного подвода тепла от теплоэлектронагревателей, в период попеременного отбора паров СУГ из резервуара и электрического испарителя с учетом затрат энергии на нагрев, поступающей в регазификатор жидкой фазы и на перегрев паровой фазы, определяется как:
о.
ЕШ
(-!?)_ оЛ61 + -т
(3)
[г + С[ (г? _ Г‘(В,))+Й? ( _ I?(Вд))],
где Йаж, Й? - соответственно, осредненные удельные теплоемкости жидкой и паровой
фазы СУГ, кДж/кг К; 1?йд - расчетная температура перегрева паровой фазы, °С; I?(Рр) -
температура насыщенной паровой фазы в конце кипения пропан-бутановой смеси СУГ в испарительном трубном змеевике электрического испарителя при давлении Рр, °С.
С целью количественной оценки экономии электрической энергии за счет использования тепловой энергии грунта были проведены соответствующие расчеты при следующих исходных данных:
1. Климатический район - умеренно-холодный.
2. Геометрический объем резервуара - 10,0 м3.
3. Расчетное давление СУГ в резервуаре Рр = 0,15 МПа.
4. Содержание пропана в поставляемом газе - 60 мол.%.
5. Остаточный уровень газа в резервуаре - 25%.
6. Расчетная паропроизводительность электрического регазификатора, численно равная расчетному расходу газа Ор = 30 кг/ч.
Проведенные расчеты показали, что среднегодовая величина экономии электрической энергии за счет использования тепловой энергии при расходе газа Gp = 30 кг/ч составляет
33,0%.
Проведенные расчеты показывают, что применение предлагаемой схемы с частичным отбором паровой фазы из подземного резервуара, оснащенного электрическим регазификатором паропроизводительностью 30^50 кг/ч, позволяет обеспечить среднегодовую экономию электрической энергии на испарение СУГ в размере 33,0%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Курицын Б.Н. Теплообмен в парогенераторах сжиженного углеводородного газа с промежуточным теплоносителем / Б.Н. Курицын, А.П. Усачев // Труды Сарат. науч. центра жил.-коммун. академии РФ. Саратов: Надежда, 1997. Вып. 1. С. 53-62.
2. Курицын Б.Н. Системы снабжения сжиженным газом / Б.Н. Курицын. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1988. 196 с.
3. Свод правил по проектированию и строительству (СП 42-101-2003). Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб. М.: Стройиздат, 2003. 214 с.
Шурайц Александр Лазеревич - Shurayts Aleksandr Lazerevich -
доктоp технических наук, npофессоp Doctor of Technical Sciences,
кафедpы «Теплогазоснабжение и вентиляция» Professor of the Department
Саратовского государственного технического университета, генеральный директор ОАО «Гипрониигаз»
Феоктистов Александр Анатольевич -
аспирант кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция» Саратовского государственного технического университета, заместитель начальника управления по надзору за газонефтепроводами РОСТЕХНАДЗОРА РФ, г. Москва
of«Heat & Gas Supply, and Ventilation» of Saratov State Technical University, General Manager of JS Co «Giproniigaz»
Feoktistov Aleksandr Anatolyevich -
Graduate Student of the Department of «Heat & Gas Supply, and Ventilation» of Saratov State Technical University, Deputy Director of Administration of ROSTECHNADZOR on Supervision of Gas and Oil Pipelines, Moscow, RF
Рулев Александр Владимирович - Rulev Aleksandr Vladimirovich -
кандидат технических наук, ассистент Candidate of Technical Sciences,
кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция» Assistant of the Department Саратовского государственного of «Heat & Gas Supply, and Ventilation»
технического университета of Saratov State Technical University
Усачева Татьяна Александровна -
асп^ант кафедpы «Теплогазоснабжение и вентиляция» Саpатовского госудаpственного
Usachyova Tatyana Aleksandrovna -
Graduate Student of the Department of «Heat & Gas Supply, and Ventilation» of Saratov State Technical University
технического унивеpситета
Статья поступила в редакцию 07.10.08, принята к опубликованию 10.12.08
