ENERGIATERMELÉS, -ÁTALAKÍTÁS, -SZÁLLÍTÁS ÉS -SZOLGÁLTATÁS

Átírás

1 ENERGIATERMELÉS, -ÁTALAKÍTÁS, -SZÁLLÍTÁS ÉS -SZOLGÁLTATÁS A földgázszállító vezetékekből kifúvatott gáz hasznosítása Tárgyszavak: metánkibocsátás; kifúvatás; elosztóhálózat; emissziócsökkentés. A földgázszállító vezetékekből származó metánemissziók technológiai és üzemviteli intézkedésekkel nem küszöbölhetők ki teljesen. A lefúvatott gázok hasznosítása, és így az üvegházhatás csökkentése a gázszállító társaságoknál szokásos gyakorlat, ami hozzájárul a környezetszennyezés csökkentéséhez és az energiahasznosítás növeléséhez. A földgázszállító vezetékekből felszabaduló metán mennyisége Németország teljes metánemissziójához képest kicsi. E cikk tárgya a földgázszállító rendszerekből történő metánemissziók forrásainak (távvezetékek, regionális hálózatok, elosztó hálózatok és átadó állomások) vizsgálata és az emissziók csökkentésére irányuló intézkedések bemutatása. A feltárás/szállítás során a háztartásokban és az ipari üzemekben, valamint az erőművekben keletkező metánemissziók a cikkben nem kerülnek elemzésre. Az Fraunhofer Rendszertechnikai Intézet által közölt adatok kerültek összefoglalásra (1. táblázat), a metánemissziók 2010-ig várható alakulásáról. 1. táblázat A metánemissziók alakulása között Év Nyereség Távvezetéken történő elosztás Elosztóhálózat Házi csatlakozások Alkalmazások Belföldi emissziók Külföldi emissziók Összes emisszió M m 3 kt M m 3 kt A metánemissziók csökkentésére irányuló intézkedéseket befolyásolja az ellátás biztonsága érdekében kialakított hálózat kiépítési módja, a javítások

2 végrehajtásának szükségessége, a lezárási idők időbeni korlátozása, a szerződésbeli kötelezettségek teljesíthetősége, illetve az egyéb műszaki adottságok. A távvezetékekből metán leggyakrabban a vezetékek lezárásakor végrehajtott lefúvatáskor távozik. A távvezetékeken végrehajtott lezárások a számukat tekintve a regionális hálózatokon végrehajtásra kerülő lezárásokhoz képest ritkábbak, ugyanakkor jelentősen nagyobb a kilépő gázmennyiség. A metánemisszió minimalizálására irányuló intézkedések az alábbiak lehetnek: nyomáscsökkentés gázelvétellel, nyomáscsökkentés a gázfeleslegnek a szomszédos vezetékrendszerekbe történő átvezetésével, a gáz elszívása és visszakomprimálása, a kiiktatandó vezetékszakasz csökkentése dugózással vagy további szakaszoló elzáró szerelvények beépítése a vezetékrekonstrukció során, a nyomás alatti munkavégzés gyakoribb alkalmazása. Az alábbiakban a gázok elszívása és egy mobil földgáz-kompresszor segítségével történő visszasűrítése kerül bemutatásra. Egy nagyobb, nyomásmentesítendő vezetékszakasz esetében a légkörbe elvezetendő gázmennyiség jelentősen csökkenthető mobil kompresszorrendszer alkalmazásával (1. ábra). A mobil kompresszoregységet gyártók a kompresszor üzemeltetését is biztosítják. A kompresszor részei: meghajtóegység (gázmotor), kompresszor, hűtő, egyéb gépegységek. A közúti forgalomban történő szállításra engedélyezett berendezés maximum 30 tonna lehet. A kompresszor kiszállítását az alkalmazás helyszínére szintén a gyártó biztosítja. A kompresszióviszonyok az 1 10 tartományban határozhatók meg. A kompresszort egy tolózárral a lefúvató csövéhez csatlakoztatják, ami egyszerűbb csatlakoztatást biztosít a lefúvatandó szakaszhoz és ahhoz a rendszerhez, amelyben a gázt vissza akarják sűríteni. A csővezeték szívó és a nyomóoldali csatlakoztatása a mobil kompresszorhoz nyomásálló cső segítségével történik. Biztonságtechnikai okokból a kompresszor szívó oldalán nyomásbiztosító, a nyomó oldalán a távvezetékhez hőmérsékletbiztosító, a visszáram biztosításához megfelelő biztonsági szerelvény beépítése szükséges. A kompresszor gázmotorral működik, párhuzamosan és sorba kapcsolva egyaránt üzemel. A mobil kompresszorok jellemző paramétereit a 2. táblázat mutatja. A regionális hálózatokból származó metánemissziók a vezetékek lezárásakor és lefúvatásakor keletkeznek. Ekkor egyedi esetekben, kis metánmenynyiségek kerülnek kibocsátásra. A metánemisszió csökkentését célzó intézkedések átfogó ismereteket feltételeznek a hurkolt hálózat felépítéséről és üzemi viszonyairól.

3 tolózár (hozzávezetés) lefúvató tolózár (hozzávezetés goyóscsap n goyóscsap n 1. vezeték (a lefúvatandó vezetékszakaszhoz) fő golyóscsap tolózárállomás/ 1. vezeték nagynyomású tömlő mobil kompresszor nagynyomású tömlő tolózár (elvezetés) lefúvató tolózár (hozzávezetés) golyóscsap golyóscsap 2. vezeték fő golyóscsap tolózárállomás/ 2. vezeték Sorszá m 1. ábra Mobil kompresszor alkalmazása a gáz visszasűrítésére párhuzamos vezetékrendszerben 2. táblázat Egy mobil kompresszor jellemző paraméterei Megnevezés Megjegyzés 1. Gazdaságosság m 3 lefúvatandó normál gáztérfogattól gazdaságos az alkalmazás. A nagy gázhálózatokat üzemeltetők a mobil kompresszor segítségével történő visszasűrítést már m 3 -től alkalmazzák 2. Nyomástartomány az 50 bar nyomású vezetékszakasz végső nyomása 7 bar lesz (a kompresszor alsó szívó nyomása) 3. A kompresszor paraméterei 4. A kompresszor alkalmazásának nagyságrendje 5. A visszasűrítés időtartama 6. A visszasűrítés költsége méret: 10 x 2,5 x 4 m tömeg: kb. 25 tonna szállított mennyiség: 5000 m 3 /óra a lefúvatandó szakasz hossza: 13 km a szállítóvezeték átmérője: 0,8 1,2 m normál térfogat 55 bar nyomáson: m 3 visszasűrített gázmennyiség: m 3 (V n ) 3 5 nap, a 4. pontban szereplő mennyiségek esetén DEM, amely tartalmazza a kompresszor bérleti díját, az üzemeltetési költségeket és az éghető gáz költségeit

4 A gázemissziók csökkentését biztosító leggyakoribb intézkedések az alábbiak: a nyomás csökkentése a felesleges gázáram szomszédos vezetékrendszerekbe történő átvezetésével, a nyomás csökkentése egy garantált minimális nyomásértékre. Jelentősen nagyobb mértékű metánemisszió származik az elosztóhálózatokból. Ennek oka a vezetékek környezete és a kora. Még napjainkban is üzemelnek 50 évnél régebbi vezetékek, amelyek a száraz földgáz szállítására történő átállításuk előtt nedves városi gázt szállítottak (további részletek Dornier A háztartások és ipari üzemek gázellátásának biztonságtechnikai kérdései című tanulmányában kerültek összefoglalásra). E vezetékek 1970-es évektől történő kiváltása jelentős mértékben hozzájárult a metánemissziók csökkentéséhez. Az alábbi fő emissziós források kerültek azonosításra: gázkilépés a vezetékek meghibásodása során, tömörtelen tokos kötések a csővezetékeken, korrózió miatt fellépő tömörtelenségek, törések az öntöttvas csöveken, idegen behatásra fellépő vezetékmeghibásodások. A gázemissziók minimalizálása megvalósítható: a vezetékek felújításával (műanyagcsövek vagy tömlők behúzása az öntöttvas csövekbe), a vezetékek kiváltásával acél vagy műanyag vezetékekre, pontos dokumentáció biztosítása a csővezetékek elhelyezkedéséről. Az átadóállomásokon metánemissziók a vizsgálatok és a karbantartási munkák végrehajtása, az üzemeltetés, valamint átalakítási és bővítési munkálatok során jelentkeznek. Az emittálódó gázmennyiség a távvezetékeken és a regionális hálózatokon emittálódó gázmennyiségekhez képes kicsi, előfordulásuk gyakorisága azonban sokkal nagyobb. Az emissziók csökkentésére irányuló intézkedések az alábbiak: a gázfelesleg átvezetése a szomszédos vezetékrendszerekbe, a rendszer nyomásának csökkentése elvezetéssel, hasznosítás az üzemi rendszerekben, összegyűjtés gáztároló tartályokban, elvezetés a szomszédos vezetékrendszerekbe kompresszió beiktatásával. A lefúvatott gáz hasznosítási lehetőségei alapvetően a keletkező gázmennyiségek alapján határozhatók meg, a ráfordítás gazdaságossága és a várható haszon figyelembevételével. Kivételt képeznek a biztonságtechnikai okok miatt szükségessé váló lefúvatások, amelyek azonban a tapasztalatok szerint csak ritkán adódnak és elhanyagolható részét adják az összes emisz-

5 sziónak. A lefúvatott gázmennyiség nyomása a légköri nyomástól az átadó állomás nagynyomású oldala üzemi nyomásának az értékéig terjed. A megadott berendezéselemeken végzett üzemszerű, terv szerinti munkavégzés során a vezetékszakaszból lefúvatásra kerülő gázok elsősorban energiaforrásként hasznosíthatók: a mindenkori rendszernyomásról lefúvatandó gázt a felhasználók (pl. fűtőművek, áramtermelő erőművek) üzemi nyomására csökkentik, megfelelő nyomáscsökkentő berendezések alkalmazásával. A lefúvatás időtartamát a felhasználók energiaigénye határozza meg. A maradék gázt egyéb lefúvató rendszereken át (kifúvók, fáklya) vezetik el, illetve elégetik. A lefúvatott és a szivárgó gázok lehető legnagyobb részének hasznosításához a kompresszorállomáson egy gázhasznosító berendezést telepítenek (2. ábra), az alábbi két kör kialakításával: nagynyomású kör (az állomás nyomó oldalán), kisnyomású kör (az állomás szívó oldalán és a segédberendezéseknél). lefúvató vezeték (200 bar) lefúvató szelep elszívó nyomáscsökkentő nyomáscsökkentő a lefúvatott gáz hasznosítása (6 bar) a lefúvatott gáz hasznosítása (500 mbar) tengelytömítés lezárórendszer áramtermelő erőmű, fűtőmű gázfűtő berendezés, üzemi berendezések a lefúvatott gáz hasznosítása (M/R berendezés) lefúvatott vezeték (80 bar) lefúvató szelep elszívó 2. ábra A lefúvatott gáz hasznosítása kompresszor alkalmazásával Az üzemi lefúvatás után a lefúvató körökből távozó gázmennyiséget egy M/R berendezésbe vezetik, ahol lemérik, csökkentik a nyomását és a felhasználókhoz vezetik.

6 Ha a kör üzemi nyomása 4-6 bar, fennáll a lehetőség az erőműveknél és a fűtőműveknél a gáz előmelegítésére. Egy második, 500 mbar üzemi nyomású kör szolgálja ki a gázfűtő berendezést és az egyéb üzemi berendezéseket. A kompresszorból távozó gázt a felhasználókhoz vezetik. (Regősné Knoska Judit) Bendel, S., Stumpe, J.: Entspannungsgasnutzung aus Erdgastransportsystemen. = GWF. Gas-Erdgas, 142. k. 2. sz p