Компримирование газа является основной и наиболее энергоемкой технологией в производстве сжатого воздуха, кислорода, азота, аргона, переработке и транспорте природного газа и в других теплоэнергетических системах. Значительная часть энергоресурсов в топливно-энергетическом балансе крупного предприятия, (до 30 % от общего энергопотребления) идет именно на процессы компримирования различных газов в компрессорах и нагнетателях.
Технология компримирования природного газа состоит из термодинамических процессов сжатия, расширения и охлаждения газа. Термодинамическая эффективность этих процессов зависит от правильности выбора промежуточных параметров, то есть от выбора оптимального давления и температуры сжимаемого газа на выходе из каждой ступени сжатия компрессора или из каждой последовательно расположенной компрессорной станции, если речь идет о копримировании природного газа в газовой промышленности.
Для каждого нагнетателя или компрессора выбор оптимальных термодинамических параметров компримирования имеет свои специфику и особенности.
Разработанная нами методика позволяет:
– определить оптимальные параметры газа на выходе с газокомпрессорной станции (давление и температуру);
– выбрать оптимальное количество работающих нагнетателей на каждой газокомпрессорной станции в каждом цехе;
– определить загрузку каждого нагнетателя (компрессора) с учетом возможного способа регулирования (изменение частоты вращения, байпасирование, дросселирование, применение входных направляющих аппаратов и т. д.);
– выбрать оптимальное количество включенных вентиляторов в установке охлаждения газа;
– выбрать оптимальную схему подключения нагнетателей (параллельно или последовательно).
Проведенные исследования позволили сформулировать практические рекомендации по выбору давления и температуры газа на выходе с газокомпрессорной станции, снизить потребление энергоресурсов.
На практике, в процессе эксплуатации газопроводов, температура и давление природного газа на выходе компрессорной станции выбираются диспетчерами без достаточного технико-экономического обоснования, на основе имеющегося опыта и интуиции. Кроме того, в большинстве случаев диспетчер не может выставить требуемые параметры газа из-за отсутствия технической возможности их регулирования. Например, из-за нехватки мощности установки охлаждения газа, отсутствия возможности регулировать частоту вращения нагнетателя с электроприводом, нерациональной схемы подключения нагнетателей и т. д.