Системы электрообогрева ГК «ССТ» для комплекса очистных сооружений «Биосфера» Московского нефтеперерабатывающего завода
Московский нефтеперерабатывающий завод (МНПЗ) является крупнейшим НПЗ в России по объемам переработки. Предприятие обеспечивает более трети рынка топлива столичного региона, снабжая в том числе московский авиаузел.
Отмечая в этом году свое
Одна из ключевых задач модернизации — улучшение экологических показателей завода в Капотне. Первые — и немалые — успехи уже есть: благодаря реализованным мероприятиям МНПЗ на 50 % снизил воздействие производства на окружающую среду, а поступление загрязняющих веществ в атмосферу уменьшилось на 36 %.
Основные характеристики московского НПЗ:
- Объем переработки — 11 млн тонн нефти в год
- Глубина переработки — 75,8 %
- Производство топлива Евро-5 — 100 %
- Технологических объектов — более 30.
Большой вклад в улучшение экологических показателей внесло строительство уникального комплекса биологических очистных сооружений «Биосфера».
Комплекс очистных сооружений «Биосфера» состоит из блока двухступенчатой флотации (где происходит разделение мелких твердых частиц в водном растворе), мембранного биофильтра, системы обратного осмоса (где происходит очистка от примесей на молекулярном уровне), угольных фильтров, а также центрифуг обезвоживания активного ила и нефтешлама.
Комплекс «Биосфера» не имеет аналогов в России: впервые в нашей стране для очистки производственных сточных вод здесь применяется мембранный биореактор. Во всем мире не более двух тысяч предприятий используют данную технологию. Она является дорогостоящей, но при этом признана самой эффективной.
Удаление загрязняющих веществ в мембранном биореакторе происходит с помощью активного ила. Активный ил представляет собой совокупность микроорганизмов, которые в качестве питательной среды используют продукты нефтепереработки, азот и другие вредные вещества. Множество микроорганизмов, составляющих активный ил биологических очистных сооружений, поглощают загрязняющие вещества. Далее под воздействием ферментов происходят биохимические реакции, в результате которых образуются новые частицы активного ила и другие безвредные вещества.
Для обеспечения непрерывности процесса в течении круглого года важно обеспечить защиту от замерзания биореактора и всего комплекса, а для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов требуется поддержание определенной температуры в резервуарах, блоках и трубопроводах.
Решить данную задачу удалось с помощью системы обогрева на основе электрических нагревательных кабелей.
Подрядчиком по проектированию, поставке, монтажу и пуско-наладке систем электрообогрева на основе тендера, проведенного компанией «Газпромнефть — МНПЗ», стала инжиниринговая компания «ССТэнергомонтаж».
На первом этапе заказчик детально изучил все полученные технические предложения, а также данные об организациях-участниках (сертификаты, бухгалтерскую отчетность — итого более 20 пунктов). Техническая часть включала проработку электрических схем в общем виде, подготовку полной спецификации, а также чертежей шкафов управления.
Среди специфических требований, предъявленных заказчиком, была возможность потенциального подрядчика поставить шкафы с выдвижными (выкатными) модулями. Данный вид оборудования изготавливается ограниченным числом производителей и применяется на объектах с высокими запросами к обеспечению непрерывности работы оборудования. Компания «ССТэнергомонтаж» выполнила это требование, а также учла пожелания заказчика по секционированию шкафов управления, которое заключалось в ограничении числа отходящих линий от каждого шкафа.
Среди обогреваемых объектов комплекса «Биосфера» три основных типа: трубопроводы, резервуары и открытые площадки. Трубопроводные системы — это целая сеть взаимосвязанных труб диаметром от 10 до 500 мм. Некоторое представление о трубопроводных системах дают рис. 2 и 3.
 |
 |
Размещение нагревательных кабелей на обогреваемых вертикальных резервуарах показано на рис. 4. На рис. 5 представлены схемы размещения нагревательных кабелей на резервуаре с плоскими стенками, для чего были разработаны и применены специальные системы крепления нагревательных кабелей. Отработанные в ГК «ССТ» методы расчета систем обогрева резервуаров позволяют минимизировать расход нагревательных кабелей и мощность систем обогрева. Всего системами обогрева оснащены более 5 км трубопроводов, и около 10 резервуаров.
Условия безопасной работы для обслуживающего персонала обеспечивают противообледенительные системы обогрева открытых площадок. Пример такой системы приведен на рис. 6.
Достаточно глубокая проработка построения систем электрообогрева и наличие складских запасов позволили еще на стадии тендера осуществить первую поставку продукции ГК «ССТ» на МПНЗ всего через неделю после заключения контракта. Еще через неделю прибыли первые монтажники. Нагревательные системы монтировались максимально оперативно, учитывая поставленные заказчиком сроки.
Самым сложным моментом для команды «ССТэнергомонтаж» оказалось согласование проекта. В процессе участвовал не только заказчик, но и представители компании-конкурента, которая ранее была единственным поставщиком систем электрообогрева для МНПЗ. Благодаря накопленному опыту и квалификации сотрудников «ССТэнергомонтаж» смогла предложить решения, которые устроили все заинтересованные стороны. Кроме того, предоставление программы с открытым кодом для АСУ позволили компании «Газпром» оптимизировать сервисную модель по обслуживанию систем электрообогрева.
Интересной задачей для проектировщиков и теплотехников «ССТэнергомонтаж» стал обогрев уникальных по своей конструкции флотационных установок. Для теплового расчета в программе «Тепломаг» потребовалось построение сложной модели.
В общей сложности длина поставленных нагревательных кабелей составила 24,7 км в системах общей номинальной мощностью 750 кВт. Обогрев получили трубопроводы диаметром от 10 до 500 мм, вертикальные стальные резервуары объемом от 100 до 1000 м3, полы технологических площадок, импульсные линии, контрольно-измерительные приборы. На монтаже и пуско-наладке систем обогрева работало до 40 монтажников.
В качестве нагревательного элемента разветвленных трубопроводов и резервуаров применены саморегулирующиеся нагревательные кабели серии НТР с оболочками, как из термопластичного эластомера, так и фторполимера. Данные кабели одобрены для использования как в безопасных и во взрывоопасных зонах. Полный цикл серийного производства подобных кабелей впервые в России налажен на предприятиях Группы компаний «Специальные системы и технологии».
Кабели НТР не перегорают и не перегреваются даже при самопересечении за счет того, что тепловыделение кабелей изменяется в ответ на изменение температуры обогреваемого объекта и окружающей среды, что позволяет оптимизировать расход электроэнергии.
Для обогрева трубопровода длиной 1 км для транспортировки очистных вод к комплексу «Биосфера» применялся электрический нагревательный кабель постоянной мощности LLS. Он представляет собой конструкцию из трех параллельных нагревательных жил с изоляцией из кремнийорганической резины. Кабель имеет экран в виде оплетки из медной луженой проволоки. Благодаря изоляции и оболочке из кремнийорганической резины кабель сохраняет свои электрические и механические свойства в широком диапазоне температур. Преимуществом применения LLS является возможность подачи питания на систему обогрева длинной трубы только из одной точки, без промежуточных коробок питания.
Особого упоминания заслуживает автоматизированная система управления электрообогревом (АСУЭ), которая позволила обеспечить заказчику максимальное удобство управления и регулирования температур. Московский нефтеперерабатывающий завод стал первым для «ССТэнергомонтаж» опытом применения волоконно-оптической линии связи для обмена данными между шкафами управления, а также первым объектом, на котором компания установила систему диспетчеризации с автоматизированным рабочим местом оператора (АРМ-оператора). Также в ходе проекта был внедрен ряд нестандартных решений на уровне шкафов управления.
Регулятор РТМ-2000 устанавливается в шкаф управления (ШУ) системой обогрева и содержит всю необходимую пускозащитную автоматику и цепи индикации состояния работы системы обогрева (рис.7).
АСУЭ комплекса очистных сооружений «Биосфера» МНПЗ включает 100 шкафов управления, все они — уличного исполнения. Компания «ССТэнергомонтаж» поставила на объект 12 сборок, в каждую из которых входило от 3 до 15 шкафов управления. Сборки состоят из основного шкафа, в котором размещается контролер управления (программируемый логистический контролер — ПЛК), и силовые сборки, оснащенных модулем ввода-вывода. ПЛК по волоконно-оптической линии связан с 13-м шкафом управления, который консолидирует все данные и передает их на верхний уровень.
Схема АСУЭ комплекса «Биосфера» предусматривает систему защиты от зависания ПЛК и от потери связи между модулем ввода- вывода и контролером (связанными по интерфейсу RS-485, в системе реализован протокол передачи данных Modbus RTU). Каждый модуль дискретного вывода отслеживает зависание контролера и отсутствие связи с ним. При потере связи модуль переходит в режим ручного управления: запускает алгоритм поэтапного включения обогрева. Данная система защиты применена впервые на МНПЗ по требованию заказчика.
В данном проекте на панели оператора (13-й шкаф управления) установлена сенсорная панель диагональю 10 дюймов. Ее преимущество в том, что она позволяет из одной точки управлять состоянием каждого шкафа и получить широчайший спектр информации: значения температур, токов нагрузки, напряжение питающей сети, энергопотребление, сигналы об аварийных ситуациях и многие другие показатели. Для каждой подсистемы обогрева, а это порядка 350 линий, был разработан отдельный экран для управления ее основными параметрами. По требованию заказчика отдел АСУ «ССТэнергомонтаж» добавил в систему возможность корректирования коэффициента мощности для каждой линии обогрева при изменении технологического процесса.
Централизованный контроль за работой систем электрообогрева комплекса «Биосфера» осуществляется через АРМ-оператора, который представляет собой отдельно оборудованное рабочее место с экраном диагональю 40 дюймов. Вместо табличного представления данных о системе, на панель АРМ-оператора выводится мнемосхема комплекса, на которую наложены шкафы управления, линии связи и другие элементы. Такой формат позволяет оперативно определить, на каком участке возникла неисправность, и незамедлительно направить для ее устранения дежурный персонал.
Для АРМ-оператора МПНЗ «ССТэнергомонтаж» в кратчайшие сроки разработал специальное программное обеспечение. Работа выполнена в сентябре 2017 года.
В проекте участвовали сотрудники отдела АСУ ТП компании: 4 проектировщика и 2 программиста. Они отмечают, что самым сложным и одновременно интересным этапом была разработка системы верхнего уровня. Команде удалось учесть пожелания заказчика и недочеты существующих АСУЭ.
Выполнение такого сложного знакового проекта, как комплекс «Биосфера», в очередной раз стало доказательством способности и готовности инжиниринговой компании «ССТэнергомонтаж» выполнять работы в сжатые сроки на самом высоком уровне.
Сдача объекта состоялась осенью 2017 года в присутствии мэра столицы Сергея Собянина. Инвестиции в этот проект составили свыше 9 млрд рублей. И хотя с момента запуска главной установки комплекса прошло совсем немного времени, «Биосфера» уже успела получить высокую оценку экспертов, став лауреатом международной экологической премии «Ecoworld-2017».
