Стр. 2 - Р.З. Тумашев, Н.Г. Бодров - Когенерационная газотурбинная установка на попутных нефтяных газах с высоким содержанием тяжелых углеводородов

156 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
При постоянном росте тарифов на электроэнергию и теплоту ис-
пользование ПНГ для выработки электрической и тепловой энергии
на местах экономически оправдано. В силу удаленности месторож-
дений затраты на строительство электростанций компенсируются
значительным снижением затрат на строительство сетей и трансфор-
маторных подстанций, а себестоимость вырабатываемой электро-
энергии оказывается в 2–3 раза ниже установленных тарифов [1].
Штрафы нефтедобывающим компаниям за сжигание ПНГ в объеме
более 5 % общего количества получаемого газа, начиная с 2012 г.,
многократно увеличиваются, что делает экономически выгодным по-
вышение степени утилизации до 95 %. Поэтому нефтедобывающие
компании при освоении новых месторождений предусматривают
строительство электростанций для собственных нужд, реализуемых на
базе газопоршневых и газотурбинных установок (ГТУ) [2].
Применение попутного нефтяного газа в газотурбинных и га-
зопоршневых двигателях ограничено опасностью возникновения де-
тонационных явлений. Даже незначительное количество тяжелых уг-
леводородов в попутном газе снижает метановое число и приводит к
необходимости понижения давления в энергетических установках.
Метановое число ПНГ в зависимости от места нефтедобычи может
изменяться от 25 до 95 [1, 2].
В настоящее время для покрытия потребности в электроэнергии при
добыче нефти на месторождениях в отдаленных от центров энерго-
снабжения районах начали применять газотурбинные установки, с по-
мощью которых решают проблемы как энергоснабжения, так и утили-
зации попутного нефтяного газа [3]. При этом, как правило, используют
ПНГ первой и второй ступени сепарации, который прошел процессы
очистки, компримирования до давления, определяемого параметрами
газотурбинной установки, осушки, подогрева. Требования к ПНГ рег-
ламентированы техническими характеристиками установок. С повыше-
нием давления в цикле количество тяжелых углеводородов в ПНГ необ-
ходимо уменьшать для увеличения метанового числа. В большинстве
случаев газ последней третьей ступени сепарации, состоящий до 80 %
(мас.) из тяжелых фракций (этан и выше) и имеющий давление, близкое
к атмосферному, сжигают в факельных установках.
Ввиду изложенного выше целесообразно рассмотреть возмож-
ность применения ПНГ с низким метановым числом для генерации
энергии газотурбинными установками. В этом случае необходимо
организовать его сжигание при низком давлении, так как в против-
ном случае повышается вероятность возникновения детонационных
явлений в камере сгорания установки.
В работах [4, 5] показано, что изменение по сравнению с традици-
онными очередности процессов в газотурбинных установках приводит
к повышению их эффективности ввиду отсутствия энергетических за-
трат на компримирование топливного газа низкого давления, так как в
этом нет необходимости, а в случае малых мощностей (несколько де-