Установка подготовки топливного газа

Обновлено: 02.07.2024

Первый блочный пункт подготовки газа производства ГК ЭНЕРГАЗ был введён в эксплуатацию восемь лет назад на 5-м энергоблоке Южно-Сахалинской ТЭЦ-1 (на фото ниже). Этот проект дал старт внедрению в эксплуатацию многофункциональных установок газоподготовки. С тех пор накоплен значительный опыт поставок такого технологического оборудования, раскрыты его универсальные возможности, доказана эффективность и надежность.

Группа компаний ЭНЕРГАЗ ежегодно реализует десятки проектов и получает новые подтверждения тому, что подготовка газа (Upstream, MIdstream) – это выверенный и согласованный инженерный расчет комплексного технологического процесса, позволяющего достигать и устойчиво поддерживать установленные значения газа по чистоте, влажности, температуре, давлению, расходу и другим параметрам.

Компактные комплектные установки состоят из 1-2 модулей, внутри которых оборудование интегрировано на единой раме. Это:

блоки подготовки попутного газа;
блочные пункты подготовки газа (природного);
системы подготовки топливного и пускового газа;
газоприемные станции;
газорегуляторные пункты блочные;
автоматизированные газораспределительные станции.

Многоблочные установки применяются в сложных и масштабных проектах. Они отличаются высокой производительностью (расходом подготавливаемого газа) и состоят из нескольких обособленных блок-боксов с оборудованием различного назначения, которые при монтаже стыкуются в единое здание. При этом ряд элементов могут иметь внешнее исполнение.

Эти установки функционируют на генерирующих объектах с газовыми турбинами большой мощности, а также на нефтегазодобывающих площадках, где необходимо одновременно снабжать качественным газом (с отличающимися параметрами) сразу несколько основных и вспомогательных объектов.

Отдельные блок-боксы при монтаже создают общее технологическое пространство многоблочной установки

В целом, комплектные и многоблочные установки в автоматическом режиме непрерывно обеспечивают очистку, осушку, подогрев, редуцирование, определение состава и измерение различных параметров газа, одоризацию, технологический или коммерческий учет, контроль качества газа перед его подачей в газоиспользующее оборудование:

газовые турбины;
газопоршневые установки;
котельные;
печи прямого нагрева нефти;
газоперекачивающие агрегаты и др.

БАЗОВАЯ КОМПЛЕКТАЦИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Система фильтрации

Стандартная система состоит из двух линий фильтрации с пропускной способностью 100% потока или трех линий с пропускной способностью по 50% потока каждая. В особых проектах применяется каскадная схема, включающая блок предварительной фильтрации и блок тонкой очистки газа.

Внешняя система фильтрации газа на базе двухступенчатых коалесцирующих фильтров-скрубберов

В случае повышенной влажности газа применяются фильтры с вихревой решеткой на первой ступени фильтрации и последующей завершающей очисткой фильтрующими элементами. Прохождение потока газа через вихревую решетку первой ступени фильтра создает завихрения, вызывает срыв потока и последовательное снижение и повышение давления газа с последующей конденсацией жидких примесей газа. Высокая эффективность очистки газа достигается использованием в качестве абсорбента собственного газового конденсата.

В многофункциональных установках степень очистки достигает 100% для твердых частиц величиной не менее 3 микрон и капельной влаги не менее 5 микрон. Для частиц размером от 0,5 до 3 микрон эффективность составляет 98…99%.

Узел дренажа конденсата

Сбор газового конденсата и механических примесей происходит в автоматическом режиме. Как правило, дренажный резервуар расположен под землей. Если позволяют климатические условия, применяется наземное исполнение, а резервуар оснащается электрообогревом. В многоблочных установках, учитывая их большие размеры, дренажная емкость может размещаться непосредственно в технологической части – внутри укрытия.

Уровень конденсата в накопительном баке устанавливается и поддерживается на заданном значении системой автоматизированного управления. Узел дренажа укомплектован устройством контроля уровня и оборудованием для удаления продуктов очистки в передвижную емкость.

Внешний блок предварительной фильтрации и узел дренажа конденсата

Блок учета газа

После очистки газ попадает в блок учета, который имеет одну или несколько измерительных линий нормального расхода, линию малого расхода, а также линию байпаса (в случае одной измерительной линии или по требованию заказчика). Относительная погрешность блока учета – не более 1%.

Коммерческий или технологический учет газа осуществляется путем измерений объема и объемного расхода газа в рабочих условиях и автоматического приведения полученных значений к стандартным условиям в зависимости от давления, температуры и коэффициента сжимаемости газа.

Преимущественно применяются турбинные и ультразвуковые первичные преобразователи расхода (расходомеры). Используются также ротационные, вихревые, диафрагменные, кориолисовые или термоанемометрические расходомеры. Данные с преобразователей поступают на корректоры-вычислители.

Блок коммерческого учета газа позволяет проводить взаимные финансовые расчеты между поставщиком, газораспределительной организацией и потребителем, составлять балансы приема и отпуска газа, контролировать расход и эффективность использования топлива.

Узел коммерческого учета газа с ультразвуковыми расходомерами

Система автоматизированного управления

Многофункциональные установки газоподготовки полностью автоматизированы и не требуют дополнительной ручной настройки для отладки корректного взаимодействия различных систем оборудования.

Система управления (САУ) выполнена на базе микропроцессорной техники с использованием современного программного обеспечения и коммутационного оборудования. Она размещена внутри блок-модуля комплектной установки (или внутри блок-здания многоблочной установки) – в отсеке, отделенном от технологической части газонепроницаемой огнестойкой перегородкой.

Основные компоненты САУ имеют резервирование, что гарантирует непрерывность управления. В случае потери напряжения собственные источники бесперебойного питания поддерживают автономную работу программно-технического комплекса от 1 до 3 часов.

Локальная САУ интегрируется с верхним уровнем АСУ ТП, обеспечивает дистанционное управление установкой, автоматические защиты и сигнализацию, контролирует технологические параметры и загазованность в помещениях, обрабатывает параметры рабочего процесса и аварийных событий, выводит информацию на панель оператора.

Отсек САУ комплектной установки газоподготовки

Системы жизнеобеспечения и безопасности

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

Установки в базовой комплектации на практике применяются редко. Как правило, для эффективного решения проектных задач в технологическую схему встраиваются дополнительные узлы и системы.

Системы сепарации и осушки

Подготовка попутного нефтяного газа предполагает включение в состав оборудования сепаратора-пробкоуловителя для приема залповых выбросов жидкости и сглаживания пульсации газовой смеси.

Также может устанавливаться узел осушки газа на базе адсорберов. Эта мера необходима в том случае, когда возможностей базовой системы фильтрации недостаточно для достижения установленных проектных параметров газа по влажности.

Компоновка сепаратора-пробкоуловителя в технологических установках для подготовки ПНГ

Система редуцирования

Если давление газа в питающем трубопроводе выше уровня, необходимого для корректной работы сопряженных газоиспользующих агрегатов, то оборудование газоподготовки оснащается узлом редуцирования, который имеет одну-две нитки с резервированием.

Узел подогрева газа

Для достижения проектной температуры газа установка оборудуется узлом подогрева.

При отсутствии внешнего источника тепла применяются два решения:

используются взрывозащищенные электрические подогреватели газа с устройством плавной регулировки и блокировки нагрева;
многофункциональные установки оснащаются собственными блочно-модульными котельными.

Узел одоризации

Блок контроля качества газа

По специальным проектным требованиям заказчика в технологическую схему установки встраивается оборудование для измерения и анализа различных параметров газа.

Например, потоковый газовый хроматограф непрерывного действия (калориметр) с устройством отбора проб. Его функционал – определение компонентного состава газа, измерение теплотворной способности, вычисление плотности и относительной плотности, вычисление числа Воббе.

Измерение температуры точки росы газа по воде и углеводородам обеспечивает анализатор влажности с устройством для отбора проб.

Помимо манометров, термометров, датчиков давления и температуры на выходных коллекторах могут устанавливаться анализаторы содержания примесей – для контроля соответствия подготовленного газа расчетным параметрам.

Блочно-модульная котельная

Блочно-модульная котельная обеспечивает подготовку теплоносителя для узла подогрева газа. Компактная БМК размещается в специальном отсеке внутри установки. Количество водогрейных котлоагрегатов и их тепловая мощность устанавливаются с учетом объемов подготавливаемого газа и необходимости резервирования.

БМК комплектуется собственными устройствами для редуцирования и измерения расхода газа, системой безопасности, а также резервуаром для слива теплоносителя. Работа котельной автоматизирована, локальная система управления БМК интегрируется с САУ установки.

Отсек блочной котельной встроен в общий технологический модуль

ПРИМЕРЫ ДЕЙСТВУЮЩИХ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Многоблочная установка подготовки топливного газа для объектов УКПГиК Восточно-Уренгойского лицензионного участка

УПТГ предназначена для фильтрации, учета, подогрева, редуцирования газа и параллельного снабжения им основных и вспомогательных объектов УКПГиК. Среди них: газотурбинная электростанция, котельная, установка очистки пропан-бутана технического от метанола, узлы входных шлейфов, установка низкотемпературной сепарации, горелочное устройство для сжигания промстоков, установка регенерации метанола, факельная установка, дожимная компрессорная станция низконапорных газов, установка стабилизации конденсата. Для каждого потребителя подаваемый газ имеет индивидуальные параметры по давлению, температуре и расходу.

УПТГ включает 8 блоков различного назначения, объединенных в два модуля – основной (МПТГ-1) и резервный (МПТГ-2). Максимальная производительность МПТГ-1 по газу составляет 90400 нм 3 /ч. Номинальный расход газа МПТГ-2 – 32612 нм 3 /ч.

Установка подготовки топливного газа для объектов УКПГиК на Восточном Уренгое - основной (слева) и резервный модули

Комплектация АГРС: 2 линии фильтрации с фильтрами-коалесцерами; узел дренажа конденсата (с резервуаром 3 м 3 ); 2 измерительные линии с расходомерами ультразвукового типа; узел подогрева газа из двух кожухотрубных теплообменников; 2 нитки редуцирования; калориметр; анализатор влажности; узел одоризации (с емкостью для хранения одоранта объемом 2,1 м 3 ); система автоматизированного управления; системы жизнеобеспечения и безопасности; резервный генератор.

Подготовку промежуточного теплоносителя для узла подогрева газа обеспечивает блочно-модульная котельная, укрытие которой пристыковано к модулю АГРС. Основа котельной – 2 водогрейных котлоагрегата общей (полезной) тепловой мощностью 1 МВт.

Автоматизированная газораспределительная станция производства ГК ЭНЕРГАЗ

Блок подготовки ПНГ для газотурбинного энергоцентра Усинского месторождения

БППГ осуществляет измерение расхода и фильтрацию газа, укомплектован двухлинейным узлом коммерческого учета, сепаратором-пробкоуловителем и системой фильтрации. Степень очистки газа составляет 100% для жидкой фракции и 99,8% для твердых частиц размером более 10 мкм.

Подготавливается также топливо для котельной собственных нужд месторождения. Для этого БППГ оснащен узлом подогрева газа и системой редуцирования.

Блок подготовки попутного газа для ГТУ-ТЭЦ Усинского месторождения ЛУКОЙЛ-Коми

Блочный пункт очистки газа для ГТУ-ТЭС в Елабуге

В городе Елабуга (Республика Татарстан) действует ГТУ-ТЭС электрической мощностью порядка 20 МВт и тепловой – 28 Гкал/час. Основное оборудование состоит из 4-х газотурбинных установок Taurus 60 GS (Solar) с котлами-утилизаторами. Топливо для турбин – природный газ.

БПОГ обеспечивает очистку газа от твердых частиц и капельной влаги до проектных требований производителя турбин, сбор уловленной жидкости в дренажный резервуар с перекачкой в передвижную емкость или спецтранспорт, измерение расхода газа, определение и регистрацию состава газа и его изменений, определение теплоты сгорания, измерение температуры точки росы газа.

Блочный пункт очистки газа для ГТУ-ТЭС в Елабуге - компактная установка в базовой комплектации

СПТПГ – это многофункциональная установка для очистки, нагрева и редуцирования газа. На открытой раме размещено следующее технологическое оборудование: коалесцирующие фильтры-сепараторы (степень фильтрации газа 99,98%), блок автоматического дренажа конденсата, электрические подогреватели с устройством плавной регулировки и блокировки нагрева, двухлинейные узлы редуцирования пускового и топливного газа.

Проект реализован в максимально сжатые сроки – проектирование, производство, заводские испытания и поставка были выполнены за 2 месяца.

Многоблочный пункт подготовки газа для парогазовых энергоблоков Прегольской ТЭС

Многоблочный ППГ производительностью 106000 нм 3 /ч изготовлен ЭНЕРГАЗом по специальному проекту. Это технологическая установка из нескольких блок-боксов с оборудованием различного назначения, которые состыкованы в единое здание. Исключение составляют блок предварительной фильтрации и узел дренажа конденсата, имеющие внешнее исполнение на открытой раме.

Помимо внешних элементов ППГ оснащен системой тонкой очистки газа, блоком коммерческого учета с ультразвуковыми расходомерами, узлом подогрева газа, системой редуцирования и блоком контроля качества газа.

Многоблочная установка подготовки газа для парогазовых энергоблоков стратегически важной Прегольской ТЭС

Установка подготовки ПНГ для газопоршневого энергокомплекса Барсуковского месторождения

В состав этого многофункционального комплекса входят: система фильтрации газа с двухступенчатыми фильтрами-коалесцерами (степень очистки составляет 100% для жидкой фракции и 99,9% для твердых частиц размером свыше 2 мкм); узел дренажа конденсата с подземным резервуаром; блок коммерческого учета газа с ультразвуковыми расходомерами; узел подогрева газа на базе кожухотрубного теплообменника; двухлинейная система редуцирования; блочно-модульная котельная тепловой мощностью 0,19 МВт.

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРОЕКТЫ

Среди проектов, реализуемых в настоящее время, отметим наиболее значимые.

Установка подготовки топливного газа для энергоцентра Харасавэйского месторождения

Модуль №2 УПТГ для энергоцентра Харасавэйского месторождения состоит из технологической части, котельной и отсека управления

Газоприемные станции для турбин пиково-резервных ГТЭС в Республике Беларусь

В Республике Беларусь создаются пиково-резервные энергетические источники на базе 16-ти газотурбинных установок Siemens SGT-800. На Минской ТЭЦ-5 будет действовать газотурбинная электростанция мощностью 300 МВт из 6 ГТУ, на Березовской ГРЭС – ГТЭС-254 МВт (5 турбин), на Лукомльской ГРЭС – ГТЭС-150 МВт (3 турбины), на Новополоцкой ТЭЦ – ГТЭС-100 МВт (2 турбины).

ЭНЕРГАЗ поставит комплект оборудования газоподготовки и топливоснабжения. Это четыре газоприемные станции (по одной ГПС на каждую пиковую ГТЭС), которые смонтируют на питающих трубопроводах для фильтрации, подогрева и коммерческого учета топливного газа, поступающего в турбины энергоблоков.

Эффективность системы фильтрации ГРП – 100% для жидкой фракции и 99,9% для твердых частиц крупнее 2 мкм. Система редуцирования снижает давление газа с 1,6…2,5 МПа до 0,6 МПа. Взрывозащищенные электрические подогреватели обеспечивают расчетную температуру газа на уровне +25°C. Блочный газорегуляторный пункт готовится к монтажу на объекте.

В заключение констатируем, что многофункциональные установки – это состоявшийся фактор в технологической сфере комплексной газоподготовки. Опираясь на мировой опыт и наращивая собственную практику, Группа ЭНЕРГАЗ совершенствует возможности оборудования подготовки газа для проектов различной сложности и масштаба.

Установки подготовки топливного газа (УПТГ) предназначена для подготовки, регулирования и подачи топливного газа, необходимого для обеспечения работы различных потребителей на объектах Заказчика.

Установка подготовки топливного газа включает в себя: нагреватель газа, блок редуцирования, сепаратор топливного газа, фильтры газовые сетчатые – основной и резервный, система измерений количества топливного газа, система ручного пробоотбора, опорная рама, трубопроводная обвязка, площадки обслуживания, приборы КИПиА.

Назначение, варианты изготовления и условия эксплуатации

Установки подготовки импульсного газа (УПТИГ) представляют собой моноблочные или состоящие из нескольких блок-контейнеров изделия полной заводской готовности.

Установка подготовки импульсного газа УПТИГ обеспечивает подачу импульсного газа, отбираемого из технологических трубопроводов обвязки компрессорной станции, для использования в пневмогидравлических системах приводов запорной арматуры: пневмоприводных кранов технологического, топливного и пускового газов, для подачи газа к контрольно-измерительным и регулирующим приборам.

УПТИГ включает в себя:

- узел очистки газа;
- узел осушки газа и хранения импульсного газа;
- узел учета расхода газа;
- узел редуцирования давления газа;
- систему автоматизированного управления, которая имеет возможность связи с САУ компрессорной станции для передачи информации и принятия управляющих команд.

После УПТИГ газ поступает ко всем общестанционным кранам на узел подключения, режимным и агрегатным кранам, а также на низкую сторону к кранам топливного и пускового газа.

УПТГ-КНС представляет собой блочно-модульное оборудование полной заводсткой готовности, обеспечивающее :

предварительную очистку (при необходимости охлаждение)
компримирование
низкотемпературную сепарацию (осушку) газа от капельной влаги, парафинистых, маслянистых и нефтяных включений, конденсирующихся углеводородных фракций и влаги в паровой фазе
регулировку давления и температуры подачи газа.

Для реализации процесса компримирования используется винтовой или поршневой компрессор, привод которого может быть электрическим, газовым или дизельным.

Фильтрация газового потока происходит с помощью фильтрационных модулей производства "Атомконверс", которые улавливают 100% капельной жидкости и механические примеси диаметром свыше 2 мкм.

Оборудование полностью автоматизировано и не требует пристутсвие обслуживающего персонала. Система автоматики поддерживает необходимую температуру и давления газа на выходе из установки.

УПТГ-КНС может использоваться для:

компримирования газа до требуемого давления
подготовки газа для ГПЭС / ГТЭС
откачки газа КСУ
увеличения метанового числа ПНГ

Диапазон входного давления: от -0,5 до 50 кг/см 2

Диапазон выходного давления: от 1 до 200 кг/см 2

Допустимый расход газа: от 10 до 300 000 Нм 3 /час

Документация

Проблема утилизации природного газа, который образуется в процессе нефтедобычи, с каждым годом становится всё более актуальной, и тому есть несколько причин. Во-первых, это хорошая альтернатива традиционному сжиганию, так как подготовка попутного газа с последующей утилизацией не предполагает образования вредных выбросов, загрязняющих атмосферу.

Во-вторых, процесс рационализации использования побочных продуктов нефтедобычи регламентирован на государственном уровне и предусматривает систему штрафных санкций для предприятий, которые утилизируют газы путём факельного сжигания. В-третьих, данный процесс позволяет получить тепло- или электроэнергию для собственных нужд предприятия.

обеспечение высокого качества добываемой нефти путём контроля и автоматического поддержания давления насыщенных паров;
обеспечение 100% утилизации ПНГ на месторождении в рамках постановления правительства Российской Федерации от 8 ноября 2012 г. N 1148.
полная подготовка попутного нефтяного газа для использования газопоршневыми или газотурбинными электростанциями, включающая очистку, компримирование, охлаждение и сепарацию;
получение из ПНГ жидких синтетических продуктов, которые не уступают по своим показателям сырой нефти, поэтому могут быть реализованы в её составе по той же стоимости.

Приобретение УПТГ-КНС – это реальная возможность оптимизировать процесс утилизации газа, повысить общий КПД нефтедобывающего комплекса при минимальных затратах.

Читайте также: