В статье затронута актуальная проблема использования вторичных энергоресурсов в системе транспорта и распределения природного газа. Избыточное давление газа как основной компонент вторичных энергоресурсов по технологическим процессам практически не используется на газораспределительных станциях (ГРС), где применяются дроссельные устройства. Предложение использовать избыточное давление газа в турбодетандерах как на ГРС, так и на компрессорных станциях магистральных газопроводов до сих пор не нашло широкого применения. Перспектива замены дроссельных устройств турбодетандерными установками (ТДУ) будет определяться энергетической и экономической эффективностью. Объектом исследования является система, в которой происходит снижение давления природного газа с обязательным подогревом для предотвращения гидратообразования. При дросселировании происходят только затраты энергии на сжигание части газа для подогрева основного потока. В ТДУ осуществляется полезная работа, но также требуется сжигание большего количества газа. Энергетическая эффективность работы турбодетандера определялась в результате термодинамических расчетов изобарного нагрева и последующего дроссельного и адиабатного расширения. Расчеты свидетельствуют об отрицательном балансе энергии в случае использования турбодетандеров для выработки электроэнергии на собственные нужды применительно к подогреву газа на ГРС. Замена редуцирующих устройств ГРС на турбодетандеры энергетически малоэффективна. Однако сам факт, что при выработке электроэнергии на ГРС системой «подогреватель - турбодетандер» КПД такой системы значительно выше коэффициента полезного действия современных газотурбинных установок, предполагает поиски других вариантов использования ТДУ. Показано, что перспективным вариантом использования ТДУ является выработка энергии при двухступенчатом расширении раза с промежуточным подогревом за счет посторонних источников или теплоты газа перед ГРС.

The article describes an actual problem of using of secondary energy resources in the system of transport and distribution of natural gas. An excessive gas pressure as the main component of secondary energy resources in technological processes is almost never used at gas-distributing stations (GDS), where the throttling devices are used. The suggestion of using a gas overpressure in turboexpanders both at GCU and at compressor stations of trunk gas pipelines is still not found a wide application. The opportunity of replacing turbo-expander devices (TED) instead of the throttle devices units will be determined by the energy and economic efficiency. The research object is the system in which the natural gas pressure reduction occurs with a mandatory heating to prevent a hydrate formation. While throttling there are only the expenses of burning a part of gas to heat a main thread. In TED a useful work is performed, but a burning of great amounts of gas is also required. The energy efficiency of the turboexpander was determined by thermodynamic calculations of isobaric heating and subsequent throttle and adiabatic extension. The calculations show a negative energy balance in the case of turbo expanders using to generate electricity for their own needs in relation to the gas heating at GDS. The substitution of reducing GDS devices for turbo expanders is energy-inefficient. However, the fact that the electricity producing on the GDS by the system «heater - turboexpander» the efficiency of a such system is much higher than the efficiency of modern gas turbines, means the search for other options for the use of TED. It is shown that a promising TED usage is an energy production in two-stage extension with the middle heating due to outside sources or heating of the gas before the GDS.