автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Оптимизационные технико-экономические исследования энерготехнологических установок производства СПГ и электроэнергии с извлечением гелия

На правах рукописи

Степанов Виталий Викторович

ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ПРОИЗВОДСТВА СПГ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ГЕЛИЯ

Специальность 05.14.01 - «Энергетические системы и комплексы»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003472846

Иркутск - 2009

003472846

Диссертация выполнена в Институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭМ СО РАН),

Научный руководитель:

доктор технических наук Тюрина Элина Александровна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Соколов Александр Даниилович

кандидат технических наук Сушко Светлана Николаевна

Ведущая организация - Новосибирский государственный технический университет

Защита состоится 23 июня 2009 г. в 9 часов 00 мин. на заседании Диссертационного совета Д003.017.01 при Институте систем энергетики СО РАН (664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д. 130), ком.355.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д. 130, на имя ученого секретаря Диссертационного совета.

Автореферат разослан мая 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д003.017.01 доктор технических наук, профессор

Клер А.М.

Актуальность проблемы

В настоящее время более 95% мирового потребления гелия обеспечивают США, однако за пределами 2015-2020 гг. экспортные возможности США значительно сократятся, и при правильном подходе Россия на базе месторождений природного газа (ПГ) Восточной Сибири и Дальнего Востока, характеризующихся высоким содержанием гелия, в первой четверти XXI века может стать крупнейшим производителем и экспортером гелия.

В установках выделения гелия разделение ПГ на фракции происходит при низких температурах и сжижаются его значительные объемы, что обусловливает большие энергетические и материальные затраты. Поэтому одной из задач при исследовании технологий извлечения гелия из ПГ является разработка энергетически и экономически эффективных технологических схем, характеризующихся минимальными затратами на производство гелия. Поскольку при производстве сжиженного природного газа (СПГ) также требуется охлаждать ПГ до низких температур, достаточно очевидна целесообразность комбинирования производства СПГ и выделения гелия. Так как установки ожижения природного газа характеризуются значительным потреблением электрической энергии на собственные нужды, также эффективно комбинирование в одной энерготехнологической установке (ЭТУ) процессов производства СПГ и электроэнергии. Это дает возможность покрытия собственных нужд в электроэнергии, при необходимости - производства дополнительной электроэнергии, а также утилизации для производства электроэнергии несконденсировавшихся газов с последней ступени сепарации, так называемой продувки, которая необходима для удаления из холодильного цикла азота, гелия. При этом объем продувки может быть оптимизирован, что обеспечит рост экономической эффективности комбинированного производства в целом.

Энергетическая и экономическая эффективность перспективных ЭТУ в большой мере зависит от правильности выбора основных параметров установки и вида ее технологической схемы. Решение указанной задачи из-за сложности таких установок возможно только на основе современных методов математического моделирования и оптимизации. Наиболее значимыми в направлении исследований сложных ТЭУ и ЭТУ являются разработки таких ученых как А.И. Андрющенко, Н.П. Деканова, A.M. Клер, A.A. Палагин, Л.С. Попырии, С.К. Скрипкин, JI.A. Шубенко-Шубин, М.А. El-Masri, V. Grovic и др.

Оригинальные наработки в области моделирования различных типов термодинамических систем, в том числе многофазных систем реальных газов изложены в работах А.Н. Гор-баня, Б.М. Кагановича, С.П. Филиппова.

Следует отметить, что большая часть исследований по технологиям сжижения природного газа и извлечения гелия в мире и России посвящена изучению отдельных процессов и аппаратов (Dutch Shell, ЕРИ, испано-аргентинская Repsoil, японская Chyoda Corp., нор-

вежская государственная компания Statoil ASA, американская Air Products & Chemicals, Лен-НИИхиммаш, Криогенмаш, Гелиймаш, ВНИИГАЗ, НИПИГАЗ, ВНИПИТрансгаз и др.), а также различным экспериментальным исследованиям. Кроме того, часть исследований посвящена изучению установок небольшой производительности. Оптимизационных исследований таких сложных комбинированных систем, какими являются ЭТУ, основанных на подробных моделях энергетических и криогенных элементов с учетом нелинейности происходящих в них процессов и фазового состояния многокомпонентных парожидкостных смесей, не проводилось.

Цель работы. Диссертационная работа посвящена решению важной задачи создания эффективных в вычислительном плане математических моделей установок получения СПГ, производства электроэнергии, извлечения гелия, проведения комплексных технико-экономических исследований таких установок для оценки затрат на извлечение гелия.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые получены и выносятся на защиту следующие наиболее важные результаты.

1. Методический подход к задаче комплексных технико-экономических исследований ЭТУ получения СПГ, производства электроэнергии и извлечения гелия из ПГ, основанный на использовании достаточно подробных математических моделей ЭТУ, нелинейной оптимизации их параметров, учете неопределенности исходной информации и сопоставлении технико-экономических показателей ЭТУ с извлечением и без извлечения гелия.

2. Математические модели криогенных элементов технологических схем ЭТУ получения СПГ, производства электроэнергии и извлечения гелия, которые основаны на разработанном быстродействующем и устойчиво работающем методе определения термодинамически равновесного состава многокомпонентных парожидкостных газовых смесей.

3. Результаты оптимизационных технико-экономических исследований ЭТУ получения СПГ, производства электроэнергии с извлечением гелия, обосновывающие основные схемно-параметрические решения по ЭТУ и показывающие уровень затрат в производство гелиевого концентрата на основе сравнения технико-экономических показателей ЭТУ получения СПГ и электроэнергии с извлечением и без извлечения гелия.

4. Результаты сопоставления экономической эффективности технологий морского транспорта энергии природного газа в виде СПГ и синтетически жидких топлив (СЖТ), полученные при различных сочетаниях исходной экономической информации.

Практическая ценность работы заключается в возможности оценки с помощью разработанных математических моделей ЭТУ производства СПГ, электроэнергии и извлечения гелия технической и экономической эффективности производства гелиевого концентрата, электроэнергии и СПГ, принятия оптимальных схемно-параметрических решений по ус-

тановкам и выработке рекомендаций для проектирования таких ЭТУ. Методические разработки диссертации могут быть рекомендованы при выборе варианта производства СПГ с системами извлечения гелия из природного газа разрабатываемых месторождений Восточной Сибири и Якутии.

Апробация работы. Результаты исследований опубликованы более чем в 20 печатных работах и обсуждались на: конференциях молодых ученых ИСЭМ СО РАН (2001-2008 гг.); IV Международной научно-технической конференции «Достижения и перспективы развития энергетики Сибири», (Красноярск, 2005); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири», (Иркутск, 2005); пятой Международной конференции Asian Energy Cooperation: Mechanisms, Risks, Barriers (Якутск, 2006); шестой Международной конференции Asian Energy Cooperation: Forecasts and Realities (Иркутск, 2008); XXI Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21» (Саратов, 2008); в 2006-2008 гг. проводились работы по теме диссертации по гранту РФФИ 06-08-964-а.

Личный вклад автора. Автором совместно с научным руководителем разработаны: методический подход к комплексным технико-экономическим исследованиям технологий извлечения гелия и обсуждены результаты. Самостоятельно разработаны математические модели всех элементов технологических схем ЭТУ и установок в целом, проведены оптимизационные исследования ЭТУ, проанализированы результаты, сделаны выводы и др.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (123 наименования). Общий объем диссертационной работы 164 стр.,, 21 рис. и 11 таблиц.

Во введении обоснована актуальность решаемой в диссертации проблемы, определена цель работы, дана ее краткая характеристика, отмечены элементы новизны полученных результатов и перечислены положения, выносимые на защиту.

Первая глава диссертации посвящена обзору современного состояния технологий получения СПГ, областям его использования, состоянию рынка СПГ и перспективам его развития. Кроме того, рассмотрены современные технологии производства гелия, области его применения, состояние и перспективы развития мирового рынка. На основе анализа перспективных технологий производства СПГ и извлечения гелия и основных технологических решений по установкам приведены требования, которые были приняты во внимание при разработке рациональных схем производства СПГ и извлечения гелия.

Во второй главе дано описание методического подхода к решению задачи оптимизационных технико-экономических исследований ЭТУ получения СПГ и производства элек-

троэнергии с системами извлечения гелия. Поставлены основные задачи комплексных технико-экономических исследований установок получения СПГ, производства электроэнергии и извлечения гелия. Приведена методика расчета основных показателей инвестиционного проекта ЭТУ.

Энерготехнологические установки получения СПГ, производства электроэнергии и извлечения гелия из природного газа характеризуются сложностью описания процессов, протекающих в многокомпонентных двухфазных газовых смесях, а также практическим отсутствием значительного опыта их проектирования. Поэтому основным путём их исследования является математическое моделирование и проведение оптимизационных технико-экономических расчетов на разработанных моделях с целью получения оптимальных схем и параметров ЭТУ.

Основными задачами оптимизационных технико-экономических исследований установок получения СПГ, производства электроэнергии и извлечения гелия, представленных в данной работе, являются:

нахождение оптимальных схемно-параметрических решений по ЭТУ получения СПГ и электроэнергии по критерию минимума стоимости СПГ, без учета затрат в системы выделения гелия, с целью получения диапазона цен на СПГ, которые при исследовании ЭТУ с извлечением гелия принимаются в качестве «базовых» в равных условиях функционирования установок; ^ оптимизационные технико-экономические исследования ЭТУ получения СПГ и электроэнергии с системами выделения гелия по критерию минимума стоимости выделяемого гелиевого концентрата при заданной «базовой» стоимости СПГ. В соответствии с поставленными задачами схему методического подхода к комплексным технико-экономическим исследованиям технологий извлечения гелия можно представить в следующем виде (рис. 1).

На первом этапе исследований на основе анализа перспективных технологий производства СПГ и выработки электроэнергии разрабатывались технологические схемы ЭТУ комбинированного получения СПГ и электроэнергии. Назначался состав необходимых для математического моделирования процессов и элементов.

В связи с необходимостью расчета равновесного состояния многокомпонентных двухфазных смесей, возникающей при математическом моделировании элементов криогенных установок, разработан эффективный (быстродействующий и устойчиво работающий) метод определения термодинамически равновесного состояния многокомпонентных паро-жидкостных смесей.

/-ОЦвнкй Затрат-и А-\

Исходная тсхннко-Э ко комическая информация

Оптимальные т показатели ЭТ У производства СИР м | электроэнергии с аыдмшиен г г л ни I

Оптимизация ЭТУ комбинированного получения СПГ и электроэнергии с выделением гелия

-уц^-

неопределенности сходной информаци

Назначение оптимизируемых !

переменных_[

Постановка задачи оптимизации

назначение ограничении в форме I неравенств_

выоор критерия '

Г

Исходная техннко-

С1ены на получаемый^

_Р1Е_✓

Оптимальны» технмко-эк-оиомнчески< покязятелн ЭТУ комбинированного производства СПГ и электроэнергии

Оптимизация ЭТУ комбинированного получения СПГ и электроэнергии

неопределенности [Сходной ннформат

Постановка задачи оптимизации

Назначение оптимизируемых переменных Назначение ограничений в форме равенств и неравенств Оыбор критерия оптимизации

ЭТУ »ыя»л«ния гелия

Математические модели ЭТУ яолуч«ичж СПГ

Математические модели элементов ЭТУ

а)газогенеряторов; б)газоаых турбин; в)отсеков паровых турбин; Криогенных: а)турбодетандеров и дросселей; б)холодильми ков-конденсаторов (регенеративных

равновесного состава многокомпонентных

_п а рожид костных газовых смесей

Математические модели свойств рабочих тел и теплоносителей, июфмзическне к термодинамические свойства всех компонентов природного сгорания с учетом фазового состояния. 2.Термодлнямическне свойства многокомпонентных двухфазных газовых 3. Определение допустимых напряжений металла труб м др.

Рис.1. Схема методического подхода к решению задачи оптимизационных технико-экономических исследований ЭТУ получения СПГ и производства электроэнергии с извлечением гелия.

На основе ранее разработанных математических моделей элементов ЭТУ с использованием вновь созданных построена математическая модель ЭТУ производства СПГ и электроэнергии в целом. Для построения математических моделей ЭТУ используется созданная в ИСЭМ СО РАН система машинного построения программ (СМПП), которая на основании ииформации о математических моделях отдельных элементов, технологических связях между ними и целях расчета автоматически генерирует математическую модель ЭТУ в виде подпрограммы расчета на языке Фортран.

Далее выполняется поиск оптимальных схем и параметров ЭТУ производства СПГ и электроэнергии без систем выделения гелия путем решения задач нелинейного математического программирования. Назначается состав оптимизируемых переменных, состав ограничений, критерий оптимизации - минимум цены СПГ при заданной рентабельности производства. Цены на СПГ, полученные в результате, являются «базовыми» при проведении даль-

7

нейших оптимизационных исследований ЭТУ комбинированного получения СПГ и электроэнергии с выделением гелия с целью определения затрат на получаемый гелиевый концентрат.

На втором этапе исследований разработана технологическая схема и построена математическая модель ЭТУ производства СПГ и электроэнергии с системами извлечения гелиевого концентрата. Поставлена задача оптимизации параметров таких установок по критерию минимума затрат в системы выделения гелия при заданных «базовой» стоимости СПГ и рентабельности производства, получены результаты ее решения.

Оптимизация технологических, конструктивных параметров и экономических показателей установок проводится с использованием разработанного в ИСЭМ СО РАН (A.M. Клер, Н.П. Деканова) программно-вычислительного оптимизационного комплекса СМПП, позволяющего проводить нелинейную оптимизацию многочисленных параметров ЭТУ с учетом системы ограничений в форме равенств и неравенств большой размерности.

К важнейшим особенностям, которые необходимо учитывать при исследовании ЭТУ получения СПГ и электроэнергии с извлечением гелия, следует отнести взаимовлияние между производством СПГ и выработкой электроэнергии, что существенно сказывается на стоимости всех блоков установки и её тепловой эффективности. Основным параметром, определяющим это соотношение, является расход продувки природного газа на производство электроэнергии. Этот параметр был основным оптимизируемым при нелинейной оптимизации параметров ЭТУ.

Третья глава посвящена математическому моделированию процессов и элементов расчетных схем ЭТУ ожижения ПГ и систем извлечения гелия.

Математические модели элементов ЭТУ ориентированы на конструкторский расчет: определение поверхностей нагрева теплообменников и конденсаторов, мощностей детандеров, компрессоров и др. Для построения математических моделей ЭТУ в целом разработаны математические модели криогенных элементов: регенеративных теплообменников (конденсаторов-испарителей), компрессоров, дросселей, турбодетандеров, газо-водяных теплообменников, смесителей, сепараторов как на природном, так и продувочном газе.

В математических моделях регенеративных теплообменников-охладителей, алгоритм расчета которых приведен на рис.2, охлаждающей средой является жидкий азот или компоненты природного газа с последующих ступеней охлаждения. Охлаждаемый поток - ПГ (азот в охладителе азотного цикла). В моделях обеспечивается расчет энтальпии и температуры нагреваемой среды на выходе, выходных давлений обоих сред, количества в паре и жидкости для всех компонентов, конструктивных характеристик (площади поверхности теп-

лообменника, веса металла) и др. Исходными данными для моделей охладителей служат расход и состав обоих потоков, входные давления, энтальпии.

Начало

£Л

Номер итерации число участков )

ло уч

Количество тепла, передаваемое на участке дч = д/„ ^ ^

Начальные приближения гидравлических потерь давления )

Расчет равновесного фазового состояния смеси для определения средних Ч равновесных энтальпий и температур, покомпонентных расходов в ) _жидкости и паре для «холодного» и «горячего» потоков___/

!Расчет свойств горячего потока газа в паровой фазе по средним параметрам на участке

(яс у),"', (РГ Г),"', (V „"),"",

ЛЮГ Л9Г).-' У

Расчет свойств холодного потока газа в паровой фазе по средним параметрам на участке ),™.(РГ ;'),"', (V ;•),'",

у (л;-ла?), "у

Расчет свойств горячего потока в жидкой фазе по средним параметрам на участке

(*«):"■(?•£):*.: >г

\iui- У" .(А'.- ).- АЭС ) ~

Расчет свойств холодного потока в жидкой фазе по средним параметрам на

ля;-),""

ипределение коэффициента теплоотдачи при конденсации >

Определение коэффициента теплоотдачи при испарении )

_I_

Определение среднего коэффициента теплоотдачи на участке )-

^—Конструстивныехараетеристики.'огран-ичгши;

гидравлические потери

давления ня учястм»

НЕТ

Рис.2. Упрощенный алгоритм расчета теплообменника-охладителя (конденсатора-испарителя): п - пар, ж-жидкость, гор - горячий поток, хол - холодный поток, уч - участок, I - номер компонента, вх - вход, вых - выход.

Для увеличения точности расчетов диапазон между входной и выходной энтальпиями охлаждаемого потока разбивается на значительное число участков. Для расчета теплофизи-

ческих и термодинамических свойств парожидкостной смеси на участке в качестве расчетной принимается средняя между входной и выходной энтальпиями, за расчетное давление -среднее между входным и выходным. Итерационно уточняемыми переменными являются перепады давлений по тракту нагреваемого и охлаждаемого потоков. Отметим, что модель охладителя является универсальной и может быть использована для расчета как процессов испарения и конденсации рабочих сред, так и охлаждения одного потока другим.

В моделях ступеней турбодетандеров (компрессоров), газовых турбин проводится расчет процесса изоэнтропийного расширения или сжатия рабочего тела с учетом неидеальности, определяются полезная (потребляемая) мощность, выходные энтальпия и температура рабочего тела, покомпонентный расход в жидкости и паре на каждой ступени расширения (сжатия). При этом задаётся адиабатный и механический КПД, выходное давление рабочего тела.

Модель камеры сгорания газовой турбины на парокислородном дутье предназначена для определения состава продуктов сгорания при заданных: расходе, составе, давлении и температуре продувочного газа, температуре продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания, температуре кислорода, доле потерь тепла от химического недожога. Она включает уравнения теплового и материального (по отдельным химическим элементам) балансов.

Как отмечалось, описание процессов, происходящих в криогенных элементах ЭТУ, характеризуется высокой сложностью, что обусловлено в первую очередь необходимостью расчета термодинамических и транспортных свойств потоков с учетом фазового состояния входящих в него компонентов. Поэтому был разработан быстродействующий и устойчиво работающий метод определения термодинамически равновесного состава многокомпонентных парожидкостных систем. Предлагаемый метод является базовым при моделировании криогенных элементов ЭТУ, разрабатывался в сотрудничестве с A.M. Клером и Э.А. Тюри-ной в ИСЭМ СО РАН. С математической точки зрения расчёт равновесного фазового состава многомпонентных парожидкостных систем сводится к минимизации функции Гиббса с учётом ограничений-равенств по материальному, энергетическому балансам, ограничений-неравенств, требующих неотрицательности масс отдельных фаз, логических условий, определяющих область, в которой ищется решение (докритическая, закритическая, с возможностью совместного существования жидкой и паровой фаз, или только паровой фазы)

min G(x',T,P)

(1)

x'eX'VvX'

xf =xf ,

(2)

x*>0,x* >0,

0)

здесь х'- вектор расходов газа в смеси, х' - суммарный расход i-го вещества,*;' - расход ;'-го вещества в газовой фазе, х* -расход /-го вещества в жидкой фазе. Множества Х"р и Хнас отвечают условиям:

а) х е Х'р, если для всех /, для которых выполняется условие Т >- Т*р и имеет место равенство х,с = х*,х* =0;

б) х е , если для всех /, для которых вьшолняется условие Т у Т"ас и имеет место равенство хЧ =хxf =0. Здесь Т"ас - температура насыщения i-го вещества при заданном давлении смеси, ^-критическая температура i-го вещества.

Функция Гиббса системы может быть представлена в виде суммы функций Гиббса для отдельных компонентов смеси

(5)

i=\,N

G, = Н'(Т,Р,)-х' + Н,"(Г,Рпм) ■ X* -Щ(Т,Р,))-х; +S(T,Р^)■ х" -X? ■ — ■ Щ, (6)

где Р- парциальное давление ;'-ой компоненты, R-универсальная газовая постоянная, ц,-молекулярная масса ¡-ой компоненты, Р™ -стандартное давление.

Если бы в точке решения задачи (1-6) было заранее известно, то решение этой

экстремальной N-мерной задачи распадалось бы на решение N независимых одномерных экстремальных задач вида

min G. (7)

г v кр „нас i е X у и X i

при условиях

р =5lLHL.P >х> >0. (8-9)

ßi

Пусть при решении N задач (7)-(9) с , равном , выполняется условие

йт = h] 'vj, (Ю)

м

где хj - решение j-ой задачи (7)-(9). Очевидно, что ху является решением исходной задачи

0Н6).

и

Указанные особенности позволяют организовать двухуровневый (двухэтапный) алгоритм решения задачи(1)-(6). На верхнем уровне (1-6) ищется отвечающее условию (10), а на нижнем уровне решаются задачи (7}-(9). При этом они решаются для каждого рассматриваемого значения

На нижнем уровне для поиска решения задачи (7)—(9) используется производная функции С по х'

Щ = н;(т,р1} - н;(т, п - • § ■ - г ■ л)+

ах\ 6Р1 дх;

+ г. + (10)

дР, дх*

Обозначим ху, являющееся результатом решения /-ой одномерной задачи (7)-(9) при заданном через На каждом шаге верхнего уровня решения задачи (1)-(6) опре-

деляется невязка

ПЮ^&МУм.-Ог- (П)

(=1

Анализ знака 5 позволяет с учётом вида зависимости (11) определить больше или меньше заданное значение^, чем искомое решение 0%. Если 5 у 0, то ()[ , а если

дР-

Частная производная —- определяется на основе уравнений (8-9), все остальные ча-дх\

стные производные определяются конечноразностным способом. Для поиска минимума функции Гиббса используется сочетание методов половинного деления и хорд, также как

и на верхнем уровне. При этом учитывается, что в силу выпуклости функций ), если

п г ~г <Ю,Ы) п , -'—< 0, то х', -< х\ , и, если ——— >- 0, то х >- х .

сЫ\ ' (¡х?

Следует отметить, что математические модели всех входящих в ЭТУ элементов, в расчетах которых требуется нахождение термодинамического равновесия парожидкостных многокомпонентных смесей, построены с использованием вышеописанного подхода.

Четвертая глава посвящена математическому моделированию и оптимизационным исследованиям установок комбинированного получения СПГ и производства электроэнергии без систем выделения гелия. Представлена технологическая схема установки комбинированного производства СПГ и электроэнергии. Дана постановка задачи и представлены резуль-

таты оптимизационных технико-экономических исследований ЭТУ производства СПГ и электроэнергии без систем извлечения гелия. Определены базовые цены на СПГ, которые принимаются в качестве исходных данных при исследовании установок с извлечением гелия.

Технологическая схема ЭТУ получения СПГ и производства электроэнергии представлена на рис.3. В схеме применяется цикл с комбинированным хладагентом и двумя ступенями сепарации. На первой ступени сепарации из установки отбираются легкоожижаемые компоненты (пропан, бутан), которые могут использоваться как целевые компоненты или для выработки механической (электрической) энергии. В данной схеме продукты первой ступени сепарации используются как целевые. Со второй ступени сепарации отбирается сжиженный метан (с примесью несконденсировавшегося на предыдущих ступенях этана). Для избежания накопления в регенеративном цикле балластных компонентов в схеме предусмотрена продувка природного газа. Часть несконденсировавшегося природного газа со второй ступени сепарации возвращается в цикл на первую ступень охлаждения природного газа, а затем поступает в камеру сгорания КС газовой турбины ТГ на выработку электроэнергии. Для сжижения ПГ используется азотный холодильный цикл с детандером.

продувка

Рис. 3. Упрошенная технологическая схема установки сжижения ПГ: Т1 - группа регенеративных охладителей Г1Г (предварительное охлаждение), Т2 - группа охладителей на внешнем хладагенте , ТЗ - группа охладителей азотного холодильного цикла, Д1, ДЗ - турбодетандеры, К1 - компрессор азотного холодильного цикла, С1-СЗ - сепараторы-отделители жидкой фазы, ТГ - газовая турбина на продуктах сгорания КС - камера сгорания продувочных газов, КВ - воздушный компрессор для нагнетания воздуха в КС, ПТ -паровая турбина, ГВТ1 - газо-водяной теплообменник для предварительного охлаждения ГГГ, ГВТ2 - газо-водяной теплообменник азотного холодильного цикла, КУ - котёл-утилизатор на продуктах сгорания для получения пара для паровой турбины, К - конденсатор паровой турбины, ПН - питательный насос.

Целью расчёта технологических схем ЭТУ сжижения ПГ и производства электроэнергии является определение термодинамических параметров и расходов рабочих тел и тепло-

носителей в различных элементах (аппаратах) схемы, состава всех компонентов рабочих тел и теплоносителей в жидкости и паре, мощностей детандеров (Д1 и ДЗ), компрессоров (К1, КВ), площадей теплообменников (Т1-ТЗ, ГВТ1, ГВТ2), других конструктивных характеристик элементов и их стоимостей, энергозатрат, суммарных капиталовложений и критериев экономической эффективности такого производства. Проведение указанных расчётов в объёме, необходимом для принятия рациональных предпроектных решений по параметрам и структуре схем, становится возможным с использованием их подробных математических моделей. На базе разработанных математических моделей отдельных криогенных элементов ЭТУ комбинированной выработки СПГ и электроэнергии при помощи СМПП построена математическая модель ЭТУ получения СПГ и производства электроэнергии в целом, проведены оптимизационные технико-экономические исследования. Математическая модель установки в целом, ориентированная на конструкторский расчёт элементов, включает 370 входных, 403 выходных и 6 итерационно-уточняемых параметров.

В формализованном виде задача оптимизации параметров ЭТУ получения СПГ и электроэнергии имеет вид

т1пОпг(Кэту, и

при условиях

Н(х ,у) = 0, в(х ,у) > 0, £<х<х, т(кзту,и* и?2.Э'°\Л%,х,у) = Шг,Сэ=Сг.

Здесь Кэп, - капиталовложения в энерготехнологическую установку, (/"" - затраты на ПГ, и^ - затраты на азот внешних холодильных циклов, Э'°д - выручка от продажи электроэнергии, Я^ - прибыль от продажи СПГ, Я - векторная »¡-мерная функция ограничений-равенств, х - вектор независимых оптимизируемых параметров, у - /и-мерный вектор вычисляемых параметров при конструкторском расчете (включает термодинамические параметры и расходы рабочих тел в различных элементах технологической схемы ЭТУ, а также конструктивные характеристики); й - /-мерная векторная функция ограничений-неравенств, хи х - векторы, задающие интервалы определения оптимизируемых параметров, - заданная внутренняя норма возврата капиталовложений, Сспг -стоимость производства СПГ, С, - заданная стоимость производства электроэнергии, Сэ- стоимость производства электроэнергии.

Всего в задаче оптимизировалось 12 параметров технологической схемы (давление газа на выходе компрессора азота, изменение энтальпий холодных потоков в теплообменни-

ках-охладитеяях, расход внешнего азота, перепады давлений в детандерах и компрессорах и др.). Система ограничепий включает условия на неотрицательность концевых температурных напоров теплообменников, неотрицательность перепадов давлений вдоль проточной части детандеров, компрессоров, паровых и газовых турбин, ограничения на расчетные температуры и механические напряжения металла труб теплообменников, па минимальную и максимальную продувку природного газа, на предельно-допустимую степень сжатия в отсеках детандеров, компрессоров и т.д. Всего - более 600 ограничений.

Основная исходная информация выбрана в результате анализа существующих стоимостных характеристик материалов и оборудования, смет энергетических и технологических объектов с распределением затрат по различным статьям. Все варианты рассчитывались при одинаковом расходе ПГ, равном 2,2 млрд. м3 в год. Цена природного газа принята равной 50 дол./тыс. м3, внутренняя норма возврата капиталовложений составляет 15%. Состав ПГ, который использовался в расчетах (%): СН4-91,53; С2Н6-3,51; С3Н8-2,51; N2-2,13; Не-0,31. Исследования проводились при ценах на электроэнергию 3,4, 5 цент/ кВт ч.

Оптимальные параметры основных элементов ЭТУ для вариантов с разной ценой электроэнергии представлены в таблице 1, основные показатели оптимальных вариантов исследуемых ЭТУ - в таблице 2. На рис.4 приведены зависимости цены СПГ и капиталовложений в ЭТУ, на рис.5 - годовой отпуск электроэнергии и производство СПГ от стоимости производимой ЭТУ электроэнергии.

Таблица 1

Оптимальные параметры основных элементов ЭТУ получения СПГ в зависимости от цены на производимую электроэнергию (обозначения элементов соответствуют принятым на рисунке 3)

Элемент Показатель Цена электроэнергии, цтт'кВт ч

3 4 5

1 2 3 4 5

Т1 Температура охлаждаемого потока, К вход 298,2

выход 289,9 281,2 272,9

Температура охлаждающего потока,«' вход 165,4 163,1 166,1

выход 263,3 254,4 274,5

Давление охлаждающего потока, МПа 1,9 1,7 1,8

Давление охлаждаемого потока, МПа 7,5

Площадь теплообменника, м' 10,0 20,0 22,6

Вес труб, т 0,08 0,2 0,21

Т2 Температура охлаждаемого потока, й- вход 208,0 198,2 192,8

выход 164,7 160,2 163,7

Температура внешнего азота, К вход 89,6 94,9 94,2

выход 151,0 179,5 178,8

Давление внешнего азота, МПа 0,4 0,8 0,7

Давление охлаждаемого потока, МПа 1,9 1,7 1,8

Окончание таблицы 1

Т2 Расход внешнего азота, кг/с 96,3 83,8 69,6

Суммарная площадь теплообменников, л/ 4187,6 820,0 683,4

Вес труб, т 33,8 6,6 5,5

ТЗ Температура охлаждаемого потока, К вход 298,2

выход 193,8 201,6 188,2

Температура охлаждающего потока, К вход 117,8 132,8 130,0

выход 261,4 261,2 278,6

Давление охлаждающего потока, МПа 0,4 0,8 0,7

Давление охлаждаемого потока, МПа 15,3 15,7 13,5

Суммарная площадь теплообменников, м1 983,5 510,8 480,0

Вес труб, т 8,1 4,2 4,0

КУ Температура продуктов сгорания, К вход 792,9 811,8 810,7

выход 502,2 499,8 490,7

Давление продуктов сгорания, МПа 0,112

Энтальпия питательной воды, ккал/кг 100,0

Расход питательной воды, кг/с 33,8 79,0 85,7

Суммарная площадь поверхностей нагревав 12000,0 15370,0 16706,0

Вес труб, т 412,4 528,1 574,0

Д1 Давление потока, МПа вход 7,5

выход 1,9 1,7 1,8

Температура потока, К вход 289,4 281,1 272,7

Температура потока, К выход 208,1 196,8 192,3

Вырабатываемая мощность, кВт 6270,0 6338,0 6470,0

ДЗ Давление азота, МПа вход 15,3 15,7 13,5

выход 0,4 0,8 0,7

Температура азота, К вход 193,8 201,7 188,2

выход 91,3 100,0 98,7

Вырабатываемая мощность, кВт 29926,0 27073,0 20867,0

К1 Давление азота, МПа вход 0,4 0,8 0,7

выход 15,3 15,7 13,5

Температура азота, К вход 261,7 261,2 278,7

выход 494,2 484,5 457,5

Потребляемая мощность, кВт 85441,0 73704,0 55755,0

тг Давление продуктов сгорания, МПа вход 1,8 1,6 1,8

выход 0,112

Температура продуктов сгорания, К вход 1373,2

выход 792,9 811,8 810,7

Вырабатываемая мощность, кВт 217240,0 459240,0 493120,0

пт Давление пара, МПа вход 11,3 12,6 11,7

выход 0,005

Энтальпия пара, ккал/кг вход 805,1 808,6 812,3

выход 528,4 530,3 532,7

Вырабатываемая мощность, кВт 38259,0 90762,0 98647,0

кв Давление воздуха, МПа вход 0,1023

выход 1,8 | 1,6 | 1,8

Температура воздуха, К вход 287,2

выход 700,7 677,5 697,8

Расход воздуха, кг/с 302,5 660,4 598,5

Потребляемая мощность, кВт 133197,0 273767,0 261413,0

Таблица 2

Показатели оптимальных вариантов ЭТУ получения СПГ и производства электроэнергии при разной

цене электроэнергии

Показатель, размерность Цена электроэнергии, цент/кВт ч

3 4 5

Производство СПГ, кг/с 50,9 45,4 42,3

Продувка ПГ на производство электроэнергии, % 8 18 24

Мощность, МВт: -паровой турбины, -газовой турбины, детандеров, -компрессора азота, -воздушного компрессора, -полезная. 38 91 98

217 459 493

36 33 27

85 74 56

133 274 261

73 236 302

Годовой расход топлива: -условного, тыс. т у.т. -натурального, млн. мJ 2500

2200

Годовое производство СПГ: -в условном топливе, тыс. т у.т. -натурального, тыс. т 1920 1680 1550

1150 1000 930

Годовой отпуск электроэнергии, млн. кВт ч 510 1650 2110

Капиталовложения в установку, млн. дол. 360 420 440

КПД установки зксергетический, % 77,2 74,4 71,9

Цена СПГ, дол./т у.т. 115 109 95

Рис.5. Годовой отпуск электроэнергии и производство СПГ в зависимости от стоимости электроэнергии.

Рис.4. Цена СПГ и капиталовложения в ЭТУ в зависимости от стоимости электроэнергии.

Выводы. Из табл. 1 видно, что с ростом объема продувочных газов, поступающих в камеру сгорания газовой турбины и соответственно с понижением степени сжижения природного газа, сокращается расход внешнего азота, требующегося для охлаждения ПГ в системе теплообменников Т2, и потребление электрической мощности в азотном холодильном цикле. В системе теплообменников первой ступени Т1 снижение температуры охлаждаемого потока в вариантах составляет 8-25 К, второй ступени Т2 - 30-45 К в зависимости от варианта ЭТУ. Охлаждающий эффект турбодетандера Д1 составляет 80-85 К. Таким образом, наибольший эффект охлаждения ПГ достигается на турбодетандере Д1 и системе теплообменников второй ступени Т2 на внешнем азоте.

Оптимизационные исследования показали, что для вариантов ЭТУ, отличающихся ценой отпускаемой от ЭТУ электроэнергии (3, 4, 5 цент/ кВт ч), существует оптимальная доля продувки природного газа и соответствующая ей выработка электроэнергии (8, 18, 24 %).При этом в зависимости от принятых условий функционирования ЭТУ диапазон цен на СПГ составляет 95-115 дол./т у.т.

С ростом цен электроэнергии производство СПГ сокращается и возрастает производство электрической энергии. При этом эксергетический КПД комбинированного производства уменьшается с 77,2 % до 71,9 %, а капиталовложения в установку увеличиваются с 360 до 440 млн. дол. При стоимости электроэнергии 2 цента/кВт ч дополнительное производство электроэнергии (на продажу в энергосистему) вырождается, так как экономическая эффективность ЭТУ обеспечивается за счет производимого СПГ.

Пятая глава посвящена математическому моделированию и оптимизационным технико-экономическим исследованиям ЭТУ комбинированного производства СПГ и электроэнергии с системами извлечения гелия. Представлена в формализованном виде постановка задачи оптимизации ЭТУ получения СПГ и выработки электроэнергии с извлечением гелия. Приведены результаты исследований и сделаны выводы.

Схема ЭТУ с системами выделения гелия приведена на рисунке 5. В схеме ЭТУ получения СПГ и электроэнергии с системами выделения гелия для выработки электроэнергии из продувочного газа применяется установка комбинированного цикла ПГУ-STIG с впрыском пара, получаемого в котле-утилизаторе КУ, в камеру сгорания КС и с использованием кислородного дутья. Данные обстоятельства позволяют сократить объем продуктов сгорания и избежать поступления азота из воздуха в продукты сгорания, что существенно снижает энергетические и материальные затраты на извлечение гелия. Продукты сгорания, образующиеся после камеры сгорания, состоят из двуокиси углерода, следов кислорода, азота, содержащегося в исходном природном газе, и гелия.

Рис.5. Упрошенная технологическая схема установки сжижения ПГ и получения гелия: МТ- магистральный трубопровод, Т1 - группа регенеративных охладителей ПГ (предварительное охлаждение),Т2 - группа охладителей на внешнем хладагенте , ТЗ - группа охладителей азотного холодильного цикла, Д1-ДЗ - турбодетандеры, С1-С6 - сепараторы-отделители жидкой фазы, ТГ - газовая турбина на продуктах сгорания, КС — камера сгорания, КК - кислородный компрессор для нагнетания кислорода в КС, ГВТ1 - газо-водяной теплообменник для предварительного охлаждения ПГ, ГВТ2, ГВТ4 - группа газо-водяных теплообменников азотного холодильного цикла, ГВТЗ - газо-водяной теплообменник на продуктах сгорания , КУ - котел-утилизатор на продуктах сгорания для получения пара требуемых параметров, К1,КЗ - компрессоры азотных холодильных циклов, К2 - компрессор на продуктах сгорания, СМ1,СМ2-смесители потоков газа в азотных холодильных циклах.

Таким образом, для получения гелиевого концентрата из продуктов сгорания в разработанной схеме необходимо удалить двуокись углерода. СОг в сжиженном виде отводится из сепаратора С5, гелиевый концентрат в паре поступает на выход установки.

На базе разработанных математических моделей отдельных элементов ЭТУ при помощи СМПП построена математическая модель ЭТУ комбинированного производства СПГ, электроэнергии с системами выделения гелиевого концентрата, которая содержит 375 входных, 478 выходных и 8 итерационно-уточняемых параметров.

Оптимизация ЭТУ комбинированного производства СПГ и электроэнергии с извлечением гелия проводилась по критерию минимума цены гелия при заданных значениях внутренней нормы возврата капиталовложений, цены СПГ и цены на производимую электроэнергию. Задача оптимизации параметров ЭТУ получения СПГ, гелия и электроэнергии в формализованном виде имеет вид

тш Сш (КЭТУ, и™, 11%, Э"*,П%, АМИи, АКН,, *,>>),

при условиях

Н(х ,у) = 0, С(х ,у) > 0, х<х<х,

тК(Кэту,и:\и^,Э'м,П^,ШНе,АКи<!,х,у) = Ш,, Сспг = с2.

Здесь КЭ1У - капиталовложения в энерготехнологическую установку,С/™" - затраты на ПГ, £/™- затраты на азот внешних холодильных циклов, - выручка от продажи электроэнергии, Я™' - выручка от продажи СПГ, ЛИШ - дополнительные затраты энергии в системе удаления гелия, АКШ - дополнительные капвложения в систему удаления гелия, Н -векторная от-мерная функция ограничений-равенств, х - вектор независимых оптимизируемых параметров, у - т-мерный вектор вычисляемых параметров (включает термодинамические параметры и расходы рабочих тел в различных элементах технологической схемы ЭТУ, а также конструктивные характеристики); й - /-мерная векторная функция ограничений-неравенств, х и х - векторы, задающие интервалы определения оптимизируемых параметров, заданная внутренняя норма возврата капиталовложений, Сш - стоимость производства гелия, С, - ранее определенная в результате оптимизационных исследований ЭТУ получения СПГ и электроэнергии (без извлечения гелиевого концентрата) стоимость производства СПГ.

Всего в задаче оптимизировалось 23 параметра технологической схемы. В состав ограничений для ЭТУ комбинированного получения СПГ и электроэнергии с извлечением гелия входят: для теплообменников - ограничения на неотрицательность температурного напора на входе и выходе расчетного участка, К; ограничения на расчетное механическое напряжение металла труб расчетного участка, кг/мм2; суммарный тепловой поток расчетного участка, ккал/с; для компрессоров - ограничение на степень сжатия; максимально допустимая температура природного газа, К, и др.; для турбодетандеров - разность между предельно допустимой высотой лопатки и фактической, м; разность между давлением газа на входе и выходе, ата; разность между предельно допустимой степенью расширения и фактической; разность между максимально допустимой температурой газа и фактической, К; и др. Всего -620 ограничений. Цена электроэнергии принята равной 5 центам/кВт ч, что соответствует стоимости электроэнергии в местах предполагаемого размещения установок.

Ниже показаны оптимальные значения оптимизируемых параметров, полученных в результате нелинейной оптимизации систем уравнений, описывающих процессы, происходящие в ЭТУ комбинированного производства СПГ и электроэнергии с извлечением гелия (обозначения элементов соответствуют рис.5).

Давление газа на выходе компрессора К1, МПа 14,2

Давление газа на выходе компрессора К2, МПа 0,62

Давление газа на выходе компрессора КЗ, МПа 9,1

Изменение энтальпии холодного потока в регенеративном теплообменнике Т1, кДж/кг 206,0

Массовая скорость холодного потока в регенеративном теплообменнике Т1, кг/(м2 с) 187,1

Изменение энтальпии холодного потока в регенеративном теплообменнике Т2, кДж/кг 190,5

Массовая скорость холодного потока в регенеративном теплообменнике Т2, кг/(м2 с) 148,7

Расход азота на входе регенеративного теплообменника ТЗ, кг/с 214,9-

Изменение энтальпии холодного потока в регенеративном теплообменнике ТЗ, кДж/кг 167,0

Массовая скорость холодного потока в регенеративном теплообменнике ТЗ, кг/(м2 с) 38,9

Изменение энтальпии холодного потока в регенеративном теплообменнике Т4, кДж/кг 158,6

Массовая скорость холодного потока в регенеративном теплообменнике Т4, кг/(м2 с) 51,2

Расход азота на входе регенеративного теплообменника Т5, кг/с 154,9

Изменение энтальпии холодного потока в регенеративном теплообменнике Т5, кДж/кг 197,2

Массовая скорость холодного потока в регенеративном теплообменнике Т5, кг/(м2 с) 42,2

Перепад давления в турбодегандере Д1, МПа 4,82

Перепад давления в турбодетандерс ДЗ, МПа 0,42

Температура продуктов сгорания на входе в газовую турбину, К 1482,2

Температура продуктов сгорания на выходе котла-утилизатора, К 412,0

Расход воды в котле-утилизаторе, кг/с 74,6

Энтальпия впрыскиваемой воды в камеру сгорания, ккал/кг 426,2

Массовая скорость пара в теплообменных поверхностях котла-утилизатора, кг/(м2 с) 513,0

Продувка природного газа, поступающая на производство электроэнергии, кг/с (%) 14,0 (26)

Далее приведены оптимальные технико-экономические показатели ЭТУ получения СПГ и производства электроэнергии с извлечением гелия. Мощность, МВт:

-газовой турбины 305

-детандеров, 56

-компрессоров азота, 164

-кислородного компрессора, 25

-полезная. 172 Годовой расход ПГ:

2500

-условного, тыс. т у.т.

-натурального, млн. м3 2200 Годовое производство СПГ:

1360

-условного, тыс. т у.т.

-натурального, тыс. т 820

Годовой отпуск электроэнергии, млн. кВт ч 1200

Годовой выход гелия, тыс. м3 6308

Годовой выход пропан-бутановой смеси, тыс.т 63

Годовой выход жидкого С03, тыс.т. 886

Капиталовложения в установку, млн. дол. 560

КПД установки эксергетический, % 65

Цена СПГ с учетом затрат на выделение гелия, дол./ т у.т. 110

Цена гелия на выходе, дол./м3 2,7

Выводы. Из результатов оптимизационных технико-экономических исследований ЭТУ с извлечением гелия видно, что дополнительные затраты на производство СПГ, связанные с извлечением гелия, составляют около 15 дол./т у.т., что в пересчете на гелий - 2,7 дол./м3, то есть цены на получаемый в ЭТУ гелий являются достаточно конкурентноспособ-ными с ценами на основных рынках сбыта с учетом их ожидаемого роста.

Шестая глава посвящена оценке сравнительной эффективности морского транспорта СПГ и СЖТ: обоснована актуальность морского транспорта СЖТ и СПГ перед транспортировкой природного газа в газообразном состоянии, рассмотрены преимущества СПГ и СЖТ, приведены основные исходные данные по затратам в отдельные звенья рассматриваемых цепочек получения и транспорта СПГ и СЖТ.

При комплексных исследованиях технологий получения СПГ одним из важных условий является учет затрат на транспорт получаемого энергоносителя до потребителей. В данной работе рассмотрена одна из возможных технологий дальнего транспорта энергии природного газа - переработка природного газа в СПГ или синтетические жидкие топлива, как альтернативные сжиженному природному газу жидкие топлива, с последующим морским транспортом СПГ или СЖТ.

Цена на СЖТ при равной рентабельности производств и одних исходных данных по стоимости оборудования, стоимости отпускаемой электроэнергии принята равной 160-200 дол./т у.т. для метанола и 145-190 дол./т у.т. для ДМЭ на основании ранее проведенных в ИСЭМ СО РАН исследований. Затраты на транспорт метанола соответствуют затратам на транспорт нефти танкерами суперкласса УЬСС дедвейтом 200 тыс. т с учетом разной плотности рассматриваемых энергоносителей. Затраты на транспорт ДМЭ приняты по аналогии с затратами на транспорт танкерами для перевозки сжиженных углеводородных газов. Цена транспорта СПГ задана диапазоном в зависимости от дедвейта танкеров-метановозов на основе анализа данных в специальной литературе.

Затраты в трубопроводный транспорт природного газа, метанола и ДМЭ получены на основе ранее проведенных в ИСЭМ СО РАН оптимизационных исследований зависимости цен на перекачку энергоносителя от диаметра трубопровода, расхода перекачиваемой среды и расстояний между перекачивающими станциями. Удельные затраты на единицу энергетического эквивалента топлива в приемные терминалы (включая завод по регазификапии СПГ)

и терминалы по отгрузке топлив получены в результате расчета инвестиционных проектов данных предприятий на основе анализа информации по основным исходным данньм (капитальным вложениям, эксплуатационным издержкам, амортизационным отчислениям и др.) при внутренней норме возврата капитальных вложений, равной 15%.

Рис.6. Цены СЖТ и СПГ у потребителей в зависимости от расстояния транспорта при стоимости СЖТ

Выводы. На рис.6 представлены результаты сравнительной эффективности морского транспорта СПГ и СЖТ, из которых видно, что СПГ имеет более высокую эффективность по сравнению с СЖТ до расстояний 7-14 тыс.км.

Основные результаты работы.

1. Обоснована перспективность извлечения гелия из природного газа методом глубокого охлаждения в установках комбинированного производства СПГ и электроэнергии. Показана необходимость исследования установок извлечения гелия такого уровня с широким привлечением методов математического моделирования и оптимизации.

2. Разработанный методический подход к решению задачи комплексных технико-экономических исследований энерготехнологических установок получения СПГ и электроэнергии с извлечением гелия из природного таза ориентирован на широкое привлечение методов математического моделирования, проведение численных исследований на моделях и позволяет учесть неопределённость условий сооружения установок получения СПГ и электроэнергии с выделением гелия в долгосрочной перспективе, обеспечить сопоставимость рассматриваемых вариантов энерготехнологических установок ожижения природного газа по экономическому эффекту.

ел в.0 10.0 12Л 14.0 160 1В.0 20.0

Расстояние транспорта, тыс. км

или СПГ на ЭТУ, полученной при цене электроэнергии - 5 цент/кВт ч.

3. Построена согласованная система математических моделей энергетических и криогенных элементов технологических схем установок ожижения природного газа, позволяющих создавать на их основе программы расчёта широкого класса таких установок.

4. Создан эффективный в вычислительном плане (быстродействующий и устойчиво работающий) метод определения термодинамически равновесного состава многокомпонентных парожидкостных смесей.

5. Разработанные модели элементов (аппаратов) ЭТУ получения СПГ и производства электроэнергии и установок в целом с достаточной точностью описывают рассматриваемые процессы тепло- и массообмена и позволяют вести расчет при любом составе и параметрах природного газа.

6. Результаты исследований ЭТУ комбинированного производства СПГ и электроэнергии показывают, что при принятых условиях функционирования (ценах на ПГ, электроэнергию, оборудование, заданной рентабельности), цены на СПГ на выходе из установки лежат в диапазоне 95-115 дол./т у. г .

7. Проведены оптимизационные технико-экономические исследования ЭТУ комбинированного производства СПГ и электроэнергии с выделением гелия, которые показали, что при принятых условиях функционирования ЭТУ цена гелия составляет около 2,7 дол./м3.

8. Определены оптимальные расстояния транспортировки СПГ и СЖТ в зависимости от различного уровня затрат в звенья рассматриваемых технологических цепочек морского транспорта энергии природного газа. Установлено, что СПГ может эффективно конкурировать с СЖТ до расстояний 7-14 тыс.км.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах.

1. Степанов В.В. Исследование установок получения сжиженного природного газа с комбинированным производством электроэнергии //Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири». - Иркутск: ИрГТУ, 2005,- С.298-304

2. Клер A.M., Тюрина Э.А., Степанов В.В. Математическое моделирование процессов и аппаратов комбинированных установок производства сжиженного природного газа и электроэнергии // Материалы IV Международной научно-технической конференции «Достижения и перспективы развития энергетики Сибири»,- Красноярск, 2005. - С 287-299.

3. Клер A.M., Тюрина Э.А., Степанов В.В. Технико-экономические исследования ЭТУ сжижения природного газа //Энергосистемы, электростанции и их агрегаты: Сборник научных трудов / Под ред. акад. РАН В.Е. Накорякова. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. -Вып. 9.-С. 5-22.

4. Клер A.M., Тюрина Э.А., Степанов В.В. Оценка эффективности производства и транспорта синтетически жидких топлив и сжиженного природного газа //Материалы пятой международной конференции «АЕС-2006». - Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2006. - С.157-165.

5. Клер A.M., Тюрина Э.А., Степанов В.В. Оптимизационные исследования энерготехнологических установок выделения гелия из природного газа и производства электроэнергии // Вестник Иркутского Государственного Технического Университета. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. - Вып.2 (26). Том 2. - С.8.

6. Клер A.M., Тюрина Э.А., Степанов В.В. Оптимизационные исследования энерготехнологических установок сжижения природного газа // Перспективы энергетики, 2006. Том 10. - С. 191-202.

7. Клер A.M., Тюрина Э.А., Степанов В.В. Оптимизационные исследования ЭТУ комбинированного получения СПГ и электроэнергии с извлечением гелия // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири». - Иркутск.: ИрГТУ, 2007. - С.253-258.

8. Клер A.M., Тюрина Э.А., Степанов В.В. Комплексные исследования энерготехнологических установок комбинированного получения сжиженного природного газа и электроэнергии с извлечением гелия // Вестник Саратовского Государственного Технического Университета. - Саратов: Изд-во СГТУ, 2007. №3(27) - С.74-85.

9. Степанов В.В. Оптимизационные исследования ЭТУ комбинированного получения СПГ и электроэнергии с извлечением гелия // Системные исследования в энергетике. - Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2007. - С. 123-131.

10. Клер A.M., Тюрина Э.А., Степанов В.В. Комбинированное производство сжиженного природного газа и электроэнергии с извлечением гелия // Материалы шестой международной конференции «АЕС-2008». - Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2008. - С.297-304.

11. Тюрина Э.А., Степанов В.В. Математическое моделирование энерготехнологических установок извлечения гелия из природного газа // Труды XXI Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях».- Саратов: Изд-во СГТУ, 2008. -С.153-158.

Отпечатано в Институте систем энергетики СО РАН 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 130. Заказ № 98 . Тираж 100 экз.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗ

ВОДСТВА СПГ И ГЕЛИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ,

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ, МИРОВОЙ РЫНОК СПГ И

ГЕЛИЯ

1.1. Современное состояние технологий получения СПГ, 18 области использования СПГ

1.2. Состояние и перспектива развития мирового рынка 31 СПГ

1.3. Состояние гелиевой промышленности и перспективы 39 ее развития

1.3.1. Установки извлечения гелия

1.4. Альтернативные методы извлечения гелия из природ- 60 ного газа

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ ТЕХ

НИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭТУ ПОЛУЧЕНИЯ СПГ И ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

С ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ГЕЛИЯ

2.1. Методический подход к решению задачи оптимизаци- 66 онных технико-экономических исследований ЭТУ получения СПГ и производства электроэнергии с извлечением гелия

2.2. Проблемы создания эффективной математической 74 модели ЭТУ получения СПГ

2.3 Методика расчета показателей инвестиционного про- 77 ekta ЭТУ получения СПГ, гелия и электроэнергии

Hurrim i гпспмэш и пики им. Л л. МглипшисОРЛН

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ, 66 ЭЛЕМЕНТОВ ЭТУ ПРОИЗВОДСТВА СПГ, ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ГЕЛИЯ

3.1 Математическое моделирование свойств многокомпонентных газовых смесей

3.2. Методика определения термодинамически равновес- 89 ного состава многокомпонентных парожидкостных смесей.

3.3. Математическое моделирование основных элементов 95 на основе свойств многокомпонентных парожидкостных смесей и процессов, протекающих в ЭТУ

4. ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ 108 ИССЛЕДОВАНИЯ ЭТУ ПОЛУЧЕНИЯ СПГ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

4.1. Математическое моделирование энерготехнологиче- 108 ских установок получения СПГ и электроэнергии

4.2 Технико-экономическая оптимизация ЭТУ производ- . 111 CTBA СПГ и электроэнергии

5. ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ 122 ИССЛЕДОВАНИЯ ЭТУ КОМБИНИРОВАННОГО ПОЛУЧЕНИЯ СПГ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ГЕЛИЯ

5.1. Математическое моделирование энерготехнологиче- 122 ских установок получения СПГ и электроэнергии с извлечением гелия

5.2. Технико-экономическая оптимизация ЭТУ получения 127 СПГ и электроэнергии с извлечением гелия

6. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВ- 141 НОСТЬ МОРСКОГО ТРАНСПОРТА СПГ И СЖТ

Гелий — ценный компонент природного газа. Природный газ богатых гелием месторождений, в первую очередь месторождений Восточной Сибири и Якутии, стратегически необоснованно поставлять на внутренний рынок и на экспорт до извлечения гелия.

Хотя в настоящее время более 95% мирового потребления гелия обеспечивают США, однако за пределами 2010-2015 гг. экспортные возможности США значительно сократятся, а потребление гелия существенно увеличится. Поэтому при правильном государственном подходе Россия на базе месторождений Восточной Сибири и Дальнего Востока в первой четверти XXI века вполне может стать крупнейшим производителем и экспортером гелия. Так как рынок гелия в настоящее время насыщен, до появления спроса на этот ценный компонент природного газа его возможно выделять и накапливать в специальных хранилищах (подземных пластах, в том числе солевых выработках, которых много в Приангарье).

Следует отметить, что основным способом извлечения гелия из природного газа, получившим промышленное применение в мире, является способ глубокого охлаждения, так как на сегодняшний день он является единственно надежным и проверенным методом извлечения гелия, что особенно актуально для установок большой мощности (перерабатывающих 2-2,5 млрд. м и более природного газа в год). Здесь возможны два варианта: получение сжиженного природного газа (СПГ) и отвод гелиевого концентрата; регенерация холода с последних ступеней охлаждения природного газа и отвод гелиевого концентрата.

Таким образом, извлечение гелия из природного газа — одна из важнейших национальных задач России в наступившем столетии. Эта задача тесно связана с другой задачей — производством сжиженного природного газа, поскольку производство СПГ и гелия технически хорошо сочетаются. Причем эффективность комбинированного производства сущест

Иркутск-2009 4

ННГПГШП1Г11Ч )ШП| ГИСТП1М II \ МГ.ННГПВЛСОРАП венно выше эффективности раздельных производств. Важно отметить, что квалификация и производственные возможности таких российских предприятий, как ОАО "Криогенмаш" , ОАО "Сибкриотехника", ООО НТК "Криогенная техника", "Уралкриотехника", ПО "Гелиймаш" и других предприятий позволяют на основании имеющихся заделов решить любую из конкретных задач в области ожижения природного газа, включая, как выпуск ожижительных установок различной мощности, так и оборудования для транспорта, хранения и газификации СПГ и гелия.

Процессы получения СПГ и выделения гелия криогенным способом характеризуются значительным потреблением электроэнергии на собственные нужды, а также большими капитальными затратами в криогенное оборудование. В этих условиях одной из основных задач при исследовании технологий извлечения гелия из природного газа является разработка энергетически и экономически эффективных технологических схем, где цена производимого СПГ и затраты на получение гелиевого концентрата будут минимальными.

Так как установки получения сжиженного природного газа потребляют достаточно большие количества механической и электрической энергии, то представляется эффективным комбинирование в одной энерготехнологической установке (ЭТУ) процессов получения СПГ и электроэнергии. Такое комбинирование дает возможность покрытия собственных нужд, при необходимости — производства дополнительной электроэнергии, а также утилизации для производства электроэнергии несконденсировав-шихся газов с последней ступени сепарации (продувки), которая необходима для удаления из холодильного цикла балластных газов: азота и гелия. Это повышает перспективы эффективного извлечения из газов продувки гелия, поскольку ее объем незначителен и может в пределе сводится к объему, необходимому для производства электроэнергии для удовлетворения собственных нужд. flictirivi CHCTLIIJIlt Г! гпошч.Л Л. Mini НПЬПСОРЛН

Энерготехнологические установки получения СПГ, производства электроэнергии и извлечения гелия из природного газа характеризуются сложностью описания процессов, протекающих в многокомпонентных двухфазных смесях, а также практическим отсутствием значительного опыта их проектирования. Поэтому основным путём их исследования является математическое моделирование и проведение оптимизационных технико-экономических расчетов на разработанных моделях с целью получения оптимальных схем и параметров ЭТУ.

Вопросы математического моделирования и исследования энергетических и технологических установок освещены во многих работах: Институтом проблем машиностроения АН Украины [76-78, 113] проведён большой комплекс исследований конструкций турбомашин и автоматизации их проектирования; значительный опыт математического моделирования и оптимизации процессов и схем теплоэнергетических установок накоплен в Институте систем энергетики имени JI.A. Мелентьева (ИСЭМ) СО РАН, большие достижения в области методов математического моделирования и оптимизации энергетического оборудования и энергетических производств отражены в работах [2, 40-42, 49, 76-79, 113]. Наиболее значимыми в направлении исследований сложных ТЭУ и ЭТУ являются разработки таких ученых как А.И. Андрющенко, Н.П. Деканова, A.M. Клер, А.А. Палагин, JI.C. Попырин, С.К. Скрипкин, JI.A. Шубенко-Шубин, М.А. El-Masri, V. Grovic и др.

Оригинальные наработки в области моделирования различных типов термодинамических систем, в том числе многофазных систем реальных газов изложены в работах А.Н. Горбаня, Б.М. Кагановича, С.П. Филиппова.

Вопросам исследования криогенных процессов и установок, в том числе установок получения СПГ и извлечения гелия, посвящено значительное количество научных работ. Во ВНИИГАЗе ведутся работы по созданию методов расчёта термодинамических и теплофизических свойств imc гип п iictlm )ш гп гип111м ч \ мышшшшрчн газовых смесей, по разработке методов расчёта холодильных циклов и основного оборудования установок получения СПГ, по анализу и выбору типов холодильных циклов сжижения газа, разработке основных технических решений по установкам сжижения [18, 39].

Кроме того, работы по изучению установок получения СПГ ведутся КБ Общего Машиностроения (специализируется на создании комплексов для получения, хранения и выдачи потребителю жидкого водорода или сжиженного природного газа) [115], НПО Криогенмаш [116], ВНИ-ПИТрансгазом (занимается проектированием установок сжижения и разделения газов, обустройства подземных хранилищ газа) [117], ЛенНИИ-химмашем [118], АНТК им. А.Н. Туполева [119]. ВНИИГАЗом совместно с ЛенморНИИпроектом, ЦНИИ Морского Флота, РКК "Энергия" и норвежской компанией "Квернер Мосс Технолоджи" разработано технико-экономическое обоснование целесообразности освоения Харасавэйского ГКМ путём строительства завода сжижения и вывоза сжиженного газа танкерами.

Среди прочих следует выделить ЛенНИИхиммаш, который занимается разработкой аппаратуры для низкотемпературного газоразделения и очистки газовых смесей, крупных поршневых компрессоров и установок. Одним из важных направлений деятельности ЛенНИИхиммаша в 70-х годах была разработка проекта крупнотоннажной установки переработки бедного по содержанию гелия (всего 0,055%) природного газа производительностью 1,5 млн. м с выделением из него гелиевого концентрата, этана и широкой фракции легких углеводородов для Оренбургского гелиевого завода.

В настоящее время институт преобразован в многопрофильное инжиниринговое предприятие, осуществляющее исследование, проектирование как отдельных видов оборудования, комплектных технологических линий, так и целых заводов. К примеру, завершен рабочий проект реконст

Ннепп-yi сигп \юш и пиги им. Л.л. Mini mmu СО РАН рукции гелиевого блока №1 первой очереди Оренбургского гелиевого завода. На стадии согласования находятся проекты по второй и третьей очереди.

ЛенНИИхиммашем выполнен технический проект Саянского гелиевого завода по выделению гелия из природного газа Ковыктинского месторождения в Восточной Сибири, то есть возобновлена традиционная тематика института- извлечение гелия из природного газа

Предприятие ОАО «НПО Гелиймаш» проводит модернизацию ранее выпущенных установок, с заменой теплообменного, машинного оборудования и системы контроля и управления. Отличительной чертой криогенных гелиевых установок (КГУ) производства ОАО «НПО Гелиймаш» является схема по использованию предварительного азотного охлаждения и высокоэффективных турбодетандеров (расширительных машин), в том числе, на газовых опорах собственной разработки. В крупных ожижителях гелия применены одноступенчатые жидкостно-паровые турбодетандеры вместо дроссельных вентилей, что позволило значительно увеличить производительность установок. Аналогичными турбодетандерами оснащены три ожижителя гелия, которые более шести лет успешно работают в г. Оренбурге, а также крупный ожижитель гелия в Российском научном центре «Курчатовский институт».

ОАО «НПО Гелиймаш» осуществляет значительный объем научных и производственных работ в области развития гелиевого оборудования. Специалисты ОАО «НПО Гелиймаш» разработали математические модели криогенных гелиевых установок, обеспечивающие их оптимальные параметры. На базе новых турбодетандеров с использованием результатов экспериментальных и теоретических работ был создан ряд криогенных гелиевых установок различной производительности, как для получения холода на температурном уровне от 4,5 К до 20 К, так и для получения жидкого гелия до 700 л/час. Созданные криогенные гелиевые установки использу

Инстип г сиги \юш гггпкнич Ч \ МглпншиСОРЛН ются в различных областях науки и промышленности - академических научных институтах для исследования элементарных частиц и для получения мощных электромагнитных полей с помощью сверхпроводящих обмоток, предприятиях по выделению гелия из природного газа, ожижения гелия.

Также следует отметить, что сотрудники Института теоретической и прикладной механики СО РАН работают над идеей выделения гелия без глубокого охлаждения природного газа с использованием цеолитов, тем более, что эти алюмсиликаты применяются в качестве осушителей природного газа при его подготовке к транспорту. Однако, при детальном исследовании выяснилось, что цеолиты поглощают гелий только тогда, когда он охлажден до криогенных температур.

Заслуживают внимания работы Фастовского В.Г. [109, 110], посвященные фундаментальным вопросам криогенной техники: к примеру- холодильным газовым циклам установок с детандерами, термодинамическому анализу низкотемпературных процессов, методам расчета многоступенчатых циклов криогенных установок.

В работах Бродянского В.М. и Семенова А.М [12] изложены основные принципиальные положения применительно к задачам криогеники, более детально рассмотрены вопросы термодинамического анализа криогенных систем и их элементов, особое внимание уделено трактовке понятия КПД и определению его значений для различных процессов и систем (в частности, разомкнутых), а также анализу процессов дросселирования, разделения смесей, теплообмена и смешения.

В работе М.П. Малкова [90] представлена наиболее распространенная и обобщенная схема технологической установки выделения гелия из природного газа, даны некоторые экспериментальные данные по фазовому равновесию бинарных и тройных смесей, приведены физические свойства веществ при низких температурах, кратко приведены основные холодиль

Mimnrvi шгамипппшпм Ч л МишаннСОРАН ные циклы, механические свойства металлов и сплавов при низких температурах, основные уравнения гидравлики и теплопередачи.

В работах сотрудников Московского энергетического института Григорьева В.А., Крохина Ю.И., Аметистова Е.В. [19, 20] даны критические параметры, параметры насыщения и параметры тройной точки для некоторых газов (азот, водород, гелий и др.), даны рекомендации для расчета свойств различных ожиженных газов, также в работе произведена классификация различных теплообменников, применяемых в криогенной технике, изложена методика расчета теплообменник: аппаратов и примеры расчета. Как правило, при расчете процессов теплообмена теплофизиче-ские свойства теплоносителей определяются при средней температуре потоков и давлении на входе. В данной работе свойства теплоносителей определяются при разбивке площади теплообмена на значительное число участков (15 и более) с целью увеличения точности расчетов по среднему давлению и средней температуре на исследуемом участке.

Следует отметить, что большая часть исследований по технологиям сжижения природного газа и извлечения гелия в мире и России посвящена изучению отдельных процессов и аппаратов (Dutch Shell, испано-аргентинская Repsoil, японская Chyoda Corp., норвежская государственная компания Statoil ASA, американская Air Products & Chemicals, Криоген-маш, Гелиймаш, ВИНИТ A3, НИПИГАЗ (ОАО "Нипигазпереработка") и др.), а также различным экспериментальным исследованиям. Кроме того, часть исследований посвящена изучению установок небольшой производительности. Оптимизационных исследований таких сложных комбинированных систем, какими являются ЭТУ, основанных на подробных моделях энергетических и криогенных элементов с учетом нелинейности происходящих в них процессов, а также фазового состояния многокомпонентных парожидкостных смесей, не проводилось. В то же время без таких исследований невозможно получение оптимальных технических решений и досfHCTlrm UICTLMЭ1Н ГГГШШ11М 1.Л. Ml'JI ШЫ-ВЛСОРЛН таточно объективных экономических показателей, позволяющих определить условия конкурентноспособности изучаемых технологий.

Из анализа имеющихся работ можно сделать вывод о недостаточном опыте моделирования и проектирования установок глубокого охлаждения природного газа и, следовательно, об актуальности задачи исследования установок получения СПГ, производства электроэнергии и извлечения гелия при помощи методов математического моделирования и оптимизации. Это даёт возможность оценить технико-экономическую эффективность установок с различными вариантами технологических схем и принять оптимальные схемно-параметрические решения по ЭТУ.

Следует отметить, что в ИСЭМ СО РАН накоплен значительный опыт математического моделирования и оптимизационных исследований ЭТУ производства синтетических жидких топлив (СЖТ) и производства электроэнергии из разных видов органического топлива [27, 41, 44-48, 50], на котором базируется моделирование установок получения СПГ, производства электроэнергии с извлечением гелия. Наличие выполненных с использованием согласованных математических моделей и исходной информации исследований установок производства СПГ и СЖТ позволяет решить проблему оценки областей конкурентноспособности способов дальней транспортировки энергии природного газа: в виде СЖТ или СПГ.

Диссертационная работа посвящена решению важной задачи создания эффективных в вычислительном плане математических моделей установок получения СПГ, производства электроэнергии, извлечения гелия и проведения комплексных технико-экономических исследований таких установок и включает следующие основные цели-этапы: разработка методического подхода к решению задачи комплексных технико-экономических исследований ЭТУ получения СПГ, производства электроэнергии и извлечения гелия, основанного на исполь Инспгп I CTiCTi м :)Щ и i mm им Ч.л. Мгл чишх СО 1',\И зовании достаточно подробных математических моделей, нелинейной оптимизации и учете неопределенности исходной информации; ♦♦♦ разработка эффективного (быстродействующего, устойчиво работающего и удовлетворяющего требуемой точности вычислений) метода определения термодинамически равновесного состава многокомпонентных парожидкостных смесей; ♦♦♦ создание согласованной системы математических моделей элементов технологических схем ЭТУ, моделирование процессов тепломассообмена, термодинамических и теплофизических свойств всех составляющих многокомпонентных парожидкостных газовых смесей с учётом быстродействия и требуемой точности вычислений; ♦♦♦ создание математических моделей ЭТУ получения СПГ и производства электроэнергии и ЭТУ получения СПГ и производства электроэнергии с выделением гелия в целом; проведение комплексных технико-экономических исследований установок получения СПГ, производства электроэнергии без извлечения гелия на основе разработанных моделей с целью обоснования основных схемных и параметрических решений по ЭТУ и определения стоимости производства СПГ; оптимизационные исследования ЭТУ производства СПГ и электроэнергии с извлечением гелия с целью получения оптимальных схем и параметров, оценки затрат на извлечение гелия; разработка математических моделей систем морского транспорта СПГ, сопоставление эффективности транспорта СПГ и синтетических жидких топлив (метанола, диметилового эфира- ДМЭ) на различные расстояния с учетом затрат в звенья рассматриваемых систем транспорта.

Ннснго i сиси м:)ш n roranv ч.Л. Mi-i> iiileba СОРЛН

Работа опирается на современные методы математического моделирования, нелинейной оптимизации и основные достижения теории и методов технико—экономических расчётов в энергетике.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые получены и выносятся на защиту следующие наиболее важные результаты.

1. Методический подход к задаче комплексных технико-экономических исследований ЭТУ получения СПГ, производства электроэнергии и извлечения гелия из ПГ, основанный на использовании достаточно подробных математических моделей ЭТУ, нелинейной оптимизации их параметров, учете неопределенности исходной информации и сопоставлении технико-экономических показателей ЭТУ с извлечением и без извлечения гелия.

2. Математические модели криогенных элементов технологических схем ЭТУ получения СПГ, производства электроэнергии и извлечения гелия, которые основаны на разработанном быстродействующем и устойчиво работающем методе определения термодинамически равновесного состава многокомпонентных парожидкостных газовых смесей.

3. Результаты оптимизационных технико-экономических исследований ЭТУ получения СПГ, производства электроэнергии с извлечением гелия, обосновывающие основные схемно-параметрические решения по ЭТУ в условиях неопределённости экономической информации и показывающие уровень затрат в производство гелиевого концентрата на основе сравнения технико-экономических показателей ЭТУ получения СПГ и электроэнергии с извлечением и без извлечения гелия.

4. Результаты сопоставления экономической эффективности технологий морского транспорта энергии природного газа в виде СПГ и синтетически жидких топлив (СЖТ), полученные при различных сочетаниях исходной экономической информации.

ПНСТШЛ i CIICriMb! II fi itu1 hum. П Л Ml-il 1ПШ5.л СОРЛН

Практическая ценность работы заключается в возможности оценки с помощью разработанных математических моделей ЭТУ производства СПГ, электроэнергии и извлечения гелия технической и экономической эффективности производства гелиевого концентрата, электроэнергии и СПГ, принятия оптимальных схемно-параметрических решений по установке и выработке рекомендаций для проектирования таких ЭТУ.

Методические разработки диссертации могут быть рекомендованы при выборе того или иного варианта извлечения гелия из природного газа разрабатываемого Ковыктинского газо-конденсатного месторождения и других месторождений Восточной Сибири и Якутии.

Апробация работы. Результаты исследований опубликованы более чем в 20 печатных работах и обсуждались на: конференциях молодых ученых ИСЭМ СО РАН (2001-2008 гг.); IV Международной научно-технической конференции «Достижения и перспективы развития энергетики Сибири», (Красноярск, 2005); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири», (Иркутск, 2005); пятой Международной конференции Asian Energy Cooperation: Mechanisms, Risks, Barriers (Якутск, 2006); шестой Международной конференции Asian Energy Cooperation: Forecasts and Realities (Иркутск, 2008); XXI Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21» (Саратов, 2008); в 2006-2008 гг. проводились работы по теме диссертации по гранту РФФИ 06-08-964-а.

Личный вклад автора. Автором совместно с научным руководителем разработаны: методический подход к комплексным технико-экономическим исследованиям технологий извлечения гелия и обсуждены результаты. Самостоятельно разработаны математические модели всех элементов технологических схем ЭТУ и установок в целом, проведены оп

НС ПГГНСИСПМ 5ШРПГИПП1Ч ИЛ МЬЛПШННСОРЛП тимизационные исследования ЭТУ, проанализированы результаты, сделаны выводы и др.

Состав и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (123 наименования). Общий объем диссертационной работы 164 стр., в том числе список литературы - 13 страниц, 21 Рис. и 11 таблиц.

Выводы

Рассматриваемые технологии производства и морского транспорта энергии природного газа имеют свои области эффективности при различных сочетаниях исходной экономической информации по оборудованию ЭТУ, ценам на топливо и отпускаемую электроэнергию, затратам в звенья рассматриваемых цепочек производства и транспорта СПГ и СЖТ.

Исследования показали, что СПГ имеют более высокую по сравнению с СЖТ конкурентоспособность, вплоть до расстояний 7-14 тыс. км при цене на отпускаемую от ЭТУ электроэнергию 5 цент за кВт*ч, и вплоть до расстояний 12-20 тыс. км при цене электроэнергии 3 г^ента за кВт *ч в зависимости от стоимости производства СПГ (СЖТ) в ЭТУ загруженности танкеров, расстояния перевозки и др.

Институ т cuctTM ингггшк'и им П.А МШШИТЬГВА СО РАМ

230,0

220,0 210,0 I of 200,0 с.

190,0 180.0 170,0 160,0

150,0

1,

О 2,0 4,0 6,0 8,0 10.0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 Расстояние транспорта, тыс. км а)

§ а к с, а>

8 I I

250,0 240,0 230,0 220,0 210,0 200,0 190,0 180,0 170,0

6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Расстояние транспорта, тыс. км 3 4

Метэноя 3 Метанол 4 3 4 б)

Рис. 6.2. а) - цены СЖТ и СПГ у потребителей в зависимости от расстояния транспорта при стоимости СЖТ или СПГ на ЭТУ, полученной при цене электроэнергии - 5 цент/кВт ч; б) - цены СЖТ и СПГ у потребителей в зависимости от расстояния транспорта при стоимости СЖТ или СПГ на ЭТУ, полученной при цене электроэнергии - 3 цент/кВт ч.

Инсним <ис п u'mm шли им Л A Mt ium.nvC01'\ll

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Выводы

Проведённые в рамках диссертации исследования позволили сделать следующие выводы, основанные на полученных в ходе работы результатах:

S На основе анализа литературных данных и результатов технико-экономических исследований ЭТУ синтеза синтетически жидких и газообразных топлив обоснована перспективность извлечения гелия из природного газа методом глубокого охлаждения в установках комбинированного производства СПГ и электроэнергии. Показана необходимость исследования установок извлечения гелия такого уровня с широким привлечением методов математического моделирования и оптимизации.

S Разработан методический подход к решению задачи комплексных технико-экономических исследований энерготехнологических установок получения СПГ и электроэнергии с извлечением гелия из природного газа. Разработанный подход ориентирован на широкое привлечение метода математического моделирования, проведение численных исследований на моделях и позволяет учесть неопределённость условий сооружения установок получения СПГ и электроэнергии с выделением гелия в долгосрочной перспективе, обеспечить сопоставимость рассматриваемых вариантов энерготехнологических установок ожижения природного газа по энергетическому эффекту.

S Разработана согласованная система математических моделей энергетических и технологических элементов технологических схем установок ожижения природного газа, позволяющих создавать на их основе программы расчёта широкого класса таких установок. Следу

Нислшутсистюнич тики им. Л.Л. МииггынлСОКЛН ет отметить, что ранее такие ЭТУ не моделировались (речь идет о ЭТУ комбинированного производства СПГ, гелия и электроэнергии). Разработан эффективный в вычислительном плане метод, характеризующийся высокой точностью и быстродействием, основанным на двухэтапной одномерной минимизации функции Гиббса определения термодинамически равновесного состава многокомпонентных парожидкостных смесей. Разработанные модели элементов (аппаратов) ЭТУ получения СПГ и производства электроэнергии и установок в целом достаточно точно описывают рассматриваемые процессы тепло- и массообмена (сравнение проводилось с аппаратами, рассчитанными в специальной литературе) и позволяют вести расчет при любом составе и параметрах природного газа.

•S В работе применяется адаптированная модель конструкторского расчета теплообменников, которая хорошо совпадает с точной (нелинейной) моделью вблизи решения точной задачи оптимизации. Подход универсален и применим к любой модели, где ведутся итерационные расчеты с применением методов решения больших систем нелинейных уравнений.

S Результаты исследований ЭТУ комбинированного производства СПГ и электроэнергии показывают, что при принятых условиях функционирования (ценах на ПГ, электроэнергию, оборудование, заданной рентабельности), цены на СПГ на выходе из установки лежат в диапазоне 95-115 дол./т у.т.

•S Проведены оптимизационные технико-экономические исследования ЭТУ комбинированного производства СПГ и электроэнергии с выделением гелия, которые показали, что при принятых условиях функционирования ЭТУ цена гелия составляет 2,7 дол./м3.

Инсштокнч шшппкицч Л л Mint ни,; in СО РАН

S При рассмотрении эффективности технологий дальнего транспорта энергии природного газа были определены оптимальные расстояния транспортировки СПГ и СЖТ в зависимости от различного уровня затрат в звенья рассматриваемых технологических цепочек морского транспорта энергии природного газа. Было установлено, что СПГ может эффективно конкурировать с СЖТ вплоть до расстояний 7-14 тыс. км.

1. Ананьев Е.П. Атомные установки в энергетике — М.: Атомиз-дат, 1978.-192 с.

2. Андрющенко А.И., Аминов Р.З. Оптимизация режимов работы и параметров тепловых электростанций. М.: Высш. шк., 1983. - 225 с.

3. Антифеев В.Н. Моторное топливо транспорта XXI века. Экологические, сырьевые и технические аспекты. 2003. www.transgasindustry.com.

4. Балыбердина И.Т. Физические методы переработки и использования газа. -М.: Недра, 1998.-256 с.

5. Беляков В.П. Криогенная техника и технология.-М.: Энерго-атомиздат, 1982.-272с.

6. Бендукидзе Н. Первый в России завод по производству СПГ станет крупнейшим в мире// Нефть и газ. Аналитика //2007. http://www.neftegaz.ru/analit/comments.php?comms=0&id=1089&one=l

7. Берлин М.А., Гореченков В.Г., Волков Н.П. Переработка нефтяных и природных газов.-М.: Химия, 1981.-472 с.

8. Инспцут сис':м")1л.1'гь'Н!К1П1м Л.Л. МыиггьнпСО 1'ЛИ

9. Богданов С.В., Иванов О.П., Куприянова А.В. Свойства рабочих веществ, теплоносителей и материалов, используемых в холодильной технике. — JL: Изд-во Ленингр. ун-та, 1972. — 148с.

10. Богданов С.Н., Иванов О.П., Куприянова А.В. Холодильная техника. Свойства веществ: Справочник. Изд.З-е, перераб. и доп.-М.: Агропромиздат, 1985.-208с

11. Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский И.Ю. Основные процессы и аппараты химической технологии —М.: Химия, 1991.^196с.

12. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. М.: Химия, 1986.-556 с

13. Бродянский В.М., Семенов A.M. Термодинамические основы криогенной техники. -М.: Энергия, 1980.-448 с.

14. Булатов В.П. Методы погружения в задачах оптимизации. Методы оптимизации—Иркутск: СЭИ СО АН СССР, 1974.-c.3-68.

15. Быков А.В., Калнинь И.М., Канышев Г.А. и др. Анализ эффективности двухступенчатого дросселирования в схеме с одноступенчатым винтовым компрессором — М.: Холодильная техника, 1976, №6, с.10-14.

16. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. — М.: Наука, 1972.—720 с.

17. Виленский П.Л., Лившиц В.И., Смоляк С.А. Оценка эффективности инвестиционных проектов. Теория и практика: Учебно-практ. пособие. -М.: Дело, 2001. 832 с.

18. Виноградова О. Атлантический рынок СПГ: Великобритания // Нефтегазовая вертикаль. 2006. №3. — С.48-50.

19. Грезин А.К., Громов А.В., Мельникова Н.С. Использование сжиженного природного газа в качестве энергоносителя задача го

20. VlH<.iiii>-i-cncii:M-j(!UTi;iiiKiniM Л.Л.МьшпърьлСОРЛИсударственной важности // Компания ЭКИП—ГАЗ, 1999. http://www.ekip-gas.rU/lng/7/lngl.shtml.

21. Григорьев В.А., Крохин Ю.И. Тепло- и массообменные аппараты криогенной техники: Учебное пособие для вузов. — М.: Энерго-атомиздат, 1982.-312с.

22. Григорьев В.А., Павлов Ю.М., Аметистов Е.В. Кипение криогенных жидкостей. М.: Энергия, 1977.-289 с.

23. Доклады конференции "Перспективы развития и освоения топливно-энергетической базы Дальневосточного экономического района, углеводородных ресурсов шельфа морей Северо-Востока и Дальнего Востока Сибири". Санкт-Петербург: ВНИГРИ, 1998.-416 с.

24. Дытнерский Ю.И., Брыков В.П., Каграманов Г.Г. Мембранное разделение газов. — М., Химия, 1991. 344 с.

25. Загорученко В.А., Журавлев A.M. Теплофизические свойства газообразного и жидкого метана—М.: Изд-во стандартов, 1969. -С.55-69.

26. Иванов В.А., Крылов Г.В., Рафиков Л.Г. Эксплуатация энергетического оборудования газопроводов Западной Сибири. -М.: Недра, 1987.- 143с.

27. Изотов Н.И., Никифоров В.Н. Исследование технологий сжижения природного газа//Газовая промышленность.2005.№1.-С.67-68.

28. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. -М.: Энергоатомиздат, 1981.-416с.

29. Каганович Б.М., Филиппов С.П., Анциферов Е.Г. Эффективность энергетических технологий: термодинамика, экономика, прогнозы. — Новосибирск: Наука. Сиб.отд-ние, 1989.-256 с.1.l it I iii VT cut П si till I 'ш1ки11ч Л л МЕЛПГГЫВЧСОРЛН

30. Калафати Д.Д., Попалов В.В. Оптимизация теплообменников по эффективности теплообмена. — М.: Энергоатомиздат, 1986.-152 с.

31. Каневец Г.Е. Обобщенные методы расчёта теплообменников. — Киев: Наук. Думка, 1979. — 351 с.

32. Кантарджян СЛ., Еганян Г.К., Хуршудян А.К. Экономико-математическое моделирование химико-технологических систем.-JL: Химия, 1987.-160 с.

33. Караваев М.М., Мастеров А.П. Производство метанола. М.: Химия, 1971.- 160 с.

34. Караханов Э.А. Синтез-газ как альтернатива нефти. Часть И. Метанол и синтезы на его основе // Соросовский образовательный журнал. 1997. №12. С. 65-69.

35. Кафаров В. В., Мешалкин В. П., Гурьева Л. В. Оптимизация теплообменных процессов и систем. -М.: Энергоатомиздат, 1988. -192 с.

36. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии-М.:Химия, 1985.-448 с.

37. Кессель И.Б., Шурупов С.В., Гриценко А.И. и др. На димети-ловом эфире. Новая технология превращения природного газа в дизельное топливо (по материалам доклада CITOGIC'2000) // Нефтегазовая вертикаль. 2002. №9. www.ngv.ru.

38. Кириллов Н. СПГ — моторное топливо XXI века//Нефть. Газ. Промышленность-2007—№3 -С.31 -35.

39. Кириллов Н.Г. Концепция создания инфраструктуры производства сжиженного природного газа для городского автомобильного транспорта //Холодильная техника. 2002. - N 7. - С. 27-31.

40. Httt nii'>TOicii:\i"'Hi.piHiiit;iiHM Л A Me. inrmmCOl'An

41. Кириллов Н.Г. Машины Стирлинга для высокоэффективных и экологически чистых систем автономного энергоснабжения // Химическое и нефтегазовое машиностроение. — 2000. -N 12. — С. 21-24.

42. Кириллов Н.Г. Сжиженный природный газ как универсальное моторное топливо XXI века: технологии производства и системы долгосрочного хранения. М.: ИРЦ Газпром, 2002. — 64 с.

43. Клер A.M. , Деканова Н.П. , Скрипкин С.К. и др. Математическое моделирование и оптимизация в задачах оперативного управления тепловыми электростанциями. — Новосибирск: Наука, 1997.-120 с.

44. Клер A.M., Деканова Н.П., Тюрина Э.А. и др. Теплосиловые системы: Оптимизационные исследования. Новосибирск: Наука, 2005.-236 с.

45. Клер A.M., Деканова Н.П., Щеголева Т.П. и др. Методы оптимизации сложных теплоэнергетических установок— Новосибирск: Наука, 1993.-116 с.

46. Клер A.M., Маринченко А.Ю., Сушко С.Н. Оптимизация паротурбинного энергоблока угольной мини-ТЭЦ с учетом переменных графиков тепловых и электрических нагрузок// Теплофизика и аэромеханика. 2006.- Т. 13, №2. - С.303-314.

47. Клер A.M., Прусова Н.М., Тюрина Э.А. и др. Математическое моделирование и технико-экономические исследования энерготехнологических установок синтеза метанола // Изв. РАН. Энергетика. 1994. №3. С.129-137.

48. Клер A.M., Санеев Б.Г., Соколов А.Д. и др. Сравнительная эффективность различных видов дальнего транспорта энергетических ресурсов месторождений природного газа и угля // Регион: экономика и социология, 2002. № 1. - С. 118-125.

49. Hue un% г с ис п\ошт тышч Л А Мышгы тСОРАН

50. Клер A.M., Санеев Б.Г., Соколов А.Д., Тюрина Э.А. Оценка эффективности различных технологий дальнего транспорта энергии // Известия РАН. Энергетика, 2000. №2 - С. 36-43.

51. Клер A.M., Санеев Б.П., Соколов А.Д. и др. Дальний транспорт энергоносителей из восточных регионов России в страны СевероВосточной Азии // Перспективы энергетики. 2002. - Т. 6, № 1. - С. 67-84.

52. Клер A.M., Скрипкин С.К., Деканова Н.П. Автоматизация построения статических и динамических моделей теплоэнергетических установок //Изв. РАН Энергетика.-1996.-№3.-с.78-84.

53. Клер A.M., Тюрина Э.А. Математическое моделирование и технико-экономические исследования энерготехнологических установок синтеза метанола. — Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1998.-127 с.

54. Клименко А.П. Разделение природных углеводородных газов-Киев: Техника, 1974.-379 с.

55. Конторович А.Э., Коржубаев А.Г., Эдер Л.В. Сырьевая база и перспективы развития гелиевой промышленности России и мира// Минеральные ресурсы России. Экономика и менеджмент. 2006. №2. -С. 17-24.

56. Концепция освоения СПГ в качестве энергоносителя в отраслях хозяйства Российской Федерации (утверждена в 1998г. "Росавиакосмосом", Министерством топлива и энергетики РФ, ОАО «Газпром»)», 1998 http://www.transgasindustrv.com /gas/lng/1/lngl.shtml.

57. Коптюбенко Д. Нефть потекла на фондовую биржу. // Нефтега-зохимический портал республики Татарстан. Аналитика. //2005. http://neft.tatcenter.ru

58. Корешонков Н.А. Проблемы заправки газом авто- и речного транспорта //Сер. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. — 1995. — N 5-7. С. 16-20.

59. Костюк А.Г., Шерстюк А.Н. Газотурбинные установки. — М.: Высшая школа, 1979-254с.

60. Кроу А., Гамилец А., Хоффман Т. Математическое моделирование химических производств М.: Мир, 1973.-392 с.

61. HlKiiuvToi<ii\omwiniiuiHM Л Л Mf нлГЬПиСОРЛН

62. Крылов О.В. Ограниченность ресурсов как причина предстоящего кризиса // Вестник РАН. 2002. Том 70. №2. С. 136-146.

63. Лебедев К. Мировая торговля сжиженным природным газом. // Нефтегазохимический портал республики Татарстан. Аналитика. //2005. http://neft.tatcenter.ru

64. Лебедев К. Мировая торговля сжиженным природным газом. Специализированные обзоры института финансовых исследований. -www.itf.ru/bodY/memo/specials/280105 .htm .

65. Левенталь Г.Б., Попырин Л.С. Оптимизация теплоэнергетических установок. -М.: Энергия, 1970.-352 с.

66. Малышев Ю.Н., Зыков В.М. Будущее угольной промышленности//Уголь. 1997. №11.-С. 5-14.

67. Матафонов Д. Прогноз фрахтовых ставок // Атланта Капитал, 2005. www.nettrader/objfiles/bank/nomp.pdf.

68. Математическое моделирование и оптимизация сиситем тепло, водо-, нефте- и газоснабжения / А.П. Меренков, Е.В. Сеннова, С.В. Сумароков и др.; Отв. ред. А.П. Меренков. — Новосибирск: Наука, Сиб. издат. фирма РАН, 1992. 407 с.

69. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике.-М.: Наука, 1983.-456 с.

70. Методы расчета тепло физических свойств газов и жидкостей: Справочник.-М.: Химия, 1974.-248 с.

71. Методы расчета теплофизических свойств рабочих тел и теплоносителей при комплексной оптимизации теплоэнергетических установок—Иркутск: СЭИ СО АН СССР, 1978.-184 с

72. Миркин А.З., Усинын В.В. Трубопроводные системы: Справ, изд.—М.: Химия, 1991.-256 с.

73. Hi к ш rv г < ип i.\t "и им i.i l ки мм. JI V. Mr л! ш ы вл CO I'AH

74. Мировые цены //Справочно-информационный сб. «Цены и рынок». Книга 5 за 2006 г. -М.-2006.-214 с.

75. Николаев В.В., Бусыгина Н.В., Бусыгин И.Г. Основные процессы физической и физико-химической переработки газа. М.: Недра, 1998.-184 с.

76. Николаев В.В., Молчанов С.А., Каширская Е.О. Гелий: получение, ожижение, хранение, транспортирование, рынок сбыта. М.: ИРЦ Газпром, 1997.-52 с.

77. Ольховский Г.Г., Гончаров В.В. Основные технические направления и тенденции развития рынка газотурбинной и парогазовой техники (обзор) // Энергохозяйство за рубежом, 2007 №5. С.46-51.

78. Палагин А.А. Автоматизация проектирования тепловых схем турбоустановок.-Киев: Наук. Думка, 1983.-60 с.

79. Палагин А.А. Логически-числовая модель турбоустанов-ки//Проблемы машиностроения-1975—Вып.2-с. 103-106.

80. Палагин А.А., Ефимов А.В. Имитационный эксперимент на математических моделях турбоустановок.- Киев: Наук. Думка, 1986.-132 с

81. Попырин Л. С., Самусев В. И., Эпельштейн В. В. Автоматизация математического моделирования теплоэнергетических установок. М.: Наука, 1981.-236 с.

82. Прогноз цен до 2009 г. Мировые и внутренние цены // Справочно-информационный сб. «Цены и рынок». Книга 18 за 2006 г. М. -2006 г. 245 с.

83. Ривкин С.Л. Термодинамические свойства газов: Справочник — М. :Энергоатомиздат, 1987.-315с.

84. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие. Л.: Химия, 19823.-592 с.

85. Икс mis I ок ич-шпч> liiKiiHM Л \ Mi HHHUUCOI'AH

86. Розовский А.Я. Поедем на попутке? // Нефть России 2001. №5. htpp://press. lukoil.ru.

87. Рубинин П.Е., Дмитриев В.В. Свойства жидкого гелия// Природа. №12. 1997—С. 35-43.

88. Сейдж Б.Х. Термодинамика многокомпонентных смесей. М.: Недра, 1969.-С. 139-147.

89. Серова С.Л., Самохина Л.Л., Марьямов А.Н. Расчет термодинамических свойств хладагентов с помощью ЭВМ. — М.: Наука, 1977. С.87-94.

90. Сжиженный газ и нефтехимия. Обзор рынков сжиженного нефтяного газа и нефтехимии // Petroleum Argus, 2003. www.petroleumargus.ru.

91. Смирнова Т., Захаров С. Диметиловый эфир экологически чистое моторное топливо XXI века. Теория и практика внедрения ДМЭ на городском транспорте // Автогазозаправочный комплекс 2002. №3. htpp://agzk.boom.ru.

92. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения—М.: Энергия, 1986.-335 с.

93. Справочник по физико-техническим основам криогеники./ Под ред. М.П. Малкова. М.: Энергия, 1973. - 392 с.

94. Степанов В.В. Исследование технологий извлечения гелия из продуктов переработки природного газа//Системные исследования в энергетике.-Иркутск: ИСЭМ СО РАН ,2004(Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН, Вып.34).-С. 130-136

95. Степанов В.В. Исследование технологических установок извлечения гелия из природного газа и продуктов его переработки — Иркутск: ИСЭМ СО РАН ,2003 (Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН, Вып.33).-С. 120-126.

96. Hm inm cu( iiM'4itvmnM)»si Л л Мьчпггы».\С01'АН

97. Степанов В.В. Исследование установок получения сжиженного природного газа //Системные исследования в энергетике.-Иркутск: ИСЭМ СО РАН ,2005 (Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН, Вып.35).-С. 155-160.

98. Степанов В.В. Моделирование технологических установок извлечения гелия из природного газа и продуктов его переработка/Системные исследования в энергетике- Иркутск: ИСЭМ СО РАН ,2002.(Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН, Вып.32) .-С.135-143.

99. HIK ним окиM'Hiii I ничпш Л Л Vi шпь тСОРЛН

100. Степанов В.В. Сопоставление затрат энергии на извлечение гелия из природного газа и продувочного газа ЭТУ синтеза ИЖТ //Системные исследования в энергетике Иркутск: ИСЭМ СО РАН ,2001 (Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН, Вып.31) .-С. 133-140.

101. Степанов Г.А., Фаткина A.M., Лоханкина Л.К. Свойства сталей и сплавов для криогенной техники — М.: ГССД, 1976.-58 с.

102. Судо М.М. Нефть и горючие газы в современном мире М.: Недра, 1984.-360 с.

103. Татевский В.М. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов.-М.: Гостоптехиздат, 1960.-412с.

104. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник/ Под ред. В А Григорьева и В.М. Зорина.-М.:Энергия, 1982.-625 с.

105. Терентьев Г.А., Тюков В.М., Смаль Ф.В. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов — Химия, 1989. — 272 с.

106. Терминалы нефтяные и бумажные // Нефтетранспорт. 2004. Выпуск IV. №1-2. www.petroleumargus.ru

107. Техника низких температур / Под ред. Е.И. Микулина, И.В. Марфениной, A.M. Архарова-Энергия, 1975.-512 с.

108. Тимошилов В. Газ Востока России в ожидании судьбоносных решений.// Нефтегазовая вертикаль. №7. 2006. www.ngv.ru

109. Трубилов М.А., Арсеньев Г.В., Фролов В.В. и др. Паровые и газовые турбины: Учебник для вузов.-М.: Энергоатомиздат,1985-352с.

110. Усюкин И.П. Установки, машины и аппараты криогенной тех-ники.-М.: Пищевая промышленность, 1986.-343 с.

111. Фастовский В.Г., Петровский Ю.В. Криогенная техника-М.:Энергия,1974

112. Фастовский В.Г., Ровинский А.Е., Петровский Ю.В. Инертные газы.-М.: Атомиздат, 1972.-352с.

113. JlIK III fi I OiC IlM'dlH'li Н1К11ИМ Л A MLlililbl BVCO РЛ11

114. Чижухин B.H., Щербаков M.M., Фенько B.E. Комплекс технических средств обеспечения транспорта сжиженным природным газом в качестве моторного топлива /Материалы межд. конференции Таз в моторах", 1996. С. 32-33.

115. Шпильрайн Э.Э., Кессельман П.М. Основы теории теплофизи-ческих свойств веществ.-М.: Энергия, 1977.-С.35-57.

116. Шубенко-Шубин JI.A., Стоянов Ф.А. Автоматизированное проектирование лопаточных аппаратов тепловых турбин — Л.Машиностроение. Ленинградское отд-ние, 1984.-237 с.

117. F. Ortiz Update 2-BG Group wins Chile LNG plant big // Reuters, Feb. 15, 2006/ htpp://today.reuters.com

118. LPG World. News, prices and analysis // Petroleum Argus, 2003. www.petroleumargus.ru.

119. Utility Evaluation Of Advanced Nuclear Systems//EPRI Journal-1990-V.15, №4.-p.40-42