Газоснабжение

359

Дата актуализации: 

13.06.2023

На сегодняшний день сжигание органического топлива является основным источником энергии для человечества. Конечно, работают атомные и гидроэлектростанции. Быстро развивается энергетика возобновляемых источников, прежде всего солнца и ветра. Она все больше и больше теснит традиционные уголь, нефть и газ. Прогнозируется, что доля возобновляемых источников в мировом производстве электричества вырастет с 25% в 2021 г. до 38% в 2027 г. К началу 2025 г. они обгонят угольные электростанции и станут крупнейшим источником электроэнергии в мире.

Рис.1 Карусельная печь

Но имеется ряд ограничений. Во-первых, существуют неравномерность производства: стих ветер, пришла ночь или солнце скрылось за тучами – выработка электричества резко уменьшилось. Для сглаживания должен быть источник энергии, работающий независимо от внешний условий. Кроме того, существующие промышленные и бытовые потребители имеют оборудование, работающее на угле или газе. Промышленные котлы, парогазовые установки, домны, цементные и карусельные печи (рис.1) и многие-многие другие тепловые агрегаты – все они приспособлены к сжиганию органического топлива. Оборудование для жилых домов представлено котлами, плитами, водонагревателями, конвекторами. Сотни миллионов бытовых аппаратов не заменишь в одночасье на электрические. В связи с увеличением нагрузки потребуется глобальная реконструкция систем электроснабжения. По этим причинам преобладание возобновляемой энергии наступит не скоро.

В нашей стране в силу климатических условий производство возобновляемой энергии затруднено. Мало солнца, в местах расположения основных потребителей нет постоянных ветров. В энергетическом балансе преобладает, да и в дальнейшем будет доминировать органическое топливо.

Что такое газоснабжение?

Правовые, экономические и организационные основы отношений в области газоснабжения в нашей стране определяет Федеральный закон №69-ФЗ «О газоснабжении в Российской Федерации» (рис.2). Он направлен на обеспечение удовлетворения потребностей государства в стратегическом виде энергетических ресурсов – газовом топливе.

В соответствии с №69-ФЗ «газоснабжение - одна из форм энергоснабжения, представляющая собой деятельность по обеспечению потребителей газом, в том числе деятельность по формированию фонда разведанных месторождений газа, добыче, транспортировке, хранению и поставкам газа».

Рис.2 Федеральный закон о газоснабжении

Ключевое слово в законе – газ, энергоноситель, требующий особых походов к производству, транспортировке и использованию. В России применяется различное газовое топливо:

• добываемое из месторождений - газ природный, газ нефтяной (попутный), газ из газоконденсатных месторождений;

• вырабатываемое газо- и нефтеперерабатывающими предприятиями.

Конечно, основным является природный газ, его доля в энергетическом балансе Российской Федерации превышает 50%. Попутный газ нефтяных месторождений является ценным энергетическим сырьем, но его использование технологически затруднено. Сухой отбензиненный газ получают из попутного, выделяя из него метан и пропан. Полученное вещество по химическому составу соответствует природному газу и используется как топливо для коммунально-бытовых и промышленных нужд. Газоконденсатные месторождения выдают сырье с большим содержанием тяжелых углеводородов: пропана, бутана, пентана, гексана. На газоперерабатывающих предприятиях из него получают природный газ и ценное углеводородное сырье для промышленности. Одним из продуктов переработки нефти является сжиженный углеводородный газ - смесь пропана и бутана. Его также можно получать на газоперерабатывающих предприятиях из сырья газоконденсатных месторождений. Из всего многообразия газового топлива самым востребованным является природный газ.

Система газоснабжения природным газом

В СССР промышленная добыча и использование природного газа начались в 1943 году в Куйбышевской области. В 2023 году отмечается 80-тилетие первого магистрального газопровода Бугуруслан – Куйбышев. За этот период была проделана огромная работа по созданию газовой отрасли России: разведаны и освоены месторождения, построены трубопроводы для подачи газа по стране и за ее пределы, природным газом газифицированы 82 региона. При его отсутствии бытовым потребителям поставляется сжиженный углеводородный газ. Газовое топливо пришло на промышленные предприятия, в коммунальные котельные и жилые дома (рис.3).

Рис.3 Бытовой газовый котел

Система газоснабжения представляет собой имущественный производственный комплекс, состоящий из технологически, организационно и экономически взаимосвязанных и централизованно управляемых объектов, предназначенных для добычи, транспортировки, хранения и поставок газа. Именно централизация является важнейшей особенностью газовой промышленности, отличающей его от угольной или нефтяной отраслей. Нефть можно поставлять не только по трубопроводам. Ее перемещают по железным и автомобильным дорогам, по рекам и океанам. Уголь по трубам не качают, его везут наземным и водным транспортом.

Рис.4 Магистральные газопроводы Европейской части России и Сибири

С природным газом не так. Исторически сложилось, что российский газ по стране и за ее пределы его транспортируют в основном по трубам. Существует другой способ - перевозка сжиженного природного газа газовозами. Но его промышленное производство началось только в 2009 г. на Сахалине. Сейчас отрасль бурно развивается, но прежде всего для поставок на внешние рынки.

В России функционирует единая система газоснабжения, включающая месторождения, магистральные газопроводы (рис.4), газораспределительные сети. Она обеспечивает подачу газового топлива от скважины к конечному потребителю. Общая протяженность магистральных газопроводов на территории России составляет 178,2 тыс. км. Единая система газоснабжения является крупнейшей в мире системой транспортировки и балансирования поставок природного газа. На Дальнем Востоке и в Восточной Сибири имеются региональные системы газоснабжения.

Объекты системы газоснабжения

Природный газ добывается из подземных месторождений. Крупнейшее в мире месторождение - Южный Парс/Северное, расположено в территориальных водах Катара и Ирана. Его запасы оцениваются в 28 трлн м³. Именно торговля природным газом является основным источником доходов Катара, без которых арабскому государству не удалось бы провести чемпионат мира по футболу 2022 года.

Западносибирское Уренгойское месторождение занимает третье место в мировой табели о рангах, в нем первоначально находилось более 10,9 трлн м³ газа. Добыча ведется с 1978 года, залежи газового топлива значительно выработаны. Несколько меньше Ямбургское газоконденсатное месторождение с первоначальными запасами 7,47 трлн м³. Оно эксплуатируется с 1986 года, добыто более 6 трлн м³ газового топлива, 71,5 млн тонн конденсата. На сегодняшний день крупнейшим месторождением России является Бованенковское, расположенное на Ямале, его запасы оценивают в 4,9 трлн м³.

Рис.5 Установка комплексной подготовки газа

Добыча газа ведется через пробуренные скважины. Из них топливо поступает по межпромысловым газопроводам в установки подготовки (рис.5), где газ очищается от влаги, механических примесей, отделяется газовый конденсат. Установки выдают газовое топливо, соответствующее требованиям нормативных документов, в магистральные газопроводы для использования в промышленности и коммунальном хозяйстве, в автомобильном транспорте. Газовые залежи представляют собой множество скважин, опутанных газопроводами. Например, на Ямбургском месторождении более 2400 газовых и газоконденсатных скважин. Суммарная протяженность соединяющих их газопроводов-шлейфов превышает 2300 километров. На месторождении работают 9 установок комплексной подготовки газа, 5 установок предварительной подготовки газа.

Крупные газовые залежи находятся вдали от основных потребителей. Западносибирский бассейн располагается за Полярным кругом, а потребители – на Урале, в Европейской части, на юге Сибири. Транспортировка газа по России и за ее пределы осуществляется по магистральным газопроводам, которые являются главным звеном газотранспортной системы. Они строятся из стальных труб диаметром 720-1420 мм на рабочее давление 5,4-7,5 МПа с пропускной способностью до 30-35 млрд м³ газа в год. И это не предел. Современные трубы позволяет использовать большую энергию для перекачки газа. Газ Бованенковского месторождения подается под рекордным для сухопутных газопроводов давлением 12 МПа.

Для перемещения газа по трубопроводам строятся компрессорные станции, оборудованные энергетическим оборудованием. Станции состоят из цехов с газоперекачивающими агрегатами. Для повышения давления используется энергия сжигаемого газа.

Рис.6 Газоперекачивающий агрегат

В основе современного газоперекачивающего агрегата ГПА-32 «Ладога» (рис.6) – газотурбинная установка, которая способна прокачать 78.9 млн. м³ топлива в сутки. Ее мощность - 32 МВт, что соответствует гидроэлектростанции средней мощности, такой как Зарагижская ГЭС на реке Черек в Кабардино-Балкарии (30,6 МВт).

Рис.7 Газораспределительная станция

Для подачи газа потребителям на магистральных газопроводах строятся отводы к газораспределительным станциям (рис.7). Здесь давление газа снижается, производится его учет, добавляется одорант – вещество с резким неприятным характерным запахом. Обычные граждане по нему определяют наличие утечки газа. Каждый потребитель участвует в мониторинге герметичности газопроводов.

Выйдя из газораспределительной станции, газ поступает в газораспределительную систему, транспортирующую топливо конечному потребителю для сжигания либо использования в качестве сырья. О ней - следующая статья.

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь