SZINTETIKUS GÁZ BETÁPLÁLÁSA FÖLDGÁZELOSZTÓ RENDSZEREKBE A HIDRAULIKAI SZIMULÁCIÓ FONTOSSÁGA

Átírás

1 TDK 2011 SZINTETIKUS GÁZ BETÁPLÁLÁSA FÖLDGÁZELOSZTÓ RENDSZEREKBE A HIDRAULIKAI SZIMULÁCIÓ FONTOSSÁGA Készítette: Hajdú Gergely Témavezető: Horánszky Beáta

2 Az alapprobléma A cég által közölt információk: 6600 (n)m 3 /h évi 8040 órában A létesítendő üzem telephelyének helyrajzi száma kérik a legközelebbi felcsatlakozási helyet valamint a betáplálandó gázzal szemben támasztott fizikai és kémiai követelményeket A probléma: Nem adták meg a betáplálni kívánt gáz összetételét ( szintetikus metán ) Az ajánlatkérés nem felel meg a 19/2009 (I.30.) Korm. rendelet 67. (2) bekezdésében foglaltaknak

3 Két lehetőség A rendelkezésre álló információk alapján a következő két lehetőség merült fel a betáplálni kívánt gáz összetételét illetően Szintetikus Földgáz (SNG) és földgáz keverékéből előállított csúcsletörő gáz (PSG) Nagy tisztaságú biogáz (biometán)

4 SNG és PSG SNG PB vagy tiszta propán és levegő megfelelő arányú keveréke Ajánlott keverési arány 61,7%(propán) 38,3% (levegő) relatív sűrűsége nagyobb mint 1 esetleges problémát jelenthet a szénhidrogén kondenzáció (4 C-on 7,83 bar tól léphet fel az ajánlott keverési arány mellett)

5 SNG és PSG PSG SNG és földgáz megfelelő arányú keveréke Ajánlott keverési arány 60% (földgáz) -40% (SNG) relatív sűrűsége már kisebb mint 1 Szénhidrogén kondenzációra 4 C-on 20,15 bar nyomáson lehet számítania fenti keverési arány mellett Alkalmas az elosztóhálózatba történő betáplálásra

6 SNG és PSG SNG keveredési mintapélda Propán Levegő SNG Komponenesek mól % mól % mól % Metán 0,00 % 0,00 % 0,00 % Etán 0,50 % 0,00 % 0,30 % Propán 97,00 % 0,00 % 58,08 % i-bután 2,00 % 0,00 % 1,20 % n-bután 0,50 % 0,00 % 0,30 % Szén-dioxid 0,00 % 0,03 % 0,01 % Nitrogén 0,00 % 78,09 % 31,33 % Oxigén 0,00 % 20,95 % 8,41 % Argon 0,00 % 0,93 % 0,37 % 100,00 % 100,00 % 100,00 % Keverési arány 61,7 % 38,3 % Moláris tömeg kg/kgmól 44,38 28,96 38,19 Relatív sűrűség 1,53 1,00 1,32 Alsó hőérték (fűtőérték) MJ/m 3 88,92 0,00 53,24 Felső hőérték (égéshő) MJ/m 3 96,57 0,00 57,82 Wobbe-szám MJ/m 3 78,02 0,00 50,35 Földgáz és SNG keverési fázis számítási eredményei NG SNG PSG Komponenesek mól % mól % mól % Metán 97,86% 0,00% 58,72% Etán 0,86% 0,30% 0,64% PropánA 0,27% 58,08% 23,39% i-bután 0,09% 1,20% 0,53% n-bután 0,01% 0,30% 0,13% Szén-dioxid 0,10% 0,01% 0,06% Nitrogén 0,81% 31,33% 13,02% Oxigén 0,00% 8,41% 3,36% Argon 0,00% 0,37% 0,15% 100,00% 100,00% 100,00% Keverési arány 60% 40% Napi gázáram m 3 /d Moláris tömeg kg/kgmól 16,41 38,19 25,12 Relatív sűrűség 0,57 1,32 0,87 Alsó hőérték (fűtőérték) MJ/m 3 34,17 53,24 41,87 Felső hőérték (égéshő) MJ/m 3 37,90 57,82 45,87 Wobbe-szám MJ/m 3 50,35 50,35 49,25 Forrás: Dr. Magyari D., Dr. Tihanyi L. és Budaváriné M. R.: Szintetikus gázok felhasználásának lehetőségei a csúcsgazdálkodásban

7 Biogáz (biometán) A biogáz előállítása: Alapanyagként bármely a metántermelő baktériumcsoportok által könnyen bontható szerves anyag alkalmas. A biogázokat általában nedves technológiákkal légköri nyomáson fejlesztik A hazai biogázgyártásban főleg az alábbi három forrásból származó alapanyagok valamelyikét használják: a mezőgazdaságból származóak: almos- és hígtrágya, kukorica és fűszilázs, zöld növényi hulladékok, répa és burgonya, gabonafélék és melléktermékeik, az ocsú, a szalma és a széna; az élelmiszeriparból származóak: konyhai maradékok, tejsavó, sütési zsiradékok, repce és napraforgó pogácsa, törköly, konzervipari hulladékok, vágóhídi hulladékok; egyéb szervesanyag tartalmú anyagok: depóniagáz, szennyvíziszap, állati tetemek, növényi szerves hulladékok.

8 Biogáz (biometán) A biogáz tulajdonságai: Az előállítás technológiájától függően változó, de a földgázénál minden esetben alacsonyabb metántartalom Alacsony fűtőérték és Wobbe-szám Nagy mennyiségben tartalmaz inert (N 2, CO 2 ) és egyéb gázokat (ammónia, kénhidrogének ) valamint vízgőzt amelyek a felhasználás során gondot jelenthetnek Az elosztói hálózatba ilyen formában nem táplálható be

9 Biogáz (biometán) Nagy tisztaságú biogáz (biometán) Előállításához a nyers biogáznak többlépcsős tisztítási folyamaton kell keresztülmennie A megfelelő tisztaság és metántartalom elérése után megfelel a földgázzal szemben támasztott minőségi követelményeknek, ekkor H minőségű gázként használható fel Ebben a formában teljes értékű cseregázként betáplálható a földgázhálózatba

10 Biogáz (biometán) A tisztított biogáz (biometán) és a földgáz összetételének összehasonlítása Komponens Nyers biogáz Tisztított biogáz (biometán) Közszolgáltatású földgáz Metán (CH 4 ) tf% > 97 tf% > 95 tf% Hidrogén (H 2 ) nyomokban < 0,1 tf% < 5 tf% Széndioxid (CO 2 ) tf% < 1 tf% < 6 tf% Nitrogén (N 2 ) < 2 tf% < 2 tf% < 2tf% Oxigén (O 2 ) < 0,5 tf% < 0,5 tf% < 0,1 tf% Kénhidrogén (H 2 S) < 500 ppm < 1 mg/m 3 Sziloxánok (SiOx) < 100 ppm < 1 mg/m 3 Szénhidrogének (C x H x ) < 500 ppm < 10 mg/m 3 Vízgőz telített < 33 mg/m 3 Felső hőérték (égéshő) (kw/m 3 ) 6...7,5 kw/m 3 max 11 kw/m 3 10,7 13,1 kw/m 3 Wobbe-szám (kw/m 3 ) 6 10 kw/m 3 ~ 15 kw/m 3 10,5 15,7 kw/m 3 Forrás: Rajner János (2009:Biogáztüzelés lehetősége háztartási gázkészülékekben Info-Prod Műszaki Kiadványok, Biogáz előállítás és felhasználás I.évfolyam 183.szám o.

11 A szimuláció lépései 1. Vezetékhosszak és csomópontok koordinátáinak exportálása a DETER-ből és importálása a CARPATHE-ba 2. Utcalista lekérdezése az SAP rendszerből majd feltöltése a CARPATHE-ba 3. Gázátadó állomások és körzeti nyomásszabályzók felhelyezése a hálózatra, majd ezek jellemző műszaki paramétereinek megadása 4. Vezetékek jellemző műszaki paramétereinek megadása 5. Nagyfogyasztók felhelyezése a hálózatra 6. A terhelés ráhelyezése a hálózatra az SAP rendszerből lekérdezett fogyasztási adatok alapján (2%, 50%) 7. A szimulációk futtatása

12

13 Betáplálás középnyomásba

14 Az első megoldás eredményei viszonylag nagy vezetéképítési költségek (1887 m vezetéképítés és bővítés szükséges) Az üzem teljes kapacitásának csak a felét használja ki DN 200-as átmérőjű vezeték építése esetén a rendszerben megvan a potenciál egy esetlegesen megnövekedett gázigény kielégítéséhez Kiváltja a Béke TSz. és az Üveggyári körzeti nyomásszabályzó állomásokat A gázáramok különböző vezetékátmérők és külső hőmérséklet esetén (az értékek (n)m3/h-ban értendők) PE vezeték tipusa nincs körzeti nyom. Szabályzó állomás kikapcsolva 3 bar Üveggyári út II., Béke TSZ körzeti nyomásszabályzó állomások kikapcsolva -12 C -20 C -12 C -20 C PE 80 DN 160 SDR 17,6 531,73 610, , ,76 PE 80 DN 200 SDR 17,6 552,18 792, , ,95

15 Betáplálás nagyközépnyomásba

16 A második megoldás eredményei Kettős biztonságot biztosít Kiválthatja az Orosháza I.-es átadót Az előző megoldáshoz képest lényegesen nagyobb kihasználtságot tesz lehetővé A vezetéklétesítési költségek elhanyagolhatóak Ez a megoldás sem használja ki az üzem kapacitásának 100%-át A gázáramok különböző nyomásfokozatok,vezetékátmérők és külső hőmérsékletek esetén (az értékek (n)m 3 /h-ban értendők) nincs átadó kikapcsolvva 6 bar Orosháza I.átadó kikapcsolva -12 C -20 C -12 C -20 C PE 80 DN 160 SDR , , ,31 nem látta el PE 80 DN 200 SDR , , , ,08 nincs átadó kikapcsolva 8 bar Orosháza I. átadó kikapcsolva -12 C -20 C -12 C -20 C PE 80 DN 160 SDR , , , ,49 PE 80 DN 200 SDR , , , ,49

17 Köszönöm a figyelmet!