Расчет экономической эффективности инвестиционного проекта по строительству газотранспортной системы
АННОТАЦИЯ
В данном курсовом проекте дано описание, для чего нужны компрессорные станции, их технологический состав, варианты обвязки и сборки компрессорных цехов, перспективы их развития, приведена организация строительства.
Также представлен расчёт экономической эффективности инвестиционного проекта по строительству газотранспортных мощностей.
Данная пояснительная записка содержит 33 страниц, 7 рисунков и 6 таблиц.
ABSTRACT
In the course of the project a description of what the compressor stations, their technological composition, variants of binding and assembling of compressor workshops, the prospects of their development, shows the organization of construction.
There is also presented the calculation of the economic efficiency of the investment project on construction of gas transportation facilities.
The explanatory note contains 33 pages, 7 figures and 6 tables.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Компрессорная станция – неотъемлемая часть магистрального газопровода, обеспечивающая транспорт газа с помощью энергетического оборудования, установленного на КС. Она служит управляющим элементом в комплексе сооружений, входящих в магистральный газопровод. Именно параметрами работы КС определяется режим работы газопровода. Наличие КС позволяет регулировать режим работы газопровода при колебаниях потребления газа, максимально используя при этом аккумулирующую способность газопровода.
Основное предназначение
компрессорных станций
Компрессорные станции являются одним из основных объектов газотранспортных систем. На них приходится порядка 25% всех капиталовложений в системы транспорта газа и 60% всех эксплуатационных расходов по этим системам.
Надежность и экономичность транспорта газа в значительной мере определяются надежностью и экономичностью КС. Поэтому проектирование и эксплуатация компрессорных станций должны осуществляться с учетом современных достижений науки и техники и перспектив развития районов расположения станций.
Компрессорные станции представляют собой совокупность относительно разнородных объектов, функционально подчиненных друг другу. Это - основные и вспомогательные технологические установки по транспорту газа, вспомогательные системы, обеспечивающие всю КС и ее технологические установки энергией, водой, тепловой энергией, связью и т.д., а также подсобно-производственные и административно-бытовые помещения, вспомогательные объекты.
Общие технико-экономические показатели КС в основном определяются типом, количеством и техническим состоянием компрессорных машин, осуществляющих непосредственный транспорт газа, и приводящих их двигателей.
В силу отмеченного основное внимание при проектировании и эксплуатации КС уделяется газоперекачивающим агрегатам (ГПА) и их вспомогательным системам, определяющим эффективность работы ГПА.
I. Теоретическая часть
- Назначение и описание компрессорной станции.
При движении газа по трубопроводу происходит потеря давления из-за разного гидравлического сопротивления по длине газопровода. Падение давления вызывает снижение пропускной способности газопровода. Одновременно понижается температура транспортируемого газа, главным образом, из-за передачи теплоты от газа через стенку трубопровода в почву и атмосферу.
Для поддержания заданного расхода транспортируемого газа и обеспечения его оптимального давления в трубопроводе по трассе газопровода устанавливаются компрессорные станции (КС). Современная компрессорная станция – это сложное инженерное сооружение, обеспечивающее основные технологические процессы по подготовке и транспорту природного газа. Принципиальная схема расположения КС вдоль трассы магистрального газопровода приведена на рисунке 1, где одновременно схематично показаны изменения давления и температуры газа между компрессорными станциями.
Рис. 1 Схема газопровода и изменения давления и температуры газа вдоль трассы
На магистральных газопроводах различают три основных типа КС: головные, линейные и дожимные.
Головные компрессорные
станции (ГКС) устанавливаются
Характерной особенностью ГКС является высокая степень сжатия на станции, обеспечиваемая последовательной работой нескольких газоперекачиваемых агрегатов (ГПА). На ГКС предъявляются повышенные требования к качеству подготовки технологического газа – очистке от механических примесей, осушке от газового конденсата и влаги, а так же удаления, при их наличии, побочных продуктов: сероводорода, углекислоты и т.д.
Линейные компрессорные станции устанавливаются на магистральных газопроводах, как правило, через 80-120 км. Назначением КС является компримирование поступающего на станцию природного газа, с давления входа до давления выхода, обусловленных проектными данными, для обеспечения постоянного и заданного расхода газа по магистральному газопроводу.
Дожимные компрессорные станции (ДКС) устанавливаются на подземных хранилищах газа (ПХГ). Назначением ДКС является подача газа в подземное хранилище газа от магистрального газопровода и отбор природного газа из подземного хранилища (как правило, в зимний период времени) для последующей подачи его в магистральный газопровод или непосредственно потребителям газа. ДКС строятся также и на газовом месторождении при падении пластового давления ниже давления в магистральном трубопроводе. Отличительной особенностью ДКС от линейных КС является высокая степень сжатия , улучшенная подготовка технологического газа (осушители, сепараторы, пылеуловители), поступающего из подземного хранилища, с целью его очистки от механических примесей и влаги, выносимой с газом.
Около потребителей газа строятся также газораспределительные станции (ГРС), где газ редуцируется до необходимого давления (Р = 1,2; 0,6; 0,3 МПа) перед подачей его в сети газового хозяйства.
В состав компрессорной станции входят:
а) технологические установки:
- компримирования газа;
- очистки газа;
- охлаждения газа;
- охлаждения масла и воды (антифриза) газоперекачивающих агрегатов;
- подготовки газа топливного,
пускового, импульсного и
- воздухоснабжения;
б) склады:
- горюче-смазочных материалов;
- метанола;
- материалов и реагентов;
- оборудования, трубопроводов, арматуры и т.п.;
в) системы:
- электроснабжения и молниезащиты;
- теплоснабжения, утилизации тепла, отопления и вентиляции;
- производственно-
- канализации;
- контроля и управления;
- телефонной связи, радиофикации, часификации;
- пожарной и охранной сигнализации;
- автоматического пожаротушения;
г) технологические коммуникации с запорной арматурой;
д) административно-бытовые помещения;
е) подсобно-производственные помещения;
ж) вспомогательные объекты.
- Генеральный план компрессорной станции
Генеральный план (генплан) – часть проекта, содержащая комплексное решение вопросов планировки и благоустройства объекта строительства, размещения зданий, сооружений, транспортных коммуникаций и инженерных сетей, организации систем хозяйственного и бытового обслуживания. В графической части (схеме) генплана показывают горизонтальную планировку, т.е. размещение в плане существующих и проектируемых зданий и сооружений, очерёдность строительства объектов и пусковых комплексов, благоустройство территории, картограмму земляных масс, план инженерных коммуникаций и сетей. Графическую часть генплана выполняют в масштабах 1:1000, 1:2000, 1:5000.
Строительный генеральный план (стройгенплан) – часть проекта организации строительства, регламентирующая организацию строительной площадки. Стройгенплан составляют на основании генплана. В отличие от генплана на стройгенплане, кроме возводимых постоянных зданий и сооружений, показывают также все временные сооружения, необходимые для осуществления процесса строительства, в нашем случае – компрессорной станции. К таким временным сооружениям относятся дороги и пути транспорта для строительства; подсобные предприятия и механизированные установки, размещаемые на строительной площадке; основные монтажные машины и механизмы; склады материалов и строительных конструкций; временные водопроводные и канализационные сети; временные сети электроснабжения; временные коммуникации пара, сжатого воздуха и т.д.
Ситуационный план — план, показывающий размещение объекта строительства в увязке с производственной базой строительно-монтажной организации, ближайшими населенными пунктами, источниками и внешними сетями энерго-, тепло- и водоснабжения, сооружениями и сетями канализации, транспорта и связи, карьерами и отвалами, а также основные особенности природных условий территории в районе строительства.
КС располагают, как правило, вблизи населенных пунктов (за границами их перспективного развития) с соблюдением противопожарных и санитарных разрывов, которые зависят от диаметра газопровода, давления газа в нем и метода его прокладки и регламентированы СНиП 2.05.06 — 85*.
Под строительство КС отводят участки земель, непригодные для жилого строительства и для использования в сельском хозяйстве. При определении размера участков под комплекс сооружений КС следует учитывать перспективы его развития. Площадки КС должны быть ориентированы по розе ветров таким образом, чтобы преобладающие ветры были направлены от компрессорного цеха в сторону газовой обвязки или вдоль цеха. Как правило, КС располагают по одну сторону от магистрального газопровода.
Генеральный план КС (рис. 2) разрабатывают с учетом следующих основных положений: зонирование объектов КС в соответствии с их технологическим назначением; максимальное блокирование объектов в целях сокращения территории и протяженности коммуникаций; соблюдение минимальных противопожарных разрывов; обеспечение возможности подъезда автотранспорта к любому объекту; возможность расширения КС.
Рис. 2. Схема генерального плана КС:
I — здания и сооружения; II — автопроезды; III — пешеходные дорожки; IV — технологические площадки;V — ограждения; VI — озеленение; 1 — газоперекачивающий агрегат; 2 — установка очистки газа; 3—установка охлаждения газа; 4 — блок редуцировании газа на электростанцию собственных нужд; 5 — блок топливного и пускового газа, 6 — резерв; 7 — операторная; 8 — электрощитовая; 9 — аккумуляторная и щитовая; 10 — трансформаторная подстанция; 11 — насосная масел; 12 — блок емкости масел; 13 — блок емкости слива масел; 14 — узел связи; 15 — ремонтная мастерская. 16 — материальный склад; 17 — котельная; 18 — блок маслосборника; 19 — блок сепараторов топливного газа; 20 — блок емкости для конденсата газа; 21 — грязесборник; 22 — резервуар для воды; 23 — насосная II подъема; 24 — насосная станция перекачки; 25 — блок ПАЕС-1250; 26 — проходная; 27— прожекторные мачты; 28 — ГПП-10-35/6-10кВ; 29 — свеча.
В высотном отношении положение площадки определяется рельефом местности, грунтовыми условиями и уровнем грунтовых вод. Для улучшения отвода поверхностных вод допускается сооружение насыпи высотой 0,5 — 0,6 м, на участках с низкой несущей способностью грунтов делают защитную подсыпку территории на высоту 0,6 — 0,7 м. На косогорах площадку КС планируют в виде террас, располагая на них вытянутые (вдоль горизонталей) сооружения.
В комплекс сооружений КС входят также водозабор и поселок для обслуживающего персонала. Они также должны располагаться возможно ближе к площадке КС. Все объекты КС связаны автодорогами, которые соединяются с общей сетью автомобильных дорог.
Способ прокладки трубопроводов (наземный, надземный, подземный) выбирают с учетом местных условий на основании технико-экономических расчетов. В целях экономии территории и удобства обслуживания трубопроводы проектируют по кратчайшим расстояниям, с минимальными разрывами друг от друга.
При проектировании КС следует
максимально применять блочно-
Основное и вспомогательное технологическое оборудование, связанное с процессом компримирования газа, следует размещать в производственной зоне компрессорной станции.
Сооружения и установки, обслуживающие основное технологическое оборудование (установки и устройства тепло- и водоснабжения, канализации, связи и т. п.}, следует размещать в зоне служебно-производственного комплекса компрессорной станции
На компрессорных станциях следует предусматривать подсобно-производсгвенные и складские здания и сооружения, а так же административно-бытовые помещения, обеспечивающие нормальные условия эксплуатации основного оборудования компрессорной станции и станции охлаждения (при ее наличии на площадке компрессорной станции), а также необходимые условия труда обслуживающего персонала и персонала служб централизованного ремонта.
- Технологические схемы компрессорных станций
Технологическая обвязка компрессорного цеха предназначена для:
- приема на КС технологического газа из магистрального газопровода;
- очистки технологического
газа от мехпримесей и
- распределения потоков для последующего сжатия и регулирования схемы загрузки ГПА;
- охлаждения газа после компримирования в АВО газа;
- вывода КЦ на станционное "кольцо" при пуске и остановке;
- подачи газа в магистральный газопровод;
- транзитного прохода
газа по магистральному
- при необходимости сброса газа в атмосферу из всех технологических газопроводов компрессорного цеха через свечные краны.
В зависимости от типа центробежных нагнетателей, используемых на КС, различают две принципиальные схемы обвязок ГПА:
- схема с последовательной
обвязкой, характерная для неполнонапорны
- схема с параллельной
коллекторной обвязкой, характерная
для полнонапорных нагнетателей
Неполнонапорные нагнетатели. Проточная часть этих нагнетателей рассчитана на степень сжатия 1,23-1,25. В эксплуатации бывает необходимость в двух- или трехступенчатом сжатии, т.е. в обеспечении степени сжатия 1,45 и более, это в основном на СПХГ.
Полнонапорные нагнетатели. Проточная часть этих нагнетателей сконструирована таким образом, что позволяет при номинальной частоте вращения ротора создать степень сжатия до 1,45, определяемую расчетными проектными давлениями газа на входе и выходе компрессорной станции.
- Технологическая схема КС с параллельной обвязкой ГПА
На рисунке 3 представлена принципиальная схема КС с параллельной обвязкой ГПА для применения полнонапорных нагнетателей. По этой схеме, газ из магистрального газопровода с условным диаметром 1220 мм (Ду 1200) через охранный кран № 19 поступает на узел подключения КС к магистральному газопроводу. Кран № 19 предназначен для автоматического отключения магистрального газопровода от КС в случае возникновения каких-либо аварийных ситуаций на узле подключения, в технологической обвязке компрессорной станции или обвязке ГПА.
Рис. 3 Принципиальная технологическая схема КС с параллельной обвязкой ГПА
После крана № 19 газ поступает к входному крану № 7, также расположенному на узле подключения. Кран № 7 предназначен для автоматического отключения компрессорной станции от магистрального газопровода. Входной кран № 7 имеет обводной кран № 7р, который предназначен для заполнения газом всей системы технологической обвязки компрессорной станции. Только после выравнивания давления в магистральном газопроводе и технологических коммуникациях станции с помощью крана № 7р производится открытие крана № 7. Это делается во избежание газодинамического удара, который может возникнуть при открытии крана № 7, без предварительного заполнения газом технологических коммуникаций компрессорной станции.
Сразу за краном № 7 по ходу газа установлен свечной кран № 17. Он служит для стравливания газа в атмосферу из технологических коммуникаций станции при производстве на них профилактических работ. Аналогичную роль он выполняет и при возникновении аварийных ситуаций на КС.
После крана № 7 газ поступает к установке очистки, где размещены пылеуловители и фильтр-сепараторы. В них он очищается от мехпримесей и влаги.
После очистки газ
по трубопроводу Ду 1000 поступает во
входной коллектор компрессорно
После сжатия в центробежных нагнетателях газ проходит обратный клапан, выходной кран № 2 и по трубопроводу Ду 1000 поступает на установку охлаждения газа (АВО газа). После установки охлаждения, газ через выкидной шлейф по трубопроводу Ду 1200, через выходной кран № 8, поступает в магистральный газопровод.
Перед краном № 8 устанавливается обратный клапан, предназначенный для предотвращения обратного потока газа из газопровода. Этот поток газа, если он возникнет при открытии крана № 8, может привести к обратной раскрутке центробежного нагнетателя и ротора силовой турбины, что в конечном итоге приведет к серьезной аварии на КС.
Назначение крана № 8, который находится на узле подключения КС, аналогично крану № 7. При этом стравливание газа в атмосферу происходит через свечной кран № 18, который установлен по ходу газа перед краном № 8.
На узле подключения КС между входным и выходным трубопроводом имеется перемычка Ду 1200 с установленным на ней краном № 20. Назначение этой перемычки - производить транзитную подачу газа, минуя КС в период ее отключения (закрыты краны № 7 и 8; открыты свечи № 17 и 18).
На узле подключения КС установлены камеры приема и запуска очистного устройства магистрального газопровода. Эти камеры необходимы для запуска и приема очистного устройства, которое проходит по газопроводу и очищает его от механических примесей, влаги, конденсата. Очистное устройство представляет собой поршень со щетками или скребками, который движется до следующей КС в потоке газа, за счет разности давлений - до и после поршня.
На магистральном газопроводе, после КС, установлен и охранный кран № 21, назначение которого такое же, как и охранного крана № 19.
При эксплуатации КС может возникнуть ситуация, когда давление на выходе станции может приблизиться к максимальному разрешенному или проектному. Для ликвидации такого режима работы станции между выходным и входным трубопроводом устанавливается перемычка Ду 500 с краном № 6А. Этот кран также необходим при пуске или останове цеха или группы агрегатов при последовательной обвязке. При его открытии часть газа с выхода поступает на вход, что снижает выходное давление и увеличивает входное. Снижается и степень сжатия центробежного нагнетателя. Работа КС с открытым краном № 6А называется работой станции на "Станционное кольцо". Параллельно крану № 6А врезан кран № 6АР, необходимый для предотвращения работы ГПА в помпажной зоне нагнетателя. Диаметр этого крана составляет 10 15 % от сечения трубопровода крана № 6А (~ =150 мм). Для минимально заданной заводом-изготовителем степени сжатия нагнетателя последовательно за краном № 6А врезается ручной кран № 6Д.
Рассмотренная схема технологической обвязки КС позволяет осуществлять только параллельную работу нескольких работающих ГПА. При таких схемах КС применяются агрегаты с полнонапорными нагнетателями со степенью сжатия 1,45-1,5.
- Технологическая схема КС с последовательной обвязкой ГПА
На рисунке 4 представлена схема с последовательной обвязкой ГПА, которая реализуется для работы КС с неполнонапорными нагнетателями.
Рис. 4 Принципиальная технологическая схема КС с последовательной обвязкой ГПА
Эта схема позволяет осуществлять как параллельную работу одного, двух, трех ГПА, так и параллельную работу группы агрегатов, состоящей из двух или трех последовательно работающих ГПА. Для этой цели используются так называемые "режимные" краны (№ 41-9), при изменении положения которых можно осуществить любую необходимую схему работы ГПА.
Для получения необходимой степени сжатия в этих схемах газ после выхода из одного нагнетателя сразу же поступает на вход другого. Необходимый расход газа через КС достигается работой нескольких групп ГПА.
Выход газа после компримирования осуществляется по выходным шлейфам. На каждом выходном шлейфе установлен свой трубопровод, соединенный с входным трубопроводом перед пылеуловителями, позволяющий выводить на "Станционное кольцо" при открытии крана № 6 или 6А любую из работающих групп ГПА.
Отличительной особенностью эксплуатации полнонапорных обвязок КС перед неполнонапорными является:
- схема с полнонапорными
ЦБН значительно проще в
- схема с полнонапорными
нагнетателями позволяет
- при остановке в
группе одного
- отпадает необходимость в кранах № 3, режимных № 41- 49, а на некоторых обвязках и № 3бис;
- возможны большие
потери газа из-за не
- Компоновка компрессорной станции
Компоновкой компрессорной станции называется взаимное расположение ее сооружений на отведенной площадке, а также взаимное расположение производственных и бытовых помещений в главном здании компрессорной станции и расположение в них основного и вспомогательного оборудования компрессорных установок.
При выполнении компоновки
компрессорной станции
- соблюдать, при наименьшей стоимости
строительства, надежность, безопасность
и удобство обслуживания оборудования,
как в нормальных, так и в аварийных условиях
при наименьшем количестве обслуживающего
персонала и максимальном использовании
средств автоматизации;
- компактно располагать оборудование
и помещения, что приведет к сокращению
площадей и объемов помещений, а также
длин коммуникаций (трубопроводов, электрокабелей
и пр.);
- предусматривать защиту строительных
конструкций здания от действия вибрационных
колебаний при работе оборудования, создающего
эти колебания;
- предусматривать возможность последующей
замены малопроизводительного или морально
устаревшего оборудования на новое без
коренной реконструкции здания; предусматривать
возможность расширения и увеличения
мощности компрессорной станции без нарушения
эксплуатации оборудования во время выполнения
работ по реконструкции.
- соблюдать требования правил техники безопасности и охраны труда, санитарных и строительных норм, технических условий и правил проектирования промышленных предприятий, а также противопожарных правил.
Компоновка компрессорной станции должна выполняться главным образом с учетом возможных минимальных первоначальных затрат и минимальных ежегодных издержек на эксплуатацию компрессорных установок, то есть по минимуму годовых приведенных затрат.
По конструкции и
объемно-планировочным
- КС в традиционном исполнении;
- блочно-комплектные КС с размещением основных перекачивающих агрегатов в общих или индивидуальных зданиях;
- полностью блочно-комплектные КС с размещением всех перекачивающих агрегатов и оборудования в блок - боксах или блок - контейнерах, включая блочно-модульные станции.
Генеральное направление развития строительства КС — дальнейшее расширение блочности перекачивающих агрегатов, основного и вспомогательного технологического оборудования и технологических трубопроводов. В связи с этим существенно изменяются как конструктивные, так и объемно-планировочные решения КС.
Блочно-комплектный метод характеризуется тем, что наземный объект (компрессорная) поставляется с промышленного предприятия в собранном и испытанном виде, в связи с чем для его монтажа требуются минимальные затраты ресурсов и времени. Этот метод обладает большими возможностями и для других отраслей промышленного строительства, где основные технологические процессы являются непрерывными, поддающимися автоматизации. Роль человека в них сводится к контролю за поведением оборудования и перестановке регулирующих органов, восстановлению утраченных свойств оборудования путем его замены или ремонта. В нефтяной и газовой промышленности такие процессы являются доминирующими. Отсюда понятна роль нового метода строительства в будущем.
Применение блочно-комплектного метода призвано способствовать снижению сметной стоимости и сокращению сроков строительства.
- Перспективы развития магистральных компрессорных ст
анций
Строительство компрессорных
станций, являющихся важнейшими наземными
объектами магистральных
Технический прогресс в области проектирования и строительства компрессорных станций включает следующие перспективные направления:
1. Генеральное направление дальнейшего совершенствования строительства компрессорных станций магистральных трубопроводов — индустриализация процесса строительства. Применительно к строительству компрессорных станций развитие индустриализации выражается во все более широком применении блочно-комплектных компрессорных станций с использованием комплектно-блочного метода строительства. В перспективе для компрессорных станций будет расширено применение крупных негабаритных блоков оборудования, так называемых суперблоков.
2. Для обеспечения широкого внедрения комплектно-блочного метода строительства необходимо унифицирование генпланов компрессорных станций, а также перекачивающего и технологического оборудования. Особенно это касается перекачивающего оборудования, определяющего в конечном итоге конструктивное и объемно-планировочное решение здании компрессорных цехов. Например, для газоперекачивающих агрегатов пока используют девять типов привода (семь типов газотурбинных различной мощности и конструкции и два типа с электроприводом), не считая импортных газоперекачивающих агрегатов. В связи с этим проводят работу по унифицированию типов ГПА.
3. Большое значение
имеет перспектива развития