Специалисты ПГТУ предлагают использовать потенциальную газа для производства электроэнергии.
В настоящее время промышленным комплексом Украины потребляется ~ 35 млрд. м3 природного газа в год, и только на одноразовое сжатие его от давления р1 = 0,1 МПа до р2 = 3 МПа затрачивается ~ 1000 МВт (а это треть мощности Запорожской АЭС). Для его транспортировки по трубопроводам используются повышающие компрессорные станции, которые устанавливаются через каждые 100 - 150 км, а газ на каждой из них сжимается до ~ 3 МПа. В себестоимости природного газа стоимость затраченной электроэнергии составляет ~ 10 %. Мариупольский промышленный район (ОАО «ММК им. Ильича», ОАО «МК «Азовсталь», другие промышленные и коммунальные предприятия г. Мариуполя) потребляет ~ 11 млн. м3 в сутки природного газа.
Так как предприятия природный газ очень высокого давления не используют, а технически подать его при низком давлении невозможно, то почти вся электроэнергия, затраченная на сжатие, теряется бесполезно.
Существует 2 способа снижения давления газов. Наиболее распространенным является дросселирование в узком сечении. В этом случае за счет трения давление падает, но энтальпия восстанавливается до первоначального значения. Процесс является изоэнтальпным. При дросселировании температура газа, как правило, снижается. Термодинамически дросселирование - предельно необратимый процесс, при котором происходит снижение давления без совершения полезной работы. Процесс дросселирования имеет одно преимущество - простота способа регулирования расхода и давления.
Второй способ снижения давления - политропное расширение в газовой турбине. Этот способ нашел применение в криогенной технике, а также при использовании избыточного давления доменного газа для производства электроэнергии. В идеальном случае (расширение без трения) всю электроэнергию, затраченную ранее на сжатие газа, можно возвратить. Реально из-за наличия трения и других необратимых потерь (нерасчетный режим истечения, потери на удар потока, дополнительное трение, вызванное увлажнением газа при расширении и т.д.) вернуть можно 40 - 50 % первоначальных затрат электроэнергии на сжатие газа.
В Мариупольском промышленном районе, как и в других промрайонах Украины, второй способ снижения давления на газопроводах не применяется. Даже на новых трассах используется малоэффективный способ регулирования расхода и давления - дросселированием газа. Так, на входе в Мариупольский промышленный район установлены газораспределительные станции - ГРС-1 (МКР Восточный) и ГРС-2 (пос. Мирный). Их назначение - дросселировать газ меткомбинатам с 2,7 - 3 МПа до 0,6 - 0,8 МПа, а предприятиям коммунального хозяйства г. Мариуполя - до 0,15 МПа. Таким образом, большая часть из приведенной энергии сжатия (~ 31 МВт) безвозвратно теряется при дросселировании.
Технологическое предложение предусматривает разработку высокоэффективной технологии энергосбережения, которая обеспечивается путём замены существующих дроссельных устройств на газопроводах природного газа (подводимого, например, к Мариуполю по северной нитке со стороны пгт. Волноваха или со стороны г. Таганрога) расширительными газовыми турбинами. При реализации предложения капитальные затраты невелики, эксплуатационные - очень малы, а возврат затраченной электроэнергии, например, в Мариупольском промышленном районе может достигать 12 - 15 МВт. В масштабах Украины можно вернуть 400 - 500 МВт затраченной на сжатие природного газа электроэнергии.
Цель предложения – на примере Мариупольского промышленного района возвратить без существенных капиталовложений и без использования дополнительных ресурсов 40 - 50 % (в зависимости от времени года - зима, лето) электроэнергии, затраченной на сжатие природного газа. Расширительные турбины может изготавливать Полтавский турбомоторный завод, Николаевский судостроительный или Харьковский турбинный заводы, которые в настоящее время не загружены (потребуется 200 - 250 турбин для промышленных районов Украины).
Потребители: Промышленные районы, металлургические комбинаты и другие предприятия, потребляющие большие объемы природного газа. В предлагаемых схемах расширения природного газа в бескомпрессорных (турбодетандерных) турбинах будет вырабатываться дополнительная электроэнергия, которая может потребляться предприятиями прилегающего промышленного района.
География предполагаемого рынка: Украина, страны Ближнего и Дальнего зарубежья.
Правовая охрана: Технологическое предложение патентоспособно. Схема использования потенциальной энергии сжатого газа в расширительных турбинах в принципе известна, но предлагаемое техническое решение, имеющее существенные отличия, может быть обеспечено правовой охраной.
Предлагаемые условия реализации технологического предложения: Стоимость работ по реализации технологического предложения (исполнители - Приазовский государственный технический университет, Укргипромез, Промэлектропроект) составляет 200 тыс. грн., срок выполнения – 2 года. Технологическое предложение может широко тиражироваться: для каждого промышленного района должна предусматриваться разработка конкретной схемы использования потенциальной энергии природного газа.
