Gázellátás alapjai 2009/2010 SZABOLCS

Átírás

1 Gázellátás alapjai Előad 2009/2010 adó: NÉMETH SZABOLCS Mérnöktanár 1

2 1739. Felfedezés: kőszén lepárlásával előállítható éghető gáz Belgium: előadóterem világítása kőszén lepárlással nyert gázzal Európa szerte tiltakoztak a világítógáz ellen London, Párizs, Berlin: gázvilágítás elterjedése 1815-ben gróf Széchenyi István Angliából hozza haza magán célra az első gázlámpát (nem legális úton) Első magyarországi gázfejlesztő a nagycenki kastélyában volt 1816-ban Nemzeti Múzeum megvilágítására használták 1832-ben a nagykereskedőknél megjelent a gázlámpa 1837-ben megnyitó Nemzeti Színháznak is saját gázfőző -je volt aug. 20-án Széchenyi bemutatja 70 fő meghívása mellett a kastély gázvilágítását Belső használatú jegyzet 2

3 1855-ben megépült az első légszeszgyár A központi gázszolgáltató a mai budapesti Köztársaság téren építették fel Ezzel egyidőben fektették le az első budapesti gázvezetéket dec. 23-án helyezték üzembe a budapesti közvilágítást Budára megépül a Lánchídon keresztül a gázvezeték Századfordulóig újabb 4 gázgyár épül Lassan terjedő felhasználás Operaház gázvilágítása elkészül 1910-ben a főváros tulajdonába vette a gázgyárat 1920-as évekig csak világításra használták a gázt Ezen időszakban háztartási gázkészülékeket hoztak forgalomba 1945-ben 10 gázgyár van az országban (Óbuda, Miskolc, Debrecen, Győr, Sopron, Székesfehérvár, Szeged, Szombathely, Baja, Pécs) Belső használatú jegyzet 3

4 1943. Földgáz megjelenése első földgáz vezeték Budafáról Nagykanizsára Háború után újra kellett építeni a gyárakat, vezetékeket magyar gázipar fordulópontja: jelentős földgáz készlet felfedezése (Hajdúszoboszló, Pusztaföldvár, Pusztaszőlős, Battonya) es években újabb telepek (Kiskunhalas, Zsanán, Sarkadkeresztúr, Endrőd) Gázipar fejlődése a hajdúszoboszlói földgáz Budapestre szállítása Terjed a lakások gázfűtése Hazai földgáztermelésre támaszkodva növelték a felhasználást 1980-as években városi gáz termelés megszűnik Megjelenik a PB gáz termelése Belső használatú jegyzet 4

5 Első gázfogyasztó berendezések Az Óbudai Gázgyár egészen a földgáz elterjedéséig szolgáltatta a Légszeszt, világítógázt, vagy ahogy a szolgáltató nevezte: városigázt Tűzhely: 2 főzőlap + kis sütő Vízmelegítő Mosóüst: ruha kifőzésére Vasaló. Két részből áll: talpas hevítő + vasaló Fűtőkályha, sugárzó Hűtőkészülékek: Gázgyártás mellékterméke az ammónia. Abszorpciós hűtőgépek megjelenése Az ammóniát szobahőmérsékleten összenyomva cseppfolyós ammónia lesz A nyomást megszűntetve kitágul és -33 C-ra lehűl Belső használatú jegyzet 5

6 Két t főf folyamat: Gázszén száraz lepárlása (kigázosítása) ún. retortákban A képződött gáz többlépcsős tisztítása A tisztított tott világítógáz: 50% hidrogént; 30% metánt; 10% szén-dioxidot; 5% nehéz szénhidrogént; 2% nitrogént tartalmaz. Belső használatú jegyzet 6

7 Gázgyártás (kiegész szítés) s) Lényege, hogy szerves anyagot zárt térben nagy hőfokra melegítenek fel. Ezt száraz lepárlásnak, (desztilláció) nevezik, ennek folyamata alatt a szerves anyagból illó termékek válnak ki és karbondús anyag marad vissza, amelyet a kiindulási anyagtól függően koksznak, faszénnek, csontszénnek stb. neveznek. Az illó termékek egy része lehűléskor cseppfolyósodig a nem cseppfolyósodé része éghető gáz. A kőszénnek 1100 fok körüli száraz lepárlásánál keletkező gázt régebben világítógáznak nevezték. Ez ma is az iparban és háztartásban széleskörűen alkalmazott ú. n. városi gáz főalkatrésze. A kőszénből, lepárlásánál, az éghető gázon kívül kátrány és vízgőz távozik, az utóbbiból ún. gázvíz keletkezik, a lepárló térben pedig visszamarad az illó alkatrészeitől megfosztott szén: a koksz. Belső használatú jegyzet 7

8 A szén n lepárl rlása (kiegész szítés) s) o o o o o kívülről fűtött, samott v. szilikát anyagból épült retortákban, nagyobb gázgyárakban és kokszolóművekben pedig hasonló anyagból épített nagy befogadóképességű kamrákban történik. Több retorta v. kamra egy-egy kemencét alkot; a kemencék fűtésére rendszerint a füstgázokkal előmelegített generátorgáz szolgál. A retortákból v. kamrákból távozó nyersgázt a gázgyűjtőcsőbe permetezett gázvízzel közvetlenül s utóbb vízcsöves hűtőkben közvetve hat. A lehűlés következtében kiválik a gázból a kátrány és a felesleges víz, amely a gáz ammóniáktartalmának egy részét oldja. A lehűtött gáz kismértékben még nem kívánatos alkatrészeket is tartalmaz; ezeket mosó és tisztító eljárásokkal távolítják el a gázból. Belső használatú jegyzet 8

9 ő 1. Abszolút t nedvességtartalom: a száraz gáz egységnyi tömegére eső víztartalom tömege (kg/kg) 2. Relatív v nedvességtartalom: 1 m 3 nedves gáz által ténylegesen tartalmazott és adott hőmérsékleten a gázt telitetté tevő vízgőz sűrűségének viszonya. 3. Gáztechnikai G normált ltérfogat: 15 C hőmérsékleten, Pa nyomáson vízgőzzel telített állapotban mért térfogat 4. Fizikai norm 4. Fizikai normált ltérfogat: rfogat: 0 C hőmérsékleten, Pa nyomáson, száraz állapotban mért térfogat Belső használatú jegyzet 9

10 ő 5. Üzemi térfogat: t üzemi hőmérsékleten ény nyomáson az aktuális vízgőztartalommal mért térfogat 6. Relatív v sűrűség: s Az adott állapotú gáz és ugyanazon állapotú száraz levegő sűrűségének viszonya levegő 7. Kompresszibilitás: s: egyetemes, vagy általános gáztörvény: p V s n R T gáz n - a gáz kémiai anyagmennyisége mol-ban R - az egyetemes gázállandó (8,314 J/mol.K) Belső használatú jegyzet 10

11 ő 8. Alsó fűtőérték k (fűtőért( rték): Az egységnyi tüzelőanyag elégetésekor felszabaduló hőmennyiség, ha a keletkezett égésterméket a tüzelőanyag hőmérsékletére visszahűtve a keletkezett nedvesség gőz formában van jelen. Jele: H a vagy H i [J/kg] [J/Nm 3 ] 9. Felső fűtőérték k (égésh( shő): Az egységnyi tüzelőanyag elégetésekor felszabaduló hőmennyiség, ha a keletkezett égésterméket a tüzelőanyag hőmérsékletére visszahűtve a keletkezett nedvesség víz formában van jelen. Jele: H f vagy H s [J/kg] [J/Nm 3 ] Belső használatú jegyzet 11

12 ő 10. Wobbe szám: - az égőn kiáramló gáz mennységének és felső fűtőértékének szorzata. - adott gázkészülékben más- más gázfajtát szeretnénk elégetni, akkor a két gáz Wobbe számának azonosnak kell lennie W H f 0 Nm 3 - bővített Wobbe szám: ha a gáznyomás változik W ob H f s p kj csatlakozási nyomás s kj Nm 3 Belső használatú jegyzet 12

13 Gázok Természetes gázokg -Földgáz -PB gáz -Biogáz -Bányametán Mesterséges gázokg -Szén alapú gázok -Olajgáz -Bontott gáz (benzin bontás) -Vízgáz Belső használatú jegyzet 13

14 Az emberi egészségre ártalmas éghető gázok többnyire színtelenek és s szagtalanok. A szagosítás során erős, szúrós s szagú vegyületet kevernek a gázhoz, amely az ártalmatlan mennyiségű gáz kiáramlásakor is figyelmeztet. Általában etil-merkapt merkaptán hozzáadásával szagosítanak. Aránya: nya: az alsó robbanási koncentráció (5%) 20%-ánál erősen érezhető legyen Belső használatú jegyzet 14

15 A föld mélyebb rétegeiben az állati és növényi maradványok magas nyomáson és hőmérsékleten levegőtől elzárt bomlásából keletkezett gázokat egységesen földgáznak nevezzük. Belső használatú jegyzet 15

16 Természetes éghető gáz, állati és növényi szervezetek bomlásából keletkezik; Színtelen, szagtalan, átlátszó, nem mérgező gáz Robbanásveszélyes, ezért etil-merkaptánnal szagosítják. (16 mg/m 3 ); Nagy mennyiségben metánból (CH 4 ) áll, kisebb részben etán, propán, bután, nehéz szénhidrogén alkotóelemek; H és S gáztípus. (Uniós jelöléssel: G20 és G25) H-gáz z alsó fűtőértéke: kj/m 3 S-gáz z alsó fűtőértéke: kj/m 3 Belső használatú jegyzet 16

17 Összetétel szerint megkülönböztetünk: sovány földgáz (kevés P-B és gazolin) dús földgáz (sok P-B és gazolin) szénsavas földgáz (sok CO2) nitrogénes földgáz (sok N2) Víztartalom szerint megkülönböztetünk nedves gáz száraz gáz Éghetőség alapján éghető gázok (inert tartalom 60 % alatt) inert gázok Belső használatú jegyzet 17

18 Mesterségesen állítják elő nyersolaj lepárlásával, vagy a földgázból leválasztva. Nyomás alatt folyékony halmazállapotú tárolás Színtelen, szagtalan, átlátszó, nem mérgező gáz. Szagosítják, mert robbanásveszélyes. Sűrűsége nagyobb a levegőnél, így talajszintnél mélyebben lévő helyiségeknél tilos használni. H a =109 MJ/m 3 Relatív sűrűség: ρ=1,8-2,2 kg/m 3 Gyulladási hőmérséklet: 550 C A ill. B minőség a kéntartalom szerint. Belső használatú jegyzet 18

19 o Színtelen, szagtalan, átlátszó, nem mérgező gáz; o Mikroorganizmusok, ún. metánbakt nbaktériumok életműködésének terméke. o Anaerob körülmk lmények között k (levegő szabad oxigénj njétől l elzárva) nedves körülmk lmények köztk életképesek o Életképességük k fény f hatására is csökken kken o tf% CH 4, CO 2, H 2, O 2 összetevők; o Szagosítani kell, robbanásveszélyes; o Mesterségesen, de természetes anyagokból állítják elő; o H a =21840 kj/m 3 (kisebb a földgf ldgázénál) l) o Relatív sűrűség: ρ=0,89 kg/m 3 o Gyulladási hőmérséklet: 550 C o % metán, 35-40% szén-dioxid o Minden földgf ldgáz z tüzelt zelésű készülékben elégethet gethető Belső használatú jegyzet 19

20 Biogáztelep feltlételei telei: Nagy felület 7-7,6 közötti ph érték (lúgos közeg) Aprítottság, homogenitás Szükséges hőmérséklet (20-60 C) Száraz eljárással előáll llított: Szerves anyagokat levegőtől elzártan, pl. szeméttelepeken érlelik A hőmérséklet függvényében 4-6 hétig termeli a biogázt 1 m 3 szarvasmarha trágyából kb. 500 m 3 biogáz termelhető Nedves eljárással előáll llított: Szennyvízből a szilárd részeket összedarálva 24 órát tartályban tároljuk (ennyi idő alatt jut át rajta) Folyamatos, de csak fele mennyiség az előzőhöz képest. Belső használatú jegyzet 20

21 Városi gáz gyártására általában lepárláskor jól összesülő, megfelelő minőségű kokszot adó szenet használnak. Lényege, hogy szerves anyagot zárt térben nagy hőfokra melegítenek fel. Ezt száraz lepárlásnak, (desztilláció) nevezik, ennek folyamata alatt a szerves anyagból illó termékek válnak ki és karbondús anyag marad vissza, amelyet a kiindulási anyagtól függően koksznak, faszénnek, csontszénnek stb. neveznek. Az illó termékek egy része lehűléskor cseppfolyósodig a nem cseppfolyósodé része éghető gáz. barnaszénből v. kokszból termelik a generátorgázt Kőszénből világításra szolgáló gázt, ún. világítógázt állítanak elő. Városi gázt: kokszbontásból: Ha= kj/m 3, benzinbontásból: Ha= kj/m 3 Belső használatú jegyzet 21

22 The end Belső használatú jegyzet 22