Техническое перевооружение

В июле 2019 г. наша организация успешно провела техническое перевооружение резервуаров СУГ на 25 объектах Краснодарского края

Что такое СПГ?

ГлавнаяО компанииИнформацияЧто такое СПГ?
Что такое СПГ?

СПГ (сжиженный природный газ или LNG) Один из наиболее перспективных направлений развития "газомоторки" по коммерческой технике, а также железнодорожной, речным и морским судам и транспортировке природного газа.

16 августа 2019

СПРАВКА

о применении сжиженного природного газа (СПГ)
в качестве моторного топлива

Свойства. Сжиженный природный газ (СПГ, англ. LNG – liquefied natural gas) получается путем охлаждения до −162 °C. В процессе сжижения плотность газа увеличивается почти в 600 раз, что повышает удобство хранения и транспортировки. Средняя плотности СПГ составляет 440 кг/куб.м.

В жидкой форме природный газ не имеет способность взрываться или воспламеняться, а при испарении может воспламениться только в случае контакта с источником горения и, если концентрация газа в воздухе будет составлять от 5 до 15 процентов. Температура воспламенения газа выше, чем у пропана, бензина, ДТ.

СПГ хранится в криоцистернах, транспортируется на специализированных морских танкерах, для хозяйственного применения преобразуется в газообразное состояние на регазификационных терминалах.

История. Первый завод по сжижению природного газа был построен в 1912 г. В 1941 г. построен завод СПГ для коммерческого использования. В 1959 г. приспособлен танкер для транспортировки СПГ вместимостью 5 тыс.куб.м. Первый специализированный СПГ-танкер создан в 1964 году (34,5 тыс.куб.м). В 1971 году построен сферический газовоз (88 тыс.куб.м). Современные СПГ танкеры вмещают более 140 тыс.куб.м газа.
Темпы роста потребления СПГ в мире опережают трубопроводный газ. В 2011 году доля СПГ в мировом объеме торговли газом уже составила 32 % (330,8 млрд.куб.м). «GP Morgan» дает прогноз объема производства СПГ в 2030 году до 754 млрд.куб.м.
Основные экспортеры СПГ – Катар, Малайзия, Индонезия, Австралия, Нигерия, Тринидад и Тобаго, Алжир, Россия, Оман.
Основные импортеры СПГ – Япония, Южная Корея, Великобритания, Испания, Индия, Китай, Тайвань, Франция, США.

В России реализуются крупнотоннажные проекты строительства заводов по производству СПГ: расширение завода CПГ Сахалин-2 (Газпром), завод во Владивостоке (СП Газпром и Japan Far East Gas), Ямал-СПГ (НОВАТЭК), Печора СПГ (Аллтэк). Перевозка осуществляется исключительно морским транспортом до специальных терминалов. Источник газа — крупные газовые или газоконденсатные месторождения.

Для среднего и малотоннажного сегмента характерно строительство установок по сжижению газа от 0,5 до 100 тонн в час. Источник газа – трубопроводный газ, низкодебитные месторождения газа, метан угольных пластов, метан с дегазационных скважин угольных шахт, хвостовые газы химических и газохимических комбинатов и другие.

Развитие малотоннажного производства СПГ началось с размещения терминалов типа пик-шейвинг (для покрытия дефицита газа в трубопроводной системе в пиковые периоды потребления). Второе направление малотоннажного СПГ – автономная газификация – доставка газа в местность, где строительство трубопроводов не целесообразно или не безопасно.
Третий и самый перспективный и быстроразвивающийся сегмент – производство моторного топлива. Например, в Армении 80 % легковых автомобилей использует природный газ (244 тыс.ед.техники), аналогичная ситуация с развитием газомоторного топлива в Узбекистане (450 тыс.ед), Италии (823 тыс.ед).

Наибольшее количество техники эксплуатируется в Китае, Иране, Пакистане, Аргентине, Индии, Бразилии. Всего в мире насчитывается более 20 млн.ед. техники, использующей природный газ (метан) в качестве моторного топлива.

Китай и США лидируют в развитии технологий в среднетоннажном и малотоннажном сегментах. В Китае насчитывается 168 СПГ-заводов, более 700 СПГ-заправок, в США – 64 СПГ-заправки. Китай планирует в течении – 2 лет построить более 3000 заправок. В Европе заправок мало, и в основном частные СПГ-КПГ заправки (регазифицирующие газ). В Китае развитие СПГ заправок началось с автобусных парков в связи с высоким уровнем безопасности СПГ.
Почти все мировые производители автомобильной техники имеют уже в своем модельном ряду СПГ и КПГ машины. Самый большой модельный ряд газовых двигателей имеет компания YUCHAI (Китай). Широкую программу развития объявил МАН. Развивают уже имеющийся модельный ряд двигателей IVECO, Cummins, VOLVO. Ведут разработку газовых двигателей HOWO, Weichai, WEstport, Daimler.

Все крупнейшие производители речных и морских двигательных установок имеют газовые двигатели или газодизельные (Wartsila, Rolls Roys, GE, MAH и др.).
В США наблюдается небывалый рост интереса к малотоннажным и мини-СПГ (компании GE, Dresser Rand, Gallileo). Газомоторный СПГ – самый быстрорастущий сегмент. СПГ моторное топливо – чище и безопаснее КПГ; чище и дешевле дизельного топлива; по объему хранения близко к дизельному топливу.
Схема грузооборота (инфраструктура) газомоторного СПГ включает в себя: завод по сжижению газа, цистерны транспортировки, крио-заправки, блоки регазификации СПГ в КПГ, заправочные модули, автомобильную технику, центры регулярного обслуживания криогенных баков и баллонов под давлением, кадровый потенциал, научно-прикладную школу.
Минимальная стоимость завода «под ключ» приближенно оценивается в интервале: от 320 млн.руб. при производительности 1,5 тонн сжиженного газа в час (18 млн.куб.м в год) до 1 млрд.рублей (10 тонн в час или 83 млн.куб.м в год). Срок строительства завода – 2 года (1-й год – проектирование и заказ оборудования, 2-ой год – строительно-монтажные и пуско-наладочные работы).


В настоящее время в России имеются СПГ объекты:
в г.Санкт-Петербурге – 3 установки общей производительностью 2,8 тонн/час (2 в собственности ОАО «Газпром газэнергосеть», 1 – ЗАО «Криогаз»);
в г. Екатеринбурге – 2 установки по 3,8 тонн/час в стадии пуско-наладки (построены в рамках НИОКР);
в г. Калининград две линии по 1,5 тонн/час;
в Пермском крае (д.Канюсята Карагайского района) – 1,5 тонн/час.
Газ с указанных заводов применяется для: обеспечения автономной газификации территорий; поставки на экспорт (Криогаз); работы по НОИКР с железнодорожным локомотивом «Газотурбовоз» (г.Екатеринбург); опытных работ по обеспечению газом при проведении ремонтных работ на газопроводах, испытания техники КАМАЗ.
Перспективные направления использования СПГ:
моторное топливо для грузовой и пассажирской техники (100% газ и газодизельный цикл);
топливо для железной дороги (100 % газ);
топливо для речных и морских судов (двухтопливный режим);
топливо для работы буровых установок (двухтопливный режим) и дизель-электрических станций (двухтопливный режим или 100 % газ);
карьерная техника (двух топливный режим, в перспективе – 100 % газ);
сельхозтехника (двух топливный газодизельный режим, 100 % газ);
автономная газификация удалённых и труднодоступных территорий.
По инфраструктуре СПГ в мире имеется много отработанных решений: автомобильные цистерны для транспортировки и заправки, цистерны-контейнеры (рабочее давление менее 7 кгс/кв.см2), стационарные и мобильные заправочные станции, блочно-модульные СПГ-КПГ заправки в контейнерном исполнении, гидравлические дочерние заправочные станции КПГ, автомобильные криогенные баки с многослойной экранно-вакуумной термоизоляцией (рабочее давление менее 16 кгс/см2).

В России газовые двигатели имеют следующие автопроизводители: КАМАЗ, ГАЗ, ПАЗ, НЕФАЗ. На КАМАЗе ведется работа над созданием предсерийных моделей СПГ автомобилей в рамках государственного контракта.
В НТЦ КАМАЗ на шасси КАМАЗ изготовлен мобильный заправщик СПГ (цистерна изготовлена в Китае). В 2014 году проводятся испытания 4 моделей КАМАЗа и автобусов НЕФАЗ на СПГ.
Китайские производители выражают заинтересованность в организации криогенных баков в России.
Преимущества СПГ перед КПГ. Хранение СПГ при более низком давлении (10 кгс/см2) обеспечивает большую взрывобезопасность в сравнении со сжатым (КПГ) газом под давлением до 250 кгс/см2);
Емкости хранения СПГ в обязательном порядке оборудуются предохрани-тельной арматурой (два предохранительных клапана на каждом сосуде). В КПГ баллонах предохранительных устройств нет, клапан высокого давления устанавливается в редукторе;
При сжижении природного газа производится его дополнительная очистка от кислых газов (примесей углекислого газа и сероводорода). Благодаря этому увеличивается ресурс работы двигателя и снижается количество вредных выбросов в окружающую среду;
Эффективное хранение природного газа возможно только в его сжиженном виде. Использование КПГ баллонов при этом не рационально.
При сжижении одного килограмма природного газа (до состояния СПГ) его объем снижается в 575 раз (по метану). При сжатии одного килограмма природного газа (до состояния КПГ) до давления 250 кгс/см2 его объем снижается всего в 250 раз;
Сравнительно низкий вес СПГ топливных баков (в сравнении с КПГ баллонами) обеспечивает более высокую дальность пробега техники.
Недоставки СПГ. Стоимость СПГ оборудования выше в сравнении с оборудованием для КПГ ввиду использования более сложных технических решений.
С себестоимости СПГ 40 % занимают дорогостоящие процессы сжижения и регазификации. Вместе с тем, за последние 30-40 лет стоимость производства СПГ снизилась в два раза.
Совместное использование СПГ и КПГ. Развитие системы доставки СПГ позволит существенно расширить применение КПГ в качестве газомоторного топлива. СПГ регазификаторы, на которых получают КПГ из СПГ, целесообразно устанавливать в непосредственной близости к потребителю (автотранспортные парки, существующая сеть АЗС). При этом не имеет значения близость к сетевому трубопроводному газу.
Развитие инфраструктуры природного газа по пути только СПГ (без КПГ) позволит снизить вложение в небольшие или удаленные заправочные станции в виду отсутствия необходимости постройки на них терминалов регазификации.
Базовые технологические подходы сжижения природного газа.
1. Детандерный – выработка холода за счет перепада (снижения) давления в трубопроводной системе.
2. Цикл моно-хладогента (азотный).
3. Цикл смешанного хладагента (различные смеси двух, трех и более компонентов).
4. Каскадный –на каждый уровень охлаждения используется свой хладагент и свой теплообменник (например холодильный цикл пропана, потом этана и т.д.).
Во всех подходах в то той или иной степени используется азот.

Справочно: коэффициенты перевода
Вес и объем
1 тонна СПГ эквивалентна 1 380 куб.м традиционного газа.
1 тонна СПГ эквивалентна 1270 л дизельного топлива.
1 000 куб.м КПГ эквивалентно 920 л дизтоплива.
Масса 1 литр ДТ – 0,769 кг.
Масса 1 литр КПГ – 0,144 кг
Масса 1 литр СПГ – 0,255 кг
Удельная масса КПГ бака:
тип 1 (цельнометаллический) 1,15 кг/литр
тип 2 (алюминий-стекловолокно частично) 0,75 кг/литр
тип 3 (алюминий-стекловолокно полностью) 0,40 кг/литр
тип 4 (пластик-стекловолокно) 0,55 кг/литр
тип 4 (пластик – углеволокно) 0,25 кг/литр
Удельная масса СПГ бака 0,39 кг/литр
СПГ топливный бак с внешней оболочкой занимает объем 752 литра. Внутренний резервуар (водяной объем) – 500 л. Эффективный объем – 450 литров СПГ. Масса газа – 192 кг. Объем газа – 240 куб.м. При расходе 40 куб.м на 100 км – пробег транспорта составляет около 600 км.
ВЫВОДЫ
Производство и использование в качестве энергоресурса сжиженного природного газа (СПГ) – одно из наиболее перспективных направлений мировой экономики. Использование СПГ и компримированного природного газа (КПГ) в качестве моторного топлива на автотранспорте – стратегически важное направление развития нефтегазохимического комплекса Российской Федерации и Республики Татарстан. СПГ – новый альтернативный энергоноситель, независимый от газотранспортной системы, источник тепла, электроэнергии, холода.
В целом природный газ – самое дешевое моторное топливо из всех имеющихся на рынке. При условно равном расходе на 100 км пути метан при текущих розничных ценах обходится в 2,6 раза дешевле дизельного топлива.
СПГ из всех видов моторного топлива имеет наиболее стабильный состав (95 – 98 процентов метана), не имеет цвета, запаха, химически не активен, не токсичен, при регазификации его объем увеличивается в 600 раз.
Ожидается, что в ближайшем будущем СПГ будет востребован в секторе магистральных и речных грузоперевозок. В сельском хозяйстве переход от дизельного топлива к СПГ позволит получить абсолютное конкурентное преимущество.
В Республике Татарстан планируется в обозримой перспективе перевести на газомоторное топливо (метан) 50 процентов общественного транспорта, 30 процентов коммунальной и 30 процентов строительной техники.
Сегодня Татарстан имеет возможность:
отработать технологические решения по применению СПГ в качестве газомоторного топлива (через мобильные и стационарные заправки);
отработать все технологические решения по производству СПГ;
создать центр по обеспечению кадрами отраслей промышленности, в которых используется СПГ;
задействовать предприятия региона при строительстве завода по производству СПГ (производство компрессорного, технологического и химического оборудования).
Размещение первого пилотного проекта СПГ-завода в Татарстане будет направлено на динамичное развитие применения СПГ в качестве моторного топлива для городского транспорта, жилищно-коммунальной техники и магистрального транспорта, а также сельскохозяйственной техники.