Смеси углеводородов (пропан-бутан), находящихся при относительно небольших давлениях или при пониженных температурах в жидком состоянии, а при нормальных условиях — в газообразном, составляют группу сжиженных углеводородных газов (СУГ).
Сырьем для производства сжиженных газов являются попутные нефтяные газы, жирные газы газоконденсатных месторождений и газы переработки нефти.
Помимо использования СУГ в качестве топлива (автотранспорт, бытовое потребление) пропан-бутан находит все более широкое применение в системах автономного теплоснабжения, что объясняется сохраняющимся до сих пор низким уровнем газификации отдельных регионов России и экономической выгодностью использования пропан-бутана в качестве энергоносителя.
Использование пропан-бутана в системах теплоснабжения позволяет получить следующие преимущества перед альтернативными видами топлива:
В настоящее время пропан-бутан — самое экономичное топливо после природного газа. Традиционно конкуренцию пропан-бутановым смесям составляют дизельное топливо и электроэнергия. Экономическая эффективность сжиженного газа подтверждается простым сопоставлением цен на различные виды топлива. Отопление сжиженным газом почти в 2 раза дешевле отопления дизельным топливом и в 3 раза дешевле отопления электроэнергией (смотрите таблицу).
| Источник энергии | Цена | Цена за 1 кВт*ч |
| Пропан-бутан | 10 руб/л | 1,20 |
| Электроэнергия | 3 руб/(кВт*ч) | 3,00 |
| Дизельное топливо | 19 руб/л | 1,91 |
Традиционно системы автономного газоснабжения пропан-бутаном используются, если подключение магистрального газа невозможно. Мы предлагаем рассмотреть возможность использования СУГ в качестве стартового, резервного и аварийного топлива.
Внезапное падение давления магистрального газа, появление водяного конденсата в трубопроводах, «веерные» отключения — явления достаточно частые и повсеместные. Наличие резервной системы сегодня жизненно необходимо. Например, областные газовые хозяйства не имеют права выделять лимиты для котельных, у которых нет резервного топлива. Для промышленных предприятий с непрерывным производственным циклом (например, стекольная, металлургическая промышленность) перебои с подачей газа просто недопустимы и могут причинить серьезные экономические убытки. Бесперебойность функционирования систем энергоснабжения может быть обеспечена только резервным топливом.
Один из эффективных и широко применяемых вариантов дублирующей системы топливообеспечения, пригодной для большинства потребителей природного газа, — использование смесителей FAS 4000, вырабатывающих смесь пропан-бутана с воздухом.
С технической точки зрения недостатком пропан-бутана как резервного топлива является его отличие от природного газа по физико-химическим свойствам, из-за чего оборудование, предназначенное для работы на метане, не может быть напрямую переведено на использование пропан-бутана. Более высокие по сравнению с природным газом теплота сгорания и плотность СУГ не дают возможности сжигать их в газогорелочных устройствах, предназначенных для метана, без изменения конструкции последних.
Данная проблема имеет эффективное технологическое решение. Оптимальные свойства, практически аналогичные свойствам природного газа, пропан приобретает в смеси с воздухом. Для замены природных газов необходимо приготовить смесь бутан — воздух (47 % бутанов и 53 % воздуха) и пропан - воздух (58 % пропана и 42 % воздуха). Такие смеси имеют теплоту сгорания соответственно 55 902 и 52 080 кДж/м3. Их можно транспортировать при низких давлениях (до 5 кПа) и температурах (до -18 °С для бутана и -53 °С для пропана). Возможно приготовление газовоздушных смесей, имеющих более низкую температуру конденсации, вплоть до -37 °С для бутанов (смесь соответствует границе безопасности). Однако в этом случае необходимо использовать специальные газогорелочные устройства. Газовоздушные смеси приготавливают в смесителях автоматического действия. Их работу можно контролировать автоматически в зависимости от теплоты сгорания, числа Воббе или плотности смеси. Различают смесители низкого (до 5 кПа), среднего (выше 5 кПа до 0,3 МПа) и высокого (выше 0,3-1,2 МПа) давления. Давление газовоздушной смеси выбирается в зависимости от результатов технико-экономических расчетов.
Однородная пропановоздушная смесь благодаря своим характеристикам может использоваться как прямой заменитель природного газа без доработки или замены газового оборудования. В этом состоит главное преимущество ее использования в качестве резервного источника теплоты. В некоторых источниках смесь пропана с воздухом называют искусственным природным газом (synthetic natural gas, SNG).
Использование смесительной установки позволяет избежать простоев, связанных с оперативным переводом оборудования на другой вид топлива и его регулировкой. Перевод системы на альтернативное топливо занимает от 3 до 60 с. При этом переход системы на газоснабжение пропан-бутаном происходит автоматически, без вмешательства персонала и не требует дорогостоящей пусконаладочной работы.
Стандартная технологическая схема системы резервного топливообеспечения, основанной на применении смесителей, включает:
Установка смесителей также позволяет использовать СУГ в качестве стартового топлива. В этом случае объект подключается к автономному газоснабжению пропан-бутаном временно — до подвода магистрального газопровода. После перехода на природный газ система газоснабжения сжиженным углеводородным газом становится резервной. Если после подключения к магистральному газу компании не требуется резервная система газоснабжения, возможен демонтаж оборудования и выкуп по остаточной стоимости.
Таким образом, благодаря установке системы стартового (резервного) газоснабжения объект получит возможность начать работу, не дожидаясь получения допусков по метану или подвода магистральной трубы. Использование СУГ в качестве стартовой системы особенно актуально для промышленных предприятий, загородных баз отдыха, поселений и коттеджных поселков. Технологически схема использования СУГ в качестве стартового топлива не отличается от резервной схемы, приведенной выше.
Несомненно, важным вопросом для заказчика являются инвестиционные затраты на проектирование и монтаж системы резервного газоснабжения. Стоимость и конфигурация системы будут зависеть от целой совокупности факторов, среди которых можно отметить:
Наибольшей гибкостью в этом отношении обладают системы, построенные на базе установок модульного типа.
Независимо от сложности выбранной системы резервного газоснабжения инвестиционные затраты не превысят убытков от 3-5 сут простоя предприятия без газа (без учета испорченного сырья и поломки оборудования, вызванного отключением газоснабжения).
В настоящее время системы резервного газоснабжения пропан-бутаном на основе смесителей FAS 4000 получают все большую популярность в России. Так, в настоящее время ведутся работы по разработке системы (резервуарный парк со смесительной установкой производительностью 650 м3/ч) для завода «Фольксваген» (Москва).
Очевидные преимущества систем резервного и стартового газоснабжения пропан-бутаном позволяют прогнозировать широкое применение смесительных установок FAS 4000 в ближайшем будущем.
.svg)
