СПГ в сельскохозяйственном производстве

Ситуация, сложившаяся в сельскохозяйственном производстве из-за несовершенства технологий переработки зерна, картофеля, молока, мяса и другой продукции, связанных с энергопотреблением, необеспеченность села машинами и оборудованием современного технического уровня в совокупности с нарастающим дефицитом жидких моторных топлив приводит к значительным потерям и увеличению стоимости сельскохозяйственной продукции.

Для решения насущных задач сельскохозяйственного производства необходимо резко увеличить энерговооруженность села, что в определенной степени может быть решено за счет внедрения СПГ как моторного топлива и как энергоносителя.

Применение СПГ для использования во многих отраслях агропромышленного комплекса (АПК) в качестве энергоносителя имеет очевидные преимущества в силу ряда особенностей, и в первую очередь широких возможностей его применения относительно низкой стоимости, экологической чистоты, возможности и удобства перевозки.

Следует отметить социально-экономическую значимость использования СПГ в сельскохозяйственном производстве и машиностроении, что влечет за собой:

• возможность интенсификации сельскохозяйственного производства на объектах агропромышленного комплекса субъектов Российской Федерации, вовлечение в хозяйственную деятельность глубинных (отдаленных) территорий;
• улучшение качества жизни сельского населения, развитие инфраструктуры, сферы обслуживания;
• улучшение экологической обстановки;
• сокращение потребления в сельском хозяйстве дефицитных дорогостоящих моторных топлив;
• обеспечение постоянной занятости сельского населения, сокращение его оттока из регионов, содействие становлению фермерских хозяйств.

Работы по внедрению СПГ в сельхозпроизводство можно условно разделить на два основных этапа:

этап 1 (5—7 лет) — подготовка нормативной базы работы с СПГ, разработка конструкторской документации, изготовление и отработка экспериментальных и опытных образцов машин и оборудования для получения, хранения, транспортирования и выдачи СПГ и необходимого газопотребляющего оборудования в агропромышленном комплексе;

этап 2 — полномасштабное развертывание работ, включая проектные работы, изготовление серийных образцов, строительно-монтажные работы, эксплуатация и сервисное обслуживание.

На этапе 1 для проверки и отработки образцов новой техники и технологии в условиях реальной эксплуатации, а также для изучения и распространения полученного опыта указанные работы целесообразно развернуть в одной из областей России, где предлагается создать опытный район. Это позволит при минимальных затратах отработать методику перевода потребителей существующих видов топлива на новый энергоноситель — СПГ, оценить удобство и эффективность его применения.

В числе первоочередных задач должно быть проведение в опытном районе рекогносцировочных работ и маркетинговых исследований для получения необходимой информации об объемах потенциального спроса на СПГ, производственных и финансовых потребностях, выявления и согласования минимально необходимой номенклатуры образцов оборудования для производства, транспортировки, хранения, выдачи, потребления СПГ и определения необходимых объемов капитального строительства.

На этапе 2 (серийное производство и постоянная эксплуатация) предусматривается внедрение потребления СПГ в ряд сельскохозяйственных районов с использованием кредитов, инвестиций с постепенным переходом на режим самоокупаемости.

Комплексы получения, хранения и выдачи СПГ целесообразно располагать у магистральных газопроводов и снабжать им близлежащие территории.

Проведенный рядом организаций в 1990-х гг. анализ показывает, что для реализации программы обеспечения объектов агропромышленного комплекса европейской части Российской Федерации СПГ необходимо создать производственные установки для его получения, инфраструктуру снабжения им отдаленных регионов, а также оборудование, потребляющее СПГ.

Заинтересованность в реализации предложений по использованию СПГ в агропромышленном комплексе проявили Калужская, Рязанская, Тамбовская, Кировская, Ростовская и Самарская области.

Газовые сети, используемые потребителями на объектах народного хозяйства, подразделяются на сети низкого (меньше 0,005 МПа), среднего (0,005. .0,3 МПа) и высокого (0,3…1,2 МПа) давления Опыт показал, что наиболее экономичным вариантом газоснабжения сельских населенных пунктов (поселков) с 100. .150 домами усадебной застройки или 30—40 двухквартирными одноэтажными домами с плотностью населения до 40 чел./га является централизованная газовая система среднего давления с домовыми регуляторами давления газа.

СПГ как энергоноситель и полученный из него природный газ могут быть использованы для:

• теплоснабжения (производство пара и горячей воды) в котельных установках жилых и общественных зданий, а также предприятий бытового обслуживания Номенклатура этих установок достаточно широка и зависит от необходимой тепловой мощности;
• отопления помещений и снабжения населения горячей водой. Здесь могут быть применены автоматические газовые нагреватели типа АГВ-80, АГВ-120 и др.;
• электроснабжения отдаленных глубинных районов путем строительства как передвижных, так и стационарных газотурбинных электростанций, способных работать на двух видах топлива: газообразном, в том числе газифицированном из СПГ, и традиционном жидком топливе. При эксплуатации газотурбинной электростанции тепло отходящих газов может быть использовано для теплофикации близлежащих жилых массивов;
• улучшения санитарно-гигиенического уровня, культуры производства и повышения производительности печей в тепловых установках пищевой промышленности;
• сушки выращенных сельскохозяйственных продуктов, таких как семена масличных культур, табак, часть злаковых культур и других трав, фруктов, корнеплодов и др. Эти работы осуществляются в летний период, когда имеются резервы природного газа;
• копчения сельскохозяйственной продукции (рыбы, мяса, птицы), консервирования фруктов, овощей, мяса, птицы и рыбы, вяления продуктов;
• хранения и подготовки семенного материала, возделывания (огневая культивация), сбора, хранения и переработки картофеля;
• приготовления кормов, пастеризации, охлаждения и глубокой переработки молока и сыроварения в животноводстве. Природный газ может использоваться также для обогрева коровников, свинарников, птичников и других производственных помещений. Эффективным способом повышения санитарного состояния животноводческих комплексов является метод огневого обеззараживания поверхностей помещений и открытых площадей, широко применяемый в мировой ветеринарной практике.
• совершенствования технологических процессов производства сельскохозяйственных культур в растениеводстве, в том числе при:

1. выращивании культур в защищенном грунте тепличного хозяйства;
2. защите теплолюбивых растений от заморозков в открытом грунте;
3. огневой культивации почв и обработке растений для их защиты от сорняков, насекомых, бактерий-вредителей и др. Природный газ может быть использован при обжиге кирпича и керамики, при производстве железобетонных изделий, при строительстве и ремонте дорог, при сушке дерева в деревообрабатывающем производстве, при нагреве в гончарном и стеклодувном промыслах, в ремонтных мастерских и многих других производственных процессах, что позволит поднять их культуру и усовершенствовать технологию.

Суммарное годовое потребление природного газа для газификации удаленных населенных пунктов и нужд сельскохозяйственного производства, определенное в 1995—1998 гг., составляет около 33…35 млрд м3/год или около 25,0 млн т СПГ. Однако реализация программы газификации потребует значительных финансовых средств и материальных ресурсов.

С учетом природных, хозяйственных и других особенностей регионов Российской Федерации, подлежащих газификации на базе использования СПГ, а также разнообразия характеристик и размещения газопотребляющего оборудования предлагается определенная структура построения составных частей комплекса для хранения и выдачи СПГ потребителям. Основным ее принципом является создание типоразмерных рядов оборудования подвижных и стационарных средств, использование которых в различных комбинациях сможет обеспечить любую необходимую комплектацию оборудования газоснабжения как с учетом особенностей конкретного региона (области, района и т. п.), так и нужд конкретных потребителей газа.

В соответствии с этим для транспортирования СПГ предлагается применение подвижных цистерн-транспортировщиков, отличающихся как объемами перевозимого СПГ, так и типами транспортных средств, обеспечивающих его транспортировку по дорогам с различным покрытием.

В дальнейшем, очевидно, целесообразно рассмотреть также использование водного (речного) транспорта, который может оказаться более предпочтительным для некоторых регионов России.

Структура также предусматривает ряд стационарных хранилищ СПГ. В результате анализа хозяйственных и прежде всего сельскохозяйственных объектов, условий дорожной сети регионов, невозможности в ряде случаев доставки СПГ крупнотоннажными транспортировщиками непосредственно к потребителю помимо сети местных хранилищ требуется создание промежуточных хранилищ-накопителей СПГ и средств газификации. При этом на конечных пунктах газификации СПГ появится возможность использования холода, получаемого в процессе этой операции, на температурном уровне — (180…30)°С и выше. Потребителями холода могут быть местные хладокомбинаты для хранения скоропортящихся продуктов, производства искусственного льда и др.

Следует учитывать особенности конкретных регионов, связанных с сельскохозяйственным производством, которые обусловливают неравномерность расходования газа в течение года (например, на сушку зерна и другой сельхозпродукции), а также с сезонной проходимостью сельских дорог. Это определяет необходимость создания запасов СПГ в хранилищах-накопителях и выдачи из них СПГ потребителю по мере необходимости в течение сравнительно короткого времени.

Типоразмерный ряд местных хранилищ-газификаторов определяется из условий обеспечения газом достаточно широкого диапазона вероятных потребителей — от небольших фермерских хозяйств до крупных сельхозпредприятий и сельских населенных пунктов Распределение газифицированного природного газа и подача его к газопотребляющему оборудованию — в сельские дома, на фермы и другие сельскохозяйственные объекты — предлагается обеспечивать с помощью стационарной газопроводной сети, оборудуемой в соответствии с существующими нормативами и установленными параметрами и режимами работ, в пределах объекта (села, фермерского хозяйства и др.).

В связи с тем, что газификация сельских населенных пунктов и объектов сельскохозяйственного производства конкретного региона, в том числе на базе использования СПГ, предусматривает также перевод автотракторного парка этого региона на новый вид топлива- КПГ и СПГ, — должны быть созданы стационарные станции для заправки автотракторной техники, а также подвижных транспортировщиков, обеспечивающих заправку этой техники КПГ и СПГ непосредственно на местах их дислокации.

Предлагаемый комплекс транспортировки, хранения и газификации СПГ включает в себя:

• подвижные средства доставки СПГ от базовых хранилищ станций сжижения до хранилищ потребителя;
• подвижные средства доставки СПГ от хранилищ-накопителей до хранилищ потребителя;
• хранилища-накопители СПГ;
• стационарные станции заправки автотракторной техники;
• местные хранилища потребителя;
• местную сеть газопроводов потребителя;
• подвижные средства транспортировки и газификации СПГ в пределах района.

Учитывая меньшую плотность СПГ по сравнению с плотностью жидких кислорода и азота и, как следствие, неполное использование грузоподъемности применяемых для этих продуктов автомобильных шасси при перевозке СПГ, для серийного производства имеет смысл разработать специальные транспортировщики для СПГ. Это позволит сократить количество транспортировщиков, используя резервы ходовой части.

В результате проведенного анализа вероятных потребностей СПГ для различных регионов выяснилось, что целесообразно создание трех типоразмеров хранилищ-накопителей СПГ, отличающихся в основном количеством (объемом) хранящегося в них сжиженного газа.

Заполнение емкостей хранилищ обеспечивается из крупнотоннажных цистерн-транспортировщиков СПГ. При этом целесообразно хранилища типов 1 и 2 размещать вблизи имеющихся железнодорожных пулей, что позволит более эффективно производить их заполнение СПГ, используя помимо автомобильных железнодорожные цистерны.

Выдача СПГ из хранилищ-накопителей для доставки в местные хранилища потребителей производится в автомобильные цистерны-транспортировщики с объемом емкостей 25,0; 8,0 и 3,2 м3.

Для заправки автотракторной техники как КПГ, так и СПГ в полевых условиях необходимо создание передвижных автомобильных заправочных станций, а также стационарных станций заправки средней мощности вблизи мест эксплуатации, рассчитанных на заправку 3—6 автомашин или тракторов одновременно. Из таких хранилищ может осуществляться также снабжение коммунально-бытовых потребителей природным газом, получаемым путем газификации СПГ и подачи его в стационарную газопроводную сеть потребителей.

Для газификации отдаленных регионов Российской Федерации, исходя из ориентировочной годовой потребности в 25 млн т СПГ, необходимо создание большого количества комплексов производства, транспортировки, хранения СПГ и вьщачи потребителю природного газа. Проведенный предварительный анализ возможности реализации такой программы показал, что потребуется создание около 350 комплексов производства СПГ производительностью до 72 ООО т/г. каждый, а также создание адекватного количества комплексов транспортировки и хранения продукта. Их строительство потребует значительных капитальных затрат, исчисляемых многомиллиардными вложениями. Поэтому реализацию программы, как указывалось ранее, следует начинать с одного-двух опытных регионов, в каждом из которых должны быть установлены конкретные потребители. Более подробно вопросы газификации сельскохозяйственного производства изложены в работе.

В настоящее время в ОЛО «Автогаз» разработан и находится в стадии изготовления комплекс по производству СПГ на газораспределительных станциях ГРС Тамбовской области производительностью 1000 кг/ч (12 млн м3 газа в год), хранению, транспортировке и газификации СПГ для его использования в качестве моторного топлива для снабжения газом удаленных от магистральных трубопроводов населенных пунктов, а также для промышленных предприятий в качестве альтернативы топочному мазуту.

На стадии разработки находятся:

• ожижитель природного газа на ГРС с использованием перепада давлений в магистральном трубопроводе и распределительной сетью с детандером;
• изотермический резервуар для хранения СПГ объемом 25 м3 с «безвакуумной» изоляцией;
• газификатор высокого давления с насосом фирмы GRYOMEC для регазификации СПГ и закачки газом высокого давления (20 МПа) баллонов потребителя;
• бортовая тракторная топливная система (газовая от баллонов). Создаваемый комплекс обеспечивает конкурентоспособность.

Газификаторы GRYOMEC возможно заказать экспресс-доставкой в том числе из США. Именно газификаторы этой марки особенно ценятся специалистами-установщиками. Перевозку груза из сша вы можете заказать в компании Аргус-Шиппинг, которая присутствует на рынке доствки грузов уже достаточно долгое время и положительно себя зарекомендовала.

СПГ на рынке моторных топлив капитальные затраты на создание инфраструктуры комплекса оцениваются в 40 млн руб., себестоимость СПГ у производителя при отгрузке 1,24руб./м3, у потребителя (бак трактора) — 4,1 руб./м3 (в ценах 2004 г.).

Существенное снижение стоимости здесь может быть достигнуто за счет хранения СПГ в баках потребителя (трактор, комбайн, автомобиль) и газификации его непосредственно перед подачей в камеры сгорания двигателей (исключаются агрегат газификации высокого давления и тяжелые баллоны газообразного горючего давлением 20 МПа на борту транспортного средства).

В настоящее время начато внедрение КПГ в сельскохозяйственное машиностроение в Ставропольском крае, в Саратовской, Пензенской, Свердловской областях. Разработана документация на переоборудование тракторов К-701, К-701А, Т-150К, ДТ-75, МТЗ-80/82, J1T3-55 на газодизельный режим с размещением на них баллонов с КПГ под давлением 20 кПа. При использовании в сельскохозяйственных машинах баков с СПГ (взамен баллонов) можно не только снизить грузоподъемность трактора, но и отказаться от дорогих агрегатов газификации СПГ высокого давления, необходимых для закачки баллонов.

Следует отметить, что в настоящее время ОАО «НПО Гелиймаш» производит перевод колесного трактора МТЗ-82 на работу по газодизельному режиму с использованием на его борту криобаков с СПГ.