На сегодняшний день в России основным средством регулирования и резервирования газоснабжения являются подземные хранилища газа (ПХГ), обеспечивающие покрытие сезонной неравномерности газопотребления. Однако они недостаточно эффективны для регулирования «пиковых» нагрузок газопотребления, вызванных резкими похолоданиями или авариями в газотранспортной системе.
В отличие от сезонной неравномерности газопотребления «пиковые» нагрузки характеризуются малой продолжительностью периода (200…300 ч/г.), но повышенной амплитудой потребления газа. Покрытие таких нагрузок с помощью ПХГ представляет значительную сложность из-за технологических ограничений по объему отбираемого из хранилищ газа. В тех случаях, когда коллекторские свойства пласта позволяют эксплуатировать ПХГ в «рывковом» режиме, для реализации этой возможности требуется существенное (в 2—3 раза) увеличение числа эксплуатационных скважин и расширение сети отводящих газопроводов для подачи дополнительного количества газа потребителю.
Путем использования и ПХГ можно обеспечить оптимальную схему регулирования и резервирования газоснабжения в соответствии с потребностями региона. При этом будут учтены покрытия сезонных колебаний газопотребления при минимальных затратах. Таким способом создается технологически необходимое звено регулирования и резервирования потребности региона в газе.
Анализ данных показывает, что период «пикового» газопотребления колеблется от 10 до 20 сут. Покрытие дефицита топлива в это время можно эффективно осуществить за счет использования комплексов с хранением сжиженного газа в изотермических хранилищах.
При решении вопроса о выборе мощности установок сжижения газа в составе комплексов для обеспечения покрытия «пиковой» неравномерности газопотребления исходят из годовых потребностей газа, производительности установок сжижения, а также из объемов, разработанных российскими организациями изотермических хранилищ СПГ. В таблице приведены данные по состоянию на 2000 г., однако общая тенденция к настоящему времени вряд ли изменилась.
Характерной особенностью комплексов СПГ, используемых в системах регулирования и резервирования газоснабжения, является неравномерность загрузки оборудования в течение года. Продолжительность работы установки сжижения за этот период принималась равной 330 сут (один месяц установка должна находиться на профилактическом ремонте). В свободное от работы на покрытие «пиковых» нагрузок время установка для получения СПГ должна использоваться для выработки сжиженного газа как моторного топлива. Распределение объемов суточного производства СПГ для его резервирования как моторного топлива должно производиться из условия первоочередности создания необходимого запаса СПГ к началу сезона максимального газопотребления, т. е к зимнему периоду.
Объем хранилищ СПГ, производимого для использования в качестве моторного топлива, должен определяться с учетом его постоянного потребления и приниматься равным не менее трех объемов суточной производительности установки сжижения газа Для выдачи природного газа потребителям в составе комплексов СПГ предусматриваются насосные станции и установки для газификации сжиженного газа.
Основными требованиями, предъявляемыми к установкам газификации, являются:
- достаточная производительность для удовлетворения «пикового» спроса на газ в короткий промежуток времени;
- малая инерционность, высокая степень готовности к пуску;
- возможность экономического регулирования производительности в широком диапазоне;
- небольшие капитальные вложения;
- высокая надежность;
- разработка Декларации промышленной безопасности.
В настоящее время в мировой практике применяются различные способы газификации СПГ с использованием:
- промежуточных теплоносителей;
- погружных горелок;
- обогрева продуктами сгорания природного газа;
- радиационного теплообмена;
- водяного орошения;
- систем утилизации холода испаряемого СПГ;
- теплообмена с окружающей атмосферой.
Холодные газификаторы жидкого водорода, кислорода, азота и аргона различных типов эксплуатируются в криогенной технике с начала 1980-х гг.. Они практически без доработок могут использоваться и для газификации СПГ.
В настоящее время это самые эффективные испарители, изготавливаемые отечественной промышленностью. В качестве теплоносителя при испарении криогенных жидкостей в них используется атмосферный воздух, в связи с чем принудительного подвода тепловой энергии не требуется.