В настоящий момент в России, практически отсутствует инфраструктура для заправки автотранспортных средств сжиженным природным газом. Создание такой инфраструктуры мероприятие дорогостоящее и длительное по времени. При этом в России существует сеть Автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) которые неравномерно загружены как по регионам, так и по времени суток. ООО «Газпром газомоторное топливо», как владелец основной сети АГНКС вынужден решать задачу повышения загрузки существующей объектов. Один из путей решения - создание на базе существующих АГНКС инфраструктуры получения СПГ. Это позволит обеспечить загрузку АГНКС в ночное время, загрузить малоиспользуемые станции, а также создать многотопливные АГНКС, обеспечивающие топливом как автомобили работающие на компримированном природном газе (КПГ), так и на СПГ. Поиск путей решения этой задачи, путем создания оборудования позволяющего одновременно получать СПГ и заправлять им автомобили был поручен ООО Научно-производственной компании «НТЛ» (ООО НПК «НТЛ»).
Анализ существующих схем сжижения природного газа показывает, что для малотоннажного производстве СПГ на АГНКС лучше всего подходит схема сжижения природного газа по дроссельно-эжекторному циклу с применением источника внешнего холода.
Преимущества этой схемы сжижения заключаются в простоте конструкции, отсутствии изнашиваемых узлов и агрегатов, в удобстве обслуживания и эксплуатации. Немаловажную роль играет и относительно невысокая стоимость первоначальных затрат.
Существующий в ООО НПК «НТЛ» опыт проектирования и изготовления подобного оборудования позволил спроектировать и изготовить малогабаритную установку сжижения природного газа с одноконтурной холодильной установкой, как источником внешнего холода, и объединить оборудования производства СПГ в едином блоке с отсеком заправки автотранспортных средств. Технология сжижения природного газа, а также основное оборудование для сжижения, а это теплообменники, эжектора, сепараторы, элементы КИПиА, холодильная установка, установка получения газообразного азота система автоматического управления являются отечественной разработкой и изготавливаются в России. Оборудование для отсека заправки автотранспортных средств на данный момент в России не выпускается, поэтому этот отсек оснащен импортным оборудованием.
Рис.1 Криоблок, схема размещения оборудования.
Мобильный комплекс производства и реализации СПГ (Криоблок) выполнен по моноблочной схеме, на базе стандартного 45-ти футового контейнера. Такой формат реализации позволяет перемещать его с одной АГНКС на другую с минимальным объемом подготовительных работ, как самой АГНКС, так и Криоблока.
Криоблок имеет собственную систему автоматизированного управления технологическим процессом и собственную платежную систему отгрузки топлива, позволяющую вести коммерческий отпуск топлива в автомобили. Платежная система может работать как автономно, так и в составе платежной системы АГНКС.
Описание работы Криоблока в составе АГНКС, представлено на основании укрупненной блок схемы.
Рис.2 Криоблок, блок схема
Для работы Криоблока необходим расход компримированного газа в количестве 1200 ÷ 2500нм3/час. В этом случае производительность Криоблока по СПГ будет составлять 300 ÷ 600 кг СПГ в час.
Газ в АГНКС компримируется до давления 21÷25МПа, проходит через систему осушки и поступает на вход в Криоблок. Далее газ поступает в блок входа-выхода установки сжижения (прямой поток) и в теплообменник ТО1. В этом теплообменнике газ прямого потока охлаждается газом обратного потока до температуры близкой к 0ОС и поступает в теплообменник-испаритель ТО2 холодильной установки. холодильная установка это одноконтурная фреоновая холодильная машина которая в теплообменнике-испарителе ТО2 охлаждает газ прямого потока до температуры порядка минус 30ОС.
В теплообменниках ТО3 и ТО4, происходит дополнительное охлаждение газа прямого потока газом обратного потока.
Дальнейшее понижение температуры газа прямого потока происходит в эжекторе за счет понижения давления с 21÷25МПа до давления равного давлению на входе в компрессорные установки АГНКС. На этом этапе газ охлаждаясь переходит в паро-жидкостное состояние и попадает в сепаратор С1. В сепараторе С1 паровая фаза отделяется от жидкой фазы и формирует «обратный поток» который пройдя межтрубное пространство теплообменников ТО4, ТО3, ТО1 отдает в процессе рекуперации свой «холод» прямому потоку и возвращается на вход компрессорных установок АГНКС. Жидкая фаза т.е. непосредственно СПГ из сепаратора С1 попадает сепаратор накопитель С3. Из сепаратора накопителя СПГ через газозаправочную колонку подается на заправку автомобилей.
Параллельно сепаратору накопителю в Криоблоке предусмотрена линия подачи СПГ в транспортные емкости. Это позволяет не только заправлять автомобили, но и отгружать СПГ для решения других задач.
Отсек заправки транспортных средств имеет в своем составе сепаратор накопитель, криогенный насос, установленный в криостате, и газозаправочную колонку.
Режим заправки, а именно, заправка определенного количества килограмм СПГ или заправка на определенную сумму или до «полного» выбирается на дисплее колонки. На нем же подается команда на заправку. Дальнейшие операции осуществляется в автоматическом режиме. Сначала система управления включает криогенный насос и происходит «захолаживание» агрегатов колонки, по получении сигнала о готовности к заправке происходит открытие выходного клапана и начинается заправка автомобиля. По окончанию заправки Газонаполнительная колонка отключается, а минипринтер колонки выдает чек с указанием количества заправленного СПГ и суммы.
Проведенные испытания Криоблока полностью подтвердили заявленные в Техническом задании требования. Производительность Криоблока составила более 600 кг СПГ в час. Заправка автомобиля КАМАЗ до «полного бака» занимает по времени 5 – 7 минут.
В настоящий момент Криоблок находится в опытно промышленной эксплуатации на одной из АГНКС в ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург».
Помимо Московского ГПЗ, где будет установлено это оборудование, мобильные комплексы СПГ появятся в Набережных Челнах, Багратионовске, Кемерово, Краснодаре.
Разработка и внедрение криоблоков будет способствовать расширению применения сжиженного природного газа в качестве моторного топлива. Мобильный формат оборудования позволит ускоренными темпами развивать сеть КриоАЗС.
Материалы предоставлены компанией ООО НПК "НТЛ"
