О. В. Шершнев – ООО «Энергаз»

Повышенные параметры КПД современных парогазовых и газотурбинных электростанций рассчитываются еще на стадии проектирования энергообъектов. При этом среди необходимых условий эффективной генерации все чаще называется качественная подготовка топливного газа.
Именно этим обстоятельством объясняются высокие требования генерирующих компаний к выбору технологического оборудования, способного гарантированно готовить исходный газ и бесперебойно подавать газовое топливо в турбины ведущих российских и зарубежных производителей. На базе такого оборудования создаются системы газоподготовки для ГТУ различной мощности.

Достижение проектного КПД
Сегодня электрический КПД парогазовых установок (ПГУ) достигает 58 %. Максимальное использование пара для выработки тепловой энергии поднимает общий КПД ПГУ до 96 %. На обычной электростанции коэффициент полезного действия поддерживается лишь на уровне 30…35 %.
Специалисты многократно убеждались: чем выше качество газоподготовки, тем достижимее в реальной эксплуатации проектный КПД и запланированная экономичность ПГУ или ГТЭС. Для этого требуется в стабильном режиме обеспечить жесткие нормативные параметры чистоты, влажности, температуры и давления топливного газа.
Исходя из особенностей энергообъектов, условий эксплуатации ГТУ, типа и состава исходного газа, технологическое оборудование для подготовки топлива производится в разных модификациях.

Пункты подготовки топливного газа
Для подведения исходного газа к энергоблоку на газовой магистрали устанавливается газораспределительный пункт и создается ответвление. Очистка газа от воды и примесей проходит в пункте подготовки газа (ППГ), который комплектуется оборудованием, позволяющим гарантировать необходимый уровень очистки и осушки топлива. Так, например, эффективность очистки газа в блочном ППГ производства компании «Энергаз» (фото 1) достигает 99 % для твердых частиц и капельной влаги размером не менее 10 мкм.
В зависимости от индивидуальных проектных требований, в пунктах подготовки газа (помимо очистки и осушки) осуществляется также коммерческий учет газа, редуцирование, а также ряд других функций. Для этого в комплект поставки включается специальное оборудование: узел учета газа, линия измерения малого расхода, потоковый хроматограф для определения состава и теплотворной способности газа, измеритель температуры точки росы газа по влаге и углеводородам с устройством отбора проб, канал редуцирования.

Надежное компримирование
Предварительно подготовленный газ направляется в дожимную компрессорную станцию (ДКС). В ДКС применяются различные типы компрессоров: винтовые, поршневые, центробежные.
Например, дожимные компрессорные установки (ДКУ) компании «Энергаз» с винтовыми маслонаполненными компрессорами способны компримировать углеводородный газ до давления 7,5 МПа. Технологические возможности различных модификаций таких ДКУ (фото 2) позволяют перекачивать природный или попутный нефтяной газ с производительностью от 200 до 50000 м³/ч и гарантированно снабжать топливным газом турбины с широким диапазоном мощности – от 1 МВт до 200 МВт. При необходимости ДКУ ЭНЕРГАЗ оснащаются поршневыми компрессорами, которые обеспечивают выходное давление свыше 10 МПа для питания энергоустановок более высокой мощности.
Двухуровневая система регулирования производительности ДКУ (от 0 до 100 %), имея два контура управления, максимально быстро и корректно реагирует на изменение параметров входного газопровода и режима работы сопряженной газотурбинной установки. Она обеспечивает работу ДКУ в режиме рециркуляции, а также позволяет установке функционировать при нулевом расходе газа.

Подготовка попутного газа в качестве топлива для ГТУ
В регионах нефтегазодобычи широко используются газотурбинные электростанции, работающие на попутном нефтяном газе. Но зачастую ПНГ (особенно с последних ступеней сепарации) представляет собой так называемый «жирный» газ, который быстро забивает проходные сечения клапанов обычных компрессоров. Помимо этого, в процессе компримирования «жирный» газ имеет тенденцию к выпадению в конденсат, растворяется в масле и сводит «на нет» его свойства. На особенности подготовки ПНГ влияют и экстремальные климатические условия. Поэтому для подготовки попутного газа в качестве топлива для ГТЭС создаются специальные дожимные установки.
Хорошо зарекомендовали себя ДКУ ЭНЕРГАЗ для низконапорного нефтяного газа. Станции, созданные на базе этих компрессорных установок, подготавливают попутный газ даже при крайне низких значениях входного давления (близких к вакууму) – от 0,001 МПа. Они стабильно работают с тяжелыми нефтяными газами плотностью до 3 кг/м³ и агрессивными газами с высоким содержанием гидросульфидов (H₂S).
Еще одна особенность связана с системой очистки ПНГ, которая помимо основных элементов (фильтра-сепаратора и коалесцентного фильтра) усиливается входным фильтромскруббером и дополнительными фильтрами тонкой очистки газа перед выходным газопроводом.
Для реализации особых проектных требований комплекс оборудования для подготовки попутного газа (фото 3) может дополняться адсорбционным или рефрижераторным осушителем, чиллером (холодильной установкой), блоком учета газа, калориметром.

Опыт – основа успеха
Проекты компании «Энергаз» индивидуальны в инженерном отношении. Как правило, заказчик и генеральный подрядчик выдвигают конкретные требования, связанные с качеством исходного газа и условиями эксплуатации ГТУ. Неукоснительное соблюдение этих требований делает уникальным каждый объект.
В то же время все проекты основаны на обязательных заводских испытаниях оборудования, минимальном объеме работ на объекте со стороны заказчика, полной автоматизации процессов газоподготовки, а также на компетентности и опыте специалистов.
Таким образом, инженерами ООО «Энергаз» наработана масштабная практика подготовки топлива для энергоблоков, созданных на базе газотурбинных установок ведущих производителей: НПО «Сатурн» и «Сатурн–Газовые турбины» (ОДК–Газовые турбины), Авиадвигатель – ПМЗ, КМПО, General Electric, Siemens, Solar, Turbomach, Centrax, Pratt & Whitney, Rolls-Royce. На этой основе компания дифференцирует производство и поставки технологического оборудования: а) для ПГУ и ГТЭС на природном газе; б) для ГТЭС на попутном нефтяном газе; в) для автономных энергоцентров промышленных предприятий. Модульные установки ЭНЕРГАЗ применяются также при подготовке и подаче топлива при проведении испытаний новых ГТУ различной мощности (фото 4).
Современные технологии подготовки топливного газа – это неотъемлемая часть высокоэффективной газовой энергетики. Поэтому для газовых турбин последнего поколения важно своевременно внедрять инженерные решения, гарантирующие качество топлива в соответствии с нормативными параметрами.