Материал: Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура

фициент; Мхлад — масса хладоносителя, т; сэл — стоимость электроэнергии, руб./МВт∙ч; ρпг — плотность газа, кг/м3.

а)

Рис. 2. Схема доставки сжиженного газа потребителям:

а) схема доставки СПГ от потребителя до установки по сжижению; 1 — криогенная цистерна; 2 — криогенный насос; 3 — насос для перекачки хладоносителя;

4 — накопительная емкость СПГ; 5 — накопительная емкость для хладоносителя; 6, 7 — теплообменный аппарат

41

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

б)

Рис. 2. Схема доставки сжиженного газа потребителям:

б) схема доставки СПГ от установки по сжижению до потребителя

При этом удельные дополнительные затраты на электроэнергию принимаются со знаком минус, поскольку в результате использования нового способа доставки затраты на электроэнергию снижаются.

Количество сэкономленной электроэнергии определяется разницей затрат электроэнергии, расходуемой компрессором, по сравниваемым вариантам, кВт ·ч/ 1000 м3.

Удельный расход электроэнергии определяется по следующему соотношению:

где Lиз — работа изотермического сжатия, кгм; aп — поправочный коэффициент на температуру и давление; εиз, εдв, εпер — изотермический КПД компрессора, электродвигателя и передачи соответственно.

Количество сэкономленной удельной электроэнергии определяется по формуле

42

Выпуск № 4 (44), 2016 ISSN 2072-0041

где P1 — давление на всасывающем патрубке компрессора, атм.; P2 — давление, развиваемое компрессором, атм.; vнач — начальный объем всасываемого газа, м3; rд — удельный вес газа, кг/м3.

Результаты расчета представлены на рис. 3.

Рис. 3. График зависимости Э f М хлад , кВт ·ч/ м3

Границе эффективности разработанного способа доставки СПГ будет соответствовать наибольшая удаленность газифицируемого объекта от опорного пункта (завода по сжижению):

Результаты расчетов представлены на рис. 4.

Экономический эффект от использования новой конструкции криогенной цистерны определим по выражению

где К1р, К2р — капитальные вложения в сравниваемые варианты доставки, руб.; m, n — номер и количество очередных капитальных вложений; t = mt0 — год очередных капитальных вложений; t0 — срок службы системы, лет; α — коэффициент эффективности капитальных вложений, 1/год; И1, И2 — эксплуатационные расходы на обслуживание по сравниваемым вариантам, руб./год; t — номер года эксплуатации; Т — срок службы системы, лет; Е — норма дисконта, 1/год.

Интегральные затраты по варианту доставки СПГ при помощи существующей криогенной цистерны за весь срок эксплуатации составят: З1 = 20116756 руб.

Для определения затрат энергии компрессора gэ при различных соотношениях масс хладоносителя и сжиженного газа было получено следующее выражение:

43

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

Интегральные затраты за весь срок эксплуатации разработанной конструкции цистерны составят: З2 = 17517235 руб.

Рис. 4. Границы эффективности использования предлагаемого способа доставки СПГ

Чистый дисконтированный доход по альтернативным вариантам доставки:

T

Z Z эл Z топл Z экспл 1 Е , (7)

1

где τ — номер года эксплуатации; Z эл — экономия затрат на электроэнергию при производстве СПГ, руб.; Z топл — стоимостная оценка эффекта при сравнении затрат на топливо при транспортировке СПГ, руб.; Z экспл — разница затрат на эксплуатацию цистерны по альтернативным вариантам доставки, руб.

где сэ — стоимость 1 МВт ч электроэнергии, расходуемой компрессором, руб./МВт ч; gэ — количество электроэнергии, потребляемой компрессором, по сравниваемым вариантам, кВт ч/(кг СПГ); mспг — масса перевозимого СПГ, кг; ηг — продолжительность эксплуатации компрессора.

где сТ — стоимость 1 л дополнительно расходуемого дизельного топлива на перевозку хладоносителя; l — оптимальный пробег цистерны до населенного пункта и обратно на завод. При этом длина пути соответствует одной смене в день; gТ — количество дополнительно расходуемого топлива на перевозку хладоносителя, л/км (кг СПГ).

44

где К — капитальные затраты в цистерну, руб.; — доля годовых отчислений на эксплуатацию криогенной цистерны.

В результате получим:

ZΣ = 3731721 руб.

Выводы

1. Расчет экономической эффективности реализации разработанного способа автономного газоснабжения потребителей в сравнении с существующим показал, что средняя величина экономии электрической энергии в пересчете на 1 кг природного газа за счет уменьшения мощности компрессора составляет Э = 0,124 кВт ч/кг, а экономический эффект от применения разработанной конструкции цистерны в схеме доставки в размере = 13 % доказывает результативность этого способа.

2.Полученные рекомендации согласуются с результатами исследований других авторов и вместе с тем более адекватно отражают особенности функционирования газораспределительных систем с учетом многообразия системообразующих связей и факторов.

3.Применение имеющегося опыта, базирующегося на современных технологиях, в области эксплуатации систем резервного обеспечения потребителей эффективным энергоносителем обязательно приведет к росту их популярности в нашей стране.

Библиографический список

1.Архаров, А. М. Машины низкотемпературной техники. Криогенные машины и инструменты / А. М. Архаров, И. А. Архаров, А. Н. Антонов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. — 582 с.

2.Баранов, А. Ю. Энергоэффективные циклы сжижения природного газа / А. Ю. Баранов, К. А. Тихонов, А. М. Андреев, Н. А. Березин // Научный журнал НИУ ИТМО. Сер.: Холодильная техника и кондиционирование. — 2016. — № 1 (21). — С. 1—8.

3.Бармин, И. В. Сжиженный природный газ вчера, сегодня, завтра / И. В. Бармин, И. Д. Кунис. — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. — 256 с.

4.Королев, Н. С. К построению математической модели явления ролловер в хранилище СПГ [Электронный ресурс] / Н. С. Королев // Наука и образование. — 2012. — № 3. — Режим доступа: http://technomag. edu.ru/doc/345773.html.

5.Крылов, Е. В. Газоснабжение сжиженным природным газом / Е. В. Крылов. — Саратов: СГАУ, 2003. —

156 с.

6.Медведева, О. Н. Разработка конструкции автомобильной цистерны для доставки сжиженного природного газа / О. Н. Медведева, В. О. Фролов // Нефтегазовое дело. — 2012. — № 3. — С. 108—114.

7.Медведева, О. Н. Системы автономного газоснабжения / О. Н. Медведева Фролов В. О. // Новые идеи нового века: материалы XIII междунар. форума. — Хабаровск: ТГУ, 2013. — С. 379—384.

8. Медведева, О. Н. Сравнение вариантов систем газоснабжения потребителей / О. Н. Медведева, В. О. Фролов // Вестник Саратовского государственного технического университета. — 2010. — № 4 (51), вып. 3. — С. 128—133.

9.Медведева, О. Н. Цистерна для транспортировки СПГ. Tank for the transportation of liquid natural gas /

О. Н. Медведева // Salon L`Etudiant: каталог экспозиции Министерства образования и науки Российской Федерации. — Париж, 2014. — С. 86—87.

10.Разумова, Ю. В. Внутренний рынок сжиженного природного газа: современное состояние, конъюнктурные тенденции [Электронный ресурс] / Ю. В. Разумова, И. В. Шарощенко, А. Ю. Бондаренко // Науковедение. — 2015. — Т. 7, № 2. — Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/133EVN215.pdf.

11.СТО 03321549-20-2012. Технико-экономическое обоснование параметров систем газоснабжения. — Саратов: ОАО Гипрониигаз, 2012. — 18 с.

12.Цистерна для транспортировки сжиженного природного газ: пат. на полезную модель № 115309 Российская Федерация / О. Н. Медведева, В. О. Фролов. — № 2011130459. — Зарег. 21.04.2012. — 10 с.

13.Bianco, V. Current situation and future perspectives of European natural gas sector / Vincenzo Bianco, Federico Scarpa, Luca A. Tagliafico // Frontiers in Energy. — 2015. — Vol. 9, № 1. — P. 1—6.

14.BS en 1160. 1997 Installations and equipment for liquefied natural gas. General characteristics of liquefied natural gas. — British Standards, 1997. — 20 р.

15.Design and analysis of above-ground full containment LNG storage tanks [Электронный ресурс] // Prof. Robert B. Laughlin Department of Physics Stanford University, Stanford. — Режим доступа: http://large.stanford. edu/publications/coal/references/lusas.

45