GÁZSŰRÍTÉS FELADATA SŰRÍTÉS MEGOLDÁSAI Tóth Tibor GANZAIR Kompresszortechnika Kft CNG – KONFERENCIA 2011. November 24.
GÁZOK FIZIKATÖRTÉNELME • • • • • • • •
Robert Boyle Edme Mariotte Jaques Charles J. L. Gay-Lussac John Dalton Amadeo Avogadro Émile Clapeyron J.D van der Waals
1627-1691 1620-1684 1746-1823 1778-1850 1766-1844 1776-1856 1799-1864 1837-1923
CNG PALACK TÖLTÉSE FÖLDGÁZNYOMÁSOK
bar túlnyomásban megadva 1/200 200
Kisnyomás: 0,025 ÷ 0,1 Középnyomás: 0,1 ÷ ≤ 3 Nagyközép nyomás: 3 ÷ 10 Nagynyomás: >25 Távvezetéki nyomás: 40 ÷ 75 Földalatti gáztározó: 100 ÷ 190 A CNG autók 200 bar tartálynyomásának eléréséhez sűrítésre azaz kompresszorra van szükség (miért 200 bar ? Miért nem 1000? T, rH, pxV, fokozatok száma)
KOMPRESSZOROK FAJTÁI CNG üzemben a nagy nyomásviszony ( Psz/Pny = 20 ÷ 200) miatt többfokozatú dugattyús kompresszor szükséges. Elősűrítőként (0 > 6 bar) pl. biogáz üzemekben lapátos, folyadékgyűrűs, csavar és forgódugattyús kompresszorokat is alkalmaznak.
DUGATTYÚS KOMPRESSZOR MŰKÖDÉSE SŰRÍTÉS EGY FOKOZATBAN A dugattyú lefelé haladtában a szívószelepen át beszívja a gázt, majd az alsó holtpontnál megindul felfelé. A szívószelep ekkor zár, megkezdődik a gáz sűrítése (továbbítása), amely a nyomószelepen át távozik a hengerből.
TÖBBFOKOZATÚ SŰRÍTÉS TÖBBFOKOZATÚ SŰRÍTÉS A gáz az első henger (fokozat) után egy közbenső hűtőben visszahűl majd a nagynyomású hengerben (második, harmadik… fokozat) sűrítjük a végnyomásig.
KERESZTFEJES KETTŐS MŰKÖDÉSŰ KOMPRESSZOR
Sűrítési tér
Keresztfej
CNG KOMPRESSZOR PÉLDA, ELVI ÁBRA
CNG KOMPRESSZOR KIVITELI PÉLDA
CNG KOMPRESSZOR PÉLDA, FEJLETTEBB
DIREKT (LASSÚ) TÖLTŐ KISKOMPRESSZOROK Töltési idő [h] = Autó tartály mérete [liter] x 201 / Kompresszor kapacitása [Nliter/h]
EZ MÁR EGYSZERŰSÍTETT GYORSTÖLTÉS
GYORSTÖLTŐK KIS FLOTTÁKNAK
GYORSTÖLTÉS ELVE Autó
Tároló
1 bara
251 bara
Hogy meggyorsítsuk az autó töltését, gázt tárolunk be nagynyomású tartályokba és erről tankoljuk az autót. Töltési idő minimális. Magasabb autó tartálynyomásról indulva hamarabb tölti meg az autót a kompresszor ill. az elfogyott gázt van ideje pótolni, míg újabb autó nem érkezik
126 bara
126 bara
Ügyesen ki kell számolni a várható autóforgalmat, hogy optimalizálhassuk a kompresszor és tartálynagyságokat energiafogyasztás, beruházási költség szempontjából.
GYORSTÖLTÉS GYAKORLATA 1.
Induló adatok: V1 = 0,1 m3 p1 = 10 bara V2 = 0,1 m3 p2 = 200 bara Normál gáztérfogatok: NV1 = 10 x 0,1 = 1 m3 3xNV2 = 3 X 200 x 0,1 m3 = 60 m3 Kiegyenlített nyomás: (NV1 + 3xNV2) / (V1+3V2) = 61 m3 / 0,4 m3 = 152,5 bara 200 bara-os autótartályból hiányzik: Teljesen feltöltve NV1 = 0,1 m3 x 200 = 20 m3 Hiányzik 200 bara-hoz: 20 m3 – 152,5 x 0,1 m3 = 4,75 m3 100 m3/h teljesítményű kompresszorral a feltöltés 0,0475 óra = 2,85 perc (+ kb 1 perc)
GYORSTÖLTÉS GYAKORLATA 2. KASZKÁD
Induló adatok: V1 = 0,1 m3 p1 = 10 bara V2 = 0,1 m3 p2 = 200 bara 1. 1. palackot nyitjuk össze az autóval: kiegyenlített nyomás = 105 bara 2. 1-t zárjuk 2-at nyitjuk: kiegyenlített nyomás = 152,5 bara 2. 2-at zárjuk 3-at nyitjuk: kiegyenlített nyomás = 176,25 bara 200 bara-os autótartályból hiányzik: 2,375 m3 a 4,75 helyett, így a feltöltési idő ugyanazzal a kompresszorral 2,375/4,75 x 2,85 = 1,45 perc
GYORSTÖLTÉS GYAKORLATA 3. A VALÓSÁG
A valóságban 2-3 kaszkádcsoport 250-300 bar nyomással
TELJESÍTMÉNYIGÉNY
KOMPRESSZORÁLLOMÁSOK TIPIKUS NÉMET ÁLLOMÁS VASBETON KONTÉNERBEN
KOMPRESSZORÁLLOMÁSOK TIPIKUS OLASZ ÁLLOMÁS ACÉL KONTÉNERBEN
KASZKÁD TARTÁLYKÖTEGEK
KOMPRESSZOR NAGY ÁLLOMÁSOKHOZ
KOMPRESSZOR NAGY ÁLLOMÁSOKHOZ
GÁZMINŐSÉG ÉS KOMPRESSZOROK Német gyártó előírása KÉNHIDROGÉN: VÍZGŐZTARTALOM : SZILÁRD SZENNYEZÉS: SZÉNDIOXID: PROPÁN + BUTÁN
<= 5 ppm <= 0,050 gr/gNm3 = - 47,5 °C AHP pormentes <3-5% <1-4%
Olasz gázvezetéki szabvány: VÍZGŐZTARTALOM: 0,080 gr/gNm3 = - 43,5 °C AHP Magyar gáz szabvány: VÍZGŐZTARTALOM: 1 gr/gNm3 = - 18 °C AHP MIÉRT FONTOS EZ?
GÁZMINŐSÉG ÉS KOMPRESSZOROK A harmatpont az a hőmérséklet, amelyen az adott nedvességtartalmú gáz a vízgőzre nézve telítetté válik (100 %-os páratartalom). A harmatpontnál – a harmatpont-hőmérsékletnél – megindul a vízgőztartalom kicsapódása, kondenzáció. Hétköznapi példa: köd A harmatpont lehet fagyáspont alatti hőmérséklet is. Ekkor a kicsapódó víz megfagy. Hétköznapi példa: köd > dér, zúzmara
GÁZMINŐSÉG ÉS KOMPRESSZOROK SŰRÍTÉS
200 m3 15 Co 1 gr/m3 vízgőz
1m3 50 oC
Vízgőztartalom 200 gramm nem változik DE 50 oC-on csak 82 gramm vízgőz lehet 1 m3 gázban. 200 gramm-ra a harmatpont +70 C. AZAZ 118 gramm kicsapódik víz formájában MO-on Németországban 10 gramm lesz 200 bar-on A harmatpont 12 C Olaszországban 16 gramm lesz 200 bar-on A harmatpont 19 C
GÁZMINŐSÉG ÉS KOMPRESSZOROK MEGOLDÁS A GÁZSZÁRÍTÓ
JOGSZABÁLYOK VÉGEZETÜL A magyar jogszabályok a CNG töltőállomásokra nem megfelelőek ill. elavultak. GÁTOLJÁK A KÖRNYEZETBARÁT CNG ALAPÚ KÖZLEKEDÉS TERJEDÉSÉT ! EURÓPAI SZABVÁNYTERVEZETEK prEN 13945 jármű újratöltők 20 m3/h alatt (kis flottáknak) prEN 13638 sűrített földgáz jármű töltőállomások (nyilvános töltőállomásoknak)
LEGFRISSEBB HÍR AZ NGV JOURNAL-BÓL Nordic bus operator invests in biomethane fleet for Swedish regional traffic Nobina will acquire 121 buses from Scania, out of which 109 are biogas buses, as well as 76 new buses from Volvo, with an investment of nearly USD 75 million. Adjusted for the different contracts, the vehicles will be used in Skåne and Uppland, Sweden, and are among the cleanest alternatives in the market. In addition to these buses, Nobina will use vehicles from the existing fleet, after being upgraded to comply with the new environmental demands.
KAPCSOLAT
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET
Tóth Tibor
[email protected]
