Разработка рациональных схем автономного газоснабжения на базе сжиженного природного газа

• Автор: Фролов, Владимир Олегович
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И НАУЧНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К РЕАЛИЗАЦИИ ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1Л Современное состояние и перспективы развития систем

газификации Российской Федерации

1.2 Выбор направления дальнейших исследований

Выводы по главе

ГЛАВА 2 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СХЕМНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ СИСТЕМ ТОПЛИВОСНАБЖЕНИЯ НА БАЗЕ СПГ
2.1 Анализ существующих способов производства и транспортировки природного газа различным категориям потребителей
2.2 Разработка способа транспортировки сжиженного природного газа потребителям, удаленным от магистральных газопроводов
2.3 Определение оптимального местоположения завода по сжижению природного газа на плане газоснабжаемой территории
2.4 Усовершенствование конструкции транспортных средств
для доставки сжиженного природного газа
2.4.1 Состояние вопроса и теоретические предпосылки
2.4.2 Схема модернизированной цистерны для транспортировки
сжиженного природного газа
Выводы по главе
ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ СХЕМЫ ДОСТАВКИ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА ПОТРЕБИТЕЛЯМ
3.1 Выбор хладоносителя
3.2 Определение давления хладоносителя в криогенной цистерне

3.3 Определение основных термодинамических параметров хладоносителя и природного газа в цикле производства СПГ
3.3.1 Определение давления инверсии предварительно охлажденного природного газа
3.3.2 Определение температуры охлажденного природного газа
3.4 Определение перерасхода топлива при использовании предлагаемой схемы доставки СПГ
3.5 Определение объема заполнения сосуда цистерны
3.6 Расчет модельной цистерны на прочность
Выводы по главе
ГЛАВА 4 ПРОВЕДЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ОСНОВНЫХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ХЛАДОНОСИТЕЛЯ И ПРИРОДНОГО ГАЗА В
ЦИКЛЕ ПРОИЗВОДСТВА СПГ
Выводы по главе
ГЛАВА 5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
СХЕМЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА
5.1 Определение расхода топлива и экономического эффекта от внедрения новой конструкции цистерны
5.2 Сравнительная экономическая эффективность использования схемы с возвратом хладоносителя
5.3 Выявление экономической эффективности реализации
предлагаемого способа транспортировки СПГ
Выводы по главе 5
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
СПГ - сжиженный природный газ
СУГ - сжиженный углеводородный газ
КПГ - компримированный природный газ
ЭХЗ - электрохимическая защита
ACT - автономная система топливоснабжения
У СПГ - установка сжижения природного газа
ГРС - газораспределительная станция
ГРП - газорегуляторный пункт
ЭВМ - электронно-вычислительная машина
БДУ - безопасное дренажное устройство
БУКВЕННЫЕ ИНДЕКСЫ
Ь - суммарный маршрут транспортировщика СПГ,км.
I, - длина 1-го ответвления маршрута, км.
<2 - расход топлива, л.
#/- норма расхода топлива, 1/ 100км.
q2 - норма расхода топлива на перевозку груза, 1/(100 т км)
тспг ■ номинальная масса груза перевозимого одним транспортировщиком, т.
п - количество транспортировщиков
О - суммарная надбавка (снижение) к норме расхода топлива.
С - суточная потребность населенного пункта в природном газе, нм3/сут.
х, у- координаты завода по производству СПГ, км.
х„ у, — координаты 1-го потребителя, км.
ср - изобарная теплоемкость, Дж/ кг К.
с°р - идеально-газовая теплоемкость, Дж/ кг К.
Я - универсальная газовая постоянная, г - приведенная температура.
Тт - температура плавления, К.
Ттп ~ температура кипения, К. р - плотность, кг/м3.
Ткр - температура в критической точке, К.
Ркр - давление в критической точке, МПа. со - фактор ацентричности Питцера. г - удельная теплота испарения, Дж/кг. и - удельный объем, м3/кг.
(2хллд - количество теплоты отведенное от хладоносителя, Дж.
Qcпг -количество теплоты, подведенное к СПГ, Дж. е - коэффициент полезного действия. в - нормированная температура кипения вещества.
Ос'щР - количество теплоты, расходуемое на нагревание СПГ до температуры кипения, Дж. 0.спг ' количество теплоты, расходуемое на регазификацию СПГ, Дж.

показывается). У потребителей система приема, хранения и регазификации СПГ предназначена для обеспечения природным газом, газифицированным из сжиженного, и поддержания параметров выдаваемого потребителю газа в заданных пределах по давлению (значение давления в соответствие с нормативными документами не должно превышать 5кПа), температуре и расходу. В состав системы входят (на схеме не показывается): заправочная колонка, криогенные трубопроводы^ 1] и арматура, газорегуляторные пункты, коммерческие узлы расхода газа и система контроля параметров. Температура газа после испарителя на 3^5°С (составляет примерно минус 29°С) ниже температуры окружающей среды. В холодное время года природный газ может дополнительно подогреваться в электроподогревателях. Температура газа на выходе из подогревателей автоматически поддерживается в диапазоне от минус 10 до 0°С. В шкафном газорегуляторном пункте газ в автоматическом режиме редуцируют до рабочего давления газовых приборов потребителей, не превышающим 5 кПа.
Хладоноситель после теплообменного аппарата 7 с помощью криогенного насоса 2 (например, марки НкпМ), поступает в предварительно очищенное от СПГ пространство сосуда криогенной цистерны 1. После наполнения сосуда криогенной цистерны 1 хладоносителем, цистерну транспортируют автомобильным или железнодорожным транспортом к заводу по сжижению природного газа. Экономия энергии, затрачиваемой на получение холода, происходит благодаря тому что, поступивший на завод по сжижению от потребителя хладоноситель при помощи криогенного насоса 2 (например, марки НкпМ) подается в теплообменный аппарат 6 (например, теплообменник КК), где хладоноситель обменивается теплом с природным газом, поступающим из магистрального трубопровода. Предварительное охлаждение позволяет затрачивать меньше энергии на последующее охлаждение, сжатие в компрессорном агрегате и сжижение природного газа в блоке сжижения. Хладоноситель, нагревшийся от природного газа в теплообменном аппарате 6, при помощи насоса для перекачки хладоносителя 3 подается в накопительную емкость для хладоносителя 5. Сжиженный природный газ