Технико-экономическое обоснование строительства многотопливной автозаправочной станции «Газпромнефть»

Преимущества газа (СУГ и метана) как альтернативного топлива прекрасно известны частным лицам и владельцам коммерческих автопарков, которые умеют считать деньги. О том, что можно экономить десятки и сотни тысяч рублей ежегодно, переведя свои автомобили на газ, – они прекрасно осведомлены. Во всем мире интерес к газомоторному топливу огромен. К сожалению, единственный, но значимый «минус» – неразвитая инфраструктура – пока что перевешивает все потенциальные плюсы использования газа в качестве моторного топлива для россиян. Увы, в России пока что мало как заправок, так и центров по переоборудованию автомобилей на газ. Впрочем, все больше автопроизводителей, как ведущих мировых, так и российских, учитывая глобальный тренд, не замечать который уже невозможно, ставят на свои автомобили битопливные двигатели, способные работать как на бензине, так и на газе. Правда, стабильных поставок метановых автомобилей в Россию пока нет, но, несомненно, они начнутся, как только производители и дилеры почувствуют резкое увеличение спроса на газомоторную технику. Также владелец автопарка может установить газобаллонное оборудование на имеющиеся автомобили самостоятельно, не дожидаясь «милости» от автопроизводителей.

Что касается заправок, то пока что в России автомобильных газовых наполнительных компрессорных станций (АГНКС) для заправки КПГ относительно немного – чуть более двухсот на всю огромную страну. Для сравнения – привычных АЗС, заправляющих машины бензином дизтопливом, в стране десятки тысяч. Но ситуация, к счастью, меняется. Автопарки государственных и муниципальных организаций в целом ряде регионов России в самое ближайшее время в обязательном порядке будут переведены на газомоторное топливо. Принимаются соответствующие федеральные и региональные программы. Тем самым вся инфраструктура газовых заправок и центров по переоборудованию транспорта получит серьезный импульс к развитию. Если говорить о Северо-Западном регионе, то именно открытие МАЗС «Газпромнефть» послужило толчком для подписания договора о сотрудничестве в 2013 году председателя правления «Газпром» Алексей Миллер и губернатора Санкт-Петербурга Георгия Полтавченко. В документе стороны сообщили о намерении разработать и подписать соглашение «О расширении использования природного газа в качестве моторного топлива», в котором будут отражены основные направления совместной работы по внедрению газомоторного топлива на пассажирском автомобильном транспорте, жилищно-коммунальной и другой автомобильной технике в Санкт-Петербурге.

Согласно данным «Газпромнефть», на сегодняшний день среднесуточная реализация газомоторного топлива составляет порядка 10% от общей прокачки МАЗК.  Но этот пример – вовсе не «первая ласточка» по развитию метановой инфраструктуры в Северо-Западном регионе. Пилотным проектом стал перевод пассажирских автобусов на метан в Великом Новгороде. При активном сотрудничестве администрации города и крупнейшей транспортной компании «ПИТЕРАВТО» в 2012 г. автопарк городского новгородского автотранспортного предприятия МУП ПАТ2 пополнился 93 «газовыми» автобусами общего пользования. Львиная доля техники – автобусы ЛиАЗ 6212 с заводским газомоторным оборудованием. На сегодняшний день на городских маршрутах Новгорода эксплуатируется 246 автобусов, из которых 168 – на газовом топливе.

Метаном новые автобусы заправляются на единственной автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС), реализующей КПГ, принадлежащей ЗАО «Газпромнефть-Северо-Запад». На станции работает 8 газовых заправочных колонок, АГНКС расположена всего в 2 км от автобусного парка МУП ПАТ2 на выезде на федеральную трассу М-10. Таким образом, Великий Новгород сегодня – город-лидер Северо-Западного региона по масштабам перевода пассажирских автобусов на метан. Интересно, что после реализации «газового» проекта, по словам заместителя директора по эксплуатации и коммерции новгородского МУП ПАТ 2 Владимира Кондратьева, заметно улучшились экономические показатели муниципального транспортного сектора, в том числе снизилась стоимость обслуживания техники. «Учитывая сложную экологическую ситуацию в городе, МУП ПАТ-2 рассматривает использование компримированного природного газа в качестве моторного топлива как одно из главных мероприятий, способствующих кардинальному снижению вредного влияния автотранспорта на экологию, поэтому мы планируем и дальше при обновлении парка отдавать предпочтение газовым автобусам. Возможно, тем самым привлекательность КПГ повысится среди тех, кто пользуется личными автомобилями», – отметил Владимир Кондратьев.

Цена вопроса

Если владелец коммерческого автопарка задумается о переводе своих машин на газ, первым делом необходимо будет подсчитать грядущие затраты. Примерно это будет выглядеть так. Ориентировочная стоимость переоборудования одной легковой машины на метан – 50 тыс. руб. Согласно подсчетам экспертов, экономия расходов на топливо для грузового автомобиля при использовании КПГ составляет 450 руб. на 100 км. То есть, проехав чуть больше 11 тыс. км, свои затраты владелец машины окупит, а дальше начнется чистая экономия.

Не стоит забывать, что дальнобойщик может заправиться на МАЗК (или на АГНКС) метаном, а потом, уехав в другой регион, заправляться уже бензином, если по пути не найдет подходящей газовой заправки. То есть у него появляется возможность выбора между различными видами топлива, а, следовательно, и простор для маневра в дальнем пути. Никакой привязки к метану и только к метану (или к СУГ) у него нет. Сейчас через розничную сеть АЗС «Газпромнефть» СУГ реализуется в Московской, Тверской, Нижегородской, Омской, Свердловской, Кемеровской, Новосибирской областях, на юге Тюменской области, в Северо-Западном регионе и Краснодарском крае. Всего в России работает 89 станций компании, где можно заправить автомобиль газом: 85 станций реализуют СУГ, 4 – КПГ (их них 1 в СЗФО). В 2013 г. «Газпром нефть» планирует открыть новые МАЗК в Центральном и Северо-Западном регионах, в том числе вдоль федеральных трасс М10 и М1. В Санкт-Петербурге и области будут введены в эксплуатацию новые МАЗК на месте АЗС и АГНКС «Газпромнефть»: в Сестрорецке, Тосно и  Тихвине.

Цифры

Россия занимает двадцатое место в мире по парку автомобилей на метане - 23% мировых запасов газа принадлежит РФ. Из них перерабатывается только 9%. Всего в мире – 14,7 млн. автомобилей на КПГ, что составляет 1,5% мирового парка автотранспорта. Среднегодовой рост парка такой техники в мире – 26% [10].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОМПРИМИРОВАННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА

2.1 Технология компримирования природного газа

Компримированный природный газ (КПГ)— сжатый природный газ используется вместо бензина, дизельного топлива и пропана в качестве моторного топлива. КПГ экологически безопаснее в качестве топлива, поскольку в сравнении с обычными видами топлива вызываемый продуктами его сгорания парниковый эффект меньше.

Компримированный природный газ производится в результате сжатия (компримирования) природного газа в компрессорных установках. Транспортировка и хранение КПГ осуществляется в специальных накопителях газа под давлением 200—220 бар.

Компримирование — повышение давления газа с помощью компрессора. Это одна из основных операций при транспортировке УГ по магистральным трубопроводам, закачке их в нефтегазоносные структуры для поддержания пластового давления. Компримирование осуществляется в одну или несколько ступеней. Мощность и тип компрессора определяют не только в зависимости от количества компримируемого газа, но и  от требуемой степени повышения давления (степени сжатия). Компримирование газа сопровождается повышением температуры. В результате чего требуется его последующее охлаждение.

Компримирование природного газа для получения газомоторного топлива может производиться на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС).

Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции – станции, осуществляющие заправку компримированным природным газом автомобильного транспорта. 

В отличие от автозаправочных  и газозаправочных станций, где моторное топливо только реализуется, АГНКС являются объектами, на которых природный газ, поступающий по газопроводу, подвергается комплексной обработке.

Технологический процесс АГНКС включает:

• очистку в сепараторе и фильтрах сырьевого газа от капельной жидкости и механических примесей;
• коммерческий замер газа;
• компримирование до 25 МПа с охлаждением после каждой ступени сжатия компрессорных установок;
• осушка газа от влаги;
• хранение в аккумуляторах при 25 МПа и распределение через газозаправочные колонки при давлении 20 МПа.

Процесс компримирования природного газа представлен на рисунке 7.

Рис.7 Процесс компримирования природного газа

 

На первоначальном этапе газ направляется на компрессорную установку. Далее, при всасывании в компрессорную установку газ попадает на двухступенчатый входной фильтр-скруббер. Фильтр-скруббер представляет собой вертикальный сосуд. Фильтр-скруббер выполнен из коррозионно-стойкой стали. Он обеспечивает удаление жидких фракций в первой ступени очистки и твердых частиц во второй ступени очистки. Фильтр оборудован датчиками перепада давления, насосом откачки конденсата и дренажными клапанами. Отделение жидкости в фильтре осуществляется за счет резкого изменения направления потока газа при ударе о стенку корпуса фильтра. Фильтр-скруббер представлен на рисунке 8.

Рис.8 Фильтр-скруббер

1 - верхняя секция; 2 - входной патрубок; 3 - выходной патрубок;             4 - циклоны; 5 - нижняя решетка; 6 - нижняя секция; 7 - люк-лаз;                      8 - дренажный штуцер; 9 - штуцеры контролирующих приборов;                  10 - штуцеры слива конденсата.

Далее газ поступает в винтовой компрессор. Компрессорный агрегат (компрессор и главный двигатель) оборудованы системой контроля вибрации. Двигатель также оснащен системой контроля температуры подшипниковых узлов. Регулирование производительности компрессорной установки осуществляется при помощи двухуровневой системы. Это позволяет максимально быстро и корректно реагировать на изменение режима работы сопряженной газотурбинной установки или изменение параметров входного газопровода.

Чтобы обеспечить максимальную производительность применяют функцию объёмного регулирования через золотниковый клапан компрессора. Данная функция позволяет снизить эксплуатационные расходы, так как потребляемая мощность главного электродвигателя в режиме золотникового регулирования практически пропорциональна производительности компрессорной установки. После сжатия в компрессоре газомасляная смесь поступает в фильтр-сепаратор первой ступени очистки. Фильтр-сепаратор представлен на рисунке 9.

Рис.9 Фильтр-сепаратор

1 - корпус фильтр-сепаратора; 2 - быстрооткрывающийся  затвор;                 3 - фильтрующие элементы; 4 - направляющая фильтрующего элемента;       5 - трубная доска камеры фильтров; 6 - каплеотбойник;                                     7 - конденсатосборник.

В сепараторе, за счет силы тяжести, происходит основное отделение масла от газа. Работа фильтр-сепаратора осуществляется следующим образом: газ с помощью специального отбойного козырька направляется на вход фильтрующей секции 3. Далее происходит отделение жидкости и очистка от механических примесей. Через перфорированные отверстия в корпусе фильтра газ поступает во вторую фильтрующую секцию - секцию сепарации, где подвергается окончательной очистки от влаги. Через дренажные патрубки механические примеси и жидкость удаляются в нижний дренажный сборник и далее помещаются в специальные подземные емкости.

Следующий шаг – охлаждение. После очистки газ поступает на газовый охладитель. Учитывая качество исходного газа и проектные требования, перед газовым охладителем может устанавливаться фильтр дополнительной очистки. Охлаждение газа в холодильниках осуществляется водой (или антифризом). Через сужающее устройство  вода подводится к блоку холодильников. После блока холодильников вода поступает в водяные полости цилиндров. Нагретая в водяных полостях холодильниках вода поступает в смеситель  с теплообменником, охлаждается в нем до температуры 10-30°С и подается в сужающее устройство. Охлажденный до температуры ниже 60°С и очищенный от капельных влаги и масла газ поступает во вторую ступень охлаждения. Описанные процессы повторяются во всех ступенях. После водомаслоотделителя сжатый газ попадает в выходной трубопровод и либо направляется в турбины ПГУ или ГТЭС, либо закачивается в газотранспортную систему для дальнейшей транспортировки конечным потребителям [26].

2. Особенности использования компримированного природного газа

Природный газ, по сравнению с другими видами топлива имеет ряд преимуществ. Во-первых, это стоимость природного газа – она значительно ниже. Во-вторых, достигается высокий уровень КПД и обеспечивается возможность автоматизации процессов горения. В-третьих, существует возможность эффективного использования газа в качестве как технологического, так и энергетического топлива. Это достигается за счет его высокой жаропроизводительности (>2000°С).

Компримированный природный топливный  газ получают из природного газа, который транспортируется по магистральным газопроводам или городским газовым сетям, компрессированием и удалением примесей.

Технология производства не допускает изменения компонентного состава газа. Компонентный состав представлен в таблице 1.

Таблица 1

Компонентный состав газа

Показатель	Норма
Объемная теплота сгорания, кДж/м3, не менее	32600-36000
Относительная плотность по отношению к воздуху, не менее	0,56-0,62
Расчетное октановое число, не менее	105
Концентрация сероводорода, г/м3, не более	0,2
Концентрация меркаптановой серы, г/м3, не более	0,036
Масса механических примесей в 1 м3, мг, не более	1,0
Содержание воды, мг/м3, не более	9,0