Сжиженный природный газ (СПГ), технологии сжижения
Это природный газ, искусственно сжиженный путем охлаждения до −160 °C
В промышленности газ сжижают как для использования в качестве конечного продукта, так и с целью использования в сочетании с процессами низкотемпературного фракционирования ПНГ и природных газов, позволяющие выделять из этих газов газовый бензин, бутаны, пропан и этан, гелий.
СПГ получают из природного газа путем сжатия с последующим охлаждением.
При сжижении природный газ уменьшается в объеме примерно в 600 раз.
Перевод 1 тонны СПГ в кубометры (м 3 ).
Поэтому, в зависимости от компонентного состава изменяется и количество м 3 газа при переводе из тонн.
Процесс сжижения идет ступенями, на каждой из которых газ сжимается в 5-12 раз, затем охлаждается и передается на следующую ступень.
Ныне применяются 2 техпроцесса:
В процессах сжижения газа важна эффективность теплообменного оборудования и теплоизоляционных материалов.
Применение компрессорно-детандерной схемы позволяет повысить эффективность охлаждения газа до 14 % за счет совершения работы на лопатках турбины.
Термодинамические схемы позволяют достичь 100% эффективности сжижения природного газа:
Известно 7 различных технологий и методы сжижения природного газа:
Процесс сжижения газа:
Существует технология, позволяющая сэкономить на сжижении до 50% энергии, с использованием энергии, теряемой на газораспределительных станциях (ГРС) при дросселировании природного газа от давления магистрального трубопровода (4-6 МПа) до давления потребителя (0,3-1,2 МПа):
Транспортировка СПГ— это процесс, включающий в себя несколько этапов:
Регазифицированный СПГ транспортируется конечным потребителям по газопроводам.
Основные производители СПГ по данным 2009 г:
Производство СПГ в России
На 2018 г в РФ действует 2 СПГ-завода.
По итогам 2015 г производство составило 10,8 млн т/год, превысив проектную мощность на 1,2 млн т/год.
Однако из-за падения цен на мировом рынке доходы от экспорта СПГ в долларовом исчислении сократились по сравнению с 2014 г на 13,3% до 4,5 млрд долл США/год.
Новатэк-Юрхаровнефтегаз (дочернее предприятие Новатэка ) выиграл аукцион на право пользования Няхартинским участком недр в ЯНАО.
Няхартинский участок недр нужен компании для развития проекта Арктик СПГ. Это 2 й проект Новатэка, ориентированный на экспорт СПГ.
В США введены в эксплуатацию 5 терминалов по экспорту СПГ общей мощностью 57,8 млн т/год.
На европейском газовом рынке началось жесткое противостояние американского СПГ и российского сетевого газа.
Сжиженный газ, как альтернатива природному газу
Строительство любого современного производственного объекта, коттеджного поселка или частного дома всегда сопровождается проблемой выбора эффективной системы отопления с использованием различных энергоносителей.
Основными энергоносителями, применяемыми в быту, являются:
1) природный газ (метан),
2) твердое топливо (уголь, дрова, пеллеты и т.п.),
3) дизельное топливо,
1. Природный газ (метан).
На сегодняшний день природный газ является наиболее экологичным и дешевым видом топлива.
К сожалению, далеко не везде есть возможность подключиться к центральной системе газоснабжения. Даже в центральных областях есть еще немало мест, куда не проведены магистральные газопроводы, и именно там часто строятся коттеджные поселки и загородные дома. Также бывает экономически не выгодно подключение к магистральному газопроводу (выполнение газового проекта, врезка в существующую сеть, прокладка газопровода, установка редукционного оборудования и другое стоят немалых денег). Имеет также значение и большие сроки на проведение всех этих работ. К недостаткам центрального газоснабжения можно также отнести перепады давления в трубопроводах (особенно часто случается в зимний период), что приводит к сбоям в работе котельного оборудования. Следует также отметить довольно высокий рост цен на природный газ (
26%) за последние 10 лет и эта тенденция явно продолжится в будущем.
2. Твердое топливо (уголь, дрова, пеллеты).
Твердое топливо (уголь, дрова, пеллеты) является дешевым и экологичным видом топлива, но его использование имеет ряд существенных недостатков.
Надо отметить низкую теплотворную способность твердого топлива (количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива), высокую температуру отходящих газов и низкий КПД котельных установок. Для хранения запаса топлива необходимо дополнительное пространство, помещение котельной быстро загрязняется (соответственно загрязняется и котел). Использование котлов, работающих на твердом топливе, дает возможность организовать только систему отопления, при этом приготовление горячей воды довольно проблематично, к тому же практически невозможно организовать полную автоматизацию работы котельного оборудования. Исходя из этого, можно сказать, что для создания комплекса современных инженерных систем в загородном доме твердотопливные котлы не подходят. Использование твердого топлива в котельной предусматривает практически постоянное проживание в доме.
3. Дизельное топливо.
К достоинствам данного вида топлива следует отнести его доступность и относительно недорогое котельное оборудование (хотя стоимость котла, работающего на дизельном топливе с дизельной горелкой, несколько превышает стоимость газового атмосферного котла).
К недостаткам дизельного топлива следует отнести его запах, частое дорогостоящее обслуживание оборудования из-за копоти: чистка теплообменника, замена форсунок и топливного фильтра, настройка горелки и тому подобное. Горелка дизельного котла производит ощутимый шум (60-75дБ). В продуктах сгорания дизельного топлива присутствуют окислы серы, вредные для растений (особенно для хвойных деревьев) и обитателей водоемов. Для хранения дизельного топлива (в «танках») требуется дополнительная площадь. С экономической точки зрения необходимо упомянуть и о резком удорожании стоимости данного энергоносителя в течение последних 3 лет (более 56%).
4. Электричество.
К преимуществам этого энергоносителя следует отнести его экологичность, низкую цену на оборудование и простоту эксплуатации оборудования.
Однако следует сказать, что не всегда существует техническая возможность для подключения электроэнергии в нужном объеме и плата за присоединение дорогая. Электричество, на данный момент, является самым дорогим энергоносителем, и стоимость его резко увеличилась за последние годы.
5. Сжиженный углеводородный газ – СУГ (смесь пропана и бутана).
Недостатком сжиженного углеводородного газа в качестве энергоносителя является относительно дорогое оборудование, то есть значительные начальные капиталовложения на автономную газификацию.
Но, следует отметить, что стоимость автономной газификации загородного дома часто соизмерима со стоимостью подключения к магистральному газопроводу, а ее установка занимает всего 2-3 дня. При этом автономность системы позволяет избежать аварийных ситуаций и перепадав давления, происходящих периодически в централизованных газораспределительных сетях. Используя СУГ, можно создать не только автономную систему подачи энергоносителя, но и резервную.
Стоимость СУГ выше, чем стоимость природного газа, но значительно ниже, чем стоимость дизельного топлива или электричества в расчете на 1 кВт энергии. При этом надо сказать, что стоимость СУГ практически не меняется (за последние годы прирост стоимости составляет всего 11%). СУГ экологически чистый, при сгорании не образует копоти и запаха, обладает высокой теплоотдачей, что позволяет снизить расход энергоносителя.
Расчет стоимости получения тепловой энергии показывает:
Как рассчитать потребление газа на отопление дома
Газ пока еще самый дешевый вид топлива, но стоимость подключения порой очень высокая потому многие хотят предварительно оценить, насколько экономически обоснованы такие расходы. Для этого необходимо знать расход газа на отопление, потом можно будет оценить общую стоимость и сравнить ее с другими видами топлива.
Методика расчета для природного газа
Примерный расход газа на отопление считается исходя из половинной мощности установленного котла. Все дело в том, что при определении мощности газового котла закладывается самая низкая температура. Это и понятно — даже когда на улице очень холодно, в доме должно быть тепло.
Посчитать расход газа на отопление можно самостоятельно
Но считать расход газа на отопление по этой максимальной цифре совсем неверно — ведь в основном температура значительно выше, а значит, топлива сжигается намного меньше. Потому и принято считать средний расход топлива на отопление — порядка 50% от теплопотерь или мощности котла.
Считаем расход газа по теплопотерям
Если котла еще нет, и вы оцениваете стоимость отопления разными способами, считать можно от общих теплопотерь здания. Они, скорее всего, вам известны. Методика тут такая: берут 50% от общих теплопотерь, добавляют 10% на обеспечение ГВС и 10% на отток тепла при вентиляции. В результате получим средний расход в киловаттах в час.
Далее можно узнать расход топлива в сутки (умножить на 24 часа), в месяц (на 30 дней), при желании — за весь отопительный сезон (умножить на количество месяцев, на протяжении которых работает отопление). Все эти цифры можно перевести в кубометры (зная удельную теплоту сгорания газа), а потом перемножить кубометры на цену газа и, таким образом, узнать затраты на отопление.
| Наименование толпива | Единица измерения | Удельная теплота сгорания в кКал | Удельная теплота сгорания в кВт | Удельная теплота сгорания в МДж |
|---|---|---|---|---|
| Природный газ | 1 м 3 | 8000 кКал | 9,2 кВт | 33,5 МДж |
| Сжиженный газ | 1 кг | 10800 кКал | 12,5 кВт | 45,2 МДж |
| Уголь каменный (W=10%) | 1 кг | 6450 кКал | 7,5 кВт | 27 МДж |
| Пеллета древесная | 1 кг | 4100 кКал | 4,7 кВт | 17,17 МДж |
| Высушенная древесина (W=20%) | 1 кг | 3400 кКал | 3,9 кВт | 14,24 МДж |
Пример расчета по теплопотерям
Пусть теплопотери дома составляют 16 кВт/час. Начинаем считать:
Фактический расход газа на отопление еще зависит от типа горелки — модулируемые самые экономичные
Переводим в кубометры. Если использовать будем природный газ, делим расход газа на отопление в час: 11,2 кВт/ч / 9,3 кВт = 1,2 м3/ч. В расчетах цифра 9,3 кВт — это удельная теплоемкость сгорания природного газа (есть в таблице).
Кстати, также можно посчитать необходимое количество топлива любого типа — надо только взять теплоемкость для требуемого топлива.
Так как котел имеет не 100% КПД, а 88-92%, придется внести еще поправки на это — добавить порядка 10% от полученной цифры. Итого получаем расход газа на отопление в час — 1,32 кубометра в час. Далее можно рассчитать:
Средний расход за отопительный сезон зависит от его длительности — умножаем на количество месяцев, пока длится отопительный сезон.
Этот расчет — приблизительный. В какой-то месяц потребление газа будет намного меньше, в самый холодный — больше, но в среднем цифра будет примерно такой же.
Расчет по мощности котла
Расчеты будут немного проще, если имеется рассчитанная мощность котла — тут уже учтены все необходимые запасы (на ГВС и вентиляцию). Потому просто берем 50% от расчетной мощности и далее считаем расход в день, месяц, за сезон.
Например, проектная мощность котла — 24 кВт. Для расчета расхода газа на отопление берем половину: 12 к/Вт. Это и будет средняя потребность в тепле в час. Чтобы определить расход топлива в час, делим на теплотворную способность, получаем 12 кВт/час / 9,3 к/Вт = 1,3 м3. Далее все считается как в примере выше:
Рассчитать потребление газа на отопление дома можно по проектной мощности котла
Далее добавим 10% на неидеальность котла, получим, что для этого случая расход будет чуть больше 1000 кубометров в месяц (1029,3 куб). Как видите, в этом случае все еще проще — меньше цифр, но принцип тот же.
По квадратуре
Еще более приблизительные расчеты можно получить по квадратуре дома. Есть два способа:
Чем лучше утеплен дом, тем меньше будет расход газа на отопление
Каждый хозяин может оценить степень утепления своего дома, соответственно, можно прикинуть, какой расход газа будет в данном случае. Например, для дома в 100 кв. м. при среднем утеплении потребуется 400-500 кубометров газа на отопление, на дом в 150 квадратов уйдет 600-750 кубов в месяц, на отопление дома площадью 200 м2 — 800-100 кубов голубого топлива. Все это — очень приблизительно, но цифры выведены на основании многих фактических данных.
Расчет расхода сжиженного газа
Многие котлы могут работать от сжиженного газа. Насколько это выгодно? Какой будет расход сжиженного газа на отопление? Все это тоже можно посчитать. Методика такая же: надо знать или теплопотери, или мощность котла. Далее требуемое количество переводим в литры (единицы измерения сжиженного газа), а при желании, считаем количество необходимых баллонов.
Давайте рассмотрим расчет на примере. Пусть мощность котла 18 кВт, соответственно, средняя потребность в тепле — 9 кВт/час. При сжигании 1 кг сжиженного газа получаем 12,5 кВт тепла. Значит, чтобы получить 9 кВт, потребуется 0,72 кг (9 кВт / 12,5 кВт = 0,72 кг).
Добавим поправку на КПД котла. Надо смотреть в каждом конкретном случае, но возьмем 90%, то есть, добавим еще 10%, получится, что за месяц расход составит 570,24 кг.
Сжиженный газ — один из вариантов отопления
Чтобы посчитать количество баллонов, данную цифру делим на 21,2 кг (именно столько в среднем находится кг газа в 50 литровом баллоне).
Масса сжиженного газа в различных баллонах
Итого, для данного котла потребуется 27 баллонов сжиженного газа. А стоимость считайте сами — цены в регионах отличаются. Но не забудьте про расходы на транспортировку. Их, кстати, можно уменьшить, если сделать газгольдер — герметичную емкость для хранения сжиженного газа, которую заправлять можно раз в месяц или реже — зависит от объема хранилища и потребности.
И снова-таки не стоит забывать, что это — лишь приблизительная цифра. В холодные месяцы расход газа для отопления будет больше, в теплые — значительно меньше.
P.S. Если вам удобней считать расход в литрах: