TDK 2011
SZINTETIKUS GÁZ BETÁPLÁLÁSA FÖLDGÁZELOSZTÓ RENDSZEREKBE – A HIDRAULIKAI SZIMULÁCIÓ FONTOSSÁGA Készítette: Hajdú Gergely Témavezető: Horánszky Beáta
Az alapprobléma A cég által közölt információk:
6600 (n)m3/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
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)
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)
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
SNG és PSG SNG keveredési mintapélda
Komponenesek Metán Etán Propán i-Bután n-Bután Szén-dioxid Nitrogén Oxigén Argon Keverési arány Moláris tömeg kg/kgmól Relatív sűrűség Alsó hőérték (fűtőérték) MJ/m3 Felső hőérték (égéshő) Wobbe-szám MJ/m3
MJ/m3
Földgáz és SNG keverési fázis számítási eredményei
Propán Levegő SNG mól % mól % mól % 0,00 % 0,00 % 0,00 % 0,50 % 0,00 % 0,30 % 97,00 % 0,00 % 58,08 % 2,00 % 0,00 % 1,20 % 0,50 % 0,00 % 0,30 % 0,00 % 0,03 % 0,01 % 0,00 % 78,09 % 31,33 % 0,00 % 20,95 % 8,41 % 0,00 % 0,93 % 0,37 % 100,00 % 100,00 % 100,00 % 61,7 % 38,3 % 44,38 28,96 38,19 1,53 1,00 1,32
Komponenesek Metán Etán PropánA i-Bután n-Bután Szén-dioxid Nitrogén Oxigén Argon Keverési arány
88,92
0,00
53,24
Napi gázáram m3/d Moláris tömeg kg/kgmól Relatív sűrűség
96,57
0,00
57,82
Alsó hőérték (fűtőérték) MJ/m3
78,02
0,00
50,35
Felső hőérték (égéshő)
MJ/m3
Wobbe-szám MJ/m3
Forrás: Dr. Magyari D., Dr. Tihanyi L. és Budaváriné M. R.: Szintetikus gázok felhasználásának lehetőségei a csúcsgazdálkodásban
NG SNG mól % mól % 97,86% 0,00% 0,86% 0,30% 0,27% 58,08% 0,09% 1,20% 0,01% 0,30% 0,10% 0,01% 0,81% 31,33% 0,00% 8,41% 0,00% 0,37% 100,00% 100,00% 60% 40%
PSG mól % 58,72% 0,64% 23,39% 0,53% 0,13% 0,06% 13,02% 3,36% 0,15% 100,00%
237600 16,41 0,57
158400 38,19 1,32
396000 25,12 0,87
34,17
53,24
41,87
37,90
57,82
45,87
50,35
50,35
49,25
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.
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 (N2, CO2) és egyéb gázokat (ammónia, kénhidrogének ) valamint vízgőzt amelyek a felhasználás során gondot jelenthetnek Az elosztói hálózatba ilyen formában nem táplálható be
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
Biogáz (biometán) A tisztított biogáz (biometán) és a földgáz összetételének összehasonlítása Komponens
Nyers biogáz
Tisztított biogáz (biometán)
Közszolgáltatású földgáz
Metán (CH4)
55…70 tf%
> 97 tf%
> 95 tf%
Hidrogén (H2)
nyomokban
< 0,1 tf%
< 5 tf%
Széndioxid (CO2)
30…45 tf%
< 1 tf%
< 6 tf%
Nitrogén (N2)
< 2 tf%
< 2 tf%
< 2tf%
Oxigén (O2)
< 0,5 tf%
< 0,5 tf%
< 0,1 tf%
Kénhidrogén (H2S)
< 500 ppm
< 1 mg/m3
Sziloxánok (SiOx)
< 100 ppm
< 1 mg/m3
Szénhidrogének (CxHx)
< 500 ppm
< 10 mg/m3
Vízgőz
telített
< 33 mg/m3
Felső hőérték (égéshő) (kW/m3)
6...7,5 kW/m3
max 11 kW/m3
10,7…13,1 kW/m3
Wobbe-szám (kW/m3)
6…10 kW/m3
~ 15 kW/m3
10,5…15,7 kW/m3
Forrás: Rajner János (2009:Biogáztüzelés lehetősége háztartási gázkészülékekben Info-Prod Műszaki Kiadványok, Biogáz előállítás és felhasználás I.évfolyam 183.szám. 42-43.o.
A szimuláció lépései 1.
2.
3.
Vezetékhosszak és csomópontok koordinátáinak exportálása a DETER-ből és importálása a CARPATHE-ba Utcalista lekérdezése az SAP rendszerből majd feltöltése a CARPATHE-ba 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.
7.
A terhelés ráhelyezése a hálózatra az SAP rendszerből lekérdezett fogyasztási adatok alapján (2% , 50%) A szimulációk futtatása
Betáplálás középnyomásba
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)
3 bar
PE vezeték tipusa
nincs körzeti nyom. Szabályzó állomás kikapcsolva
-12 °C
-20 °C
Üveggyári út II., Béke TSZ körzeti nyomásszabályzó állomások kikapcsolva
-12 °C
-20 °C
PE 80 DN 160 SDR 17,6
531,73
610,29
2751,13
3415,76
PE 80 DN 200 SDR 17,6
552,18
792,41
3015,27
3743,95
Betáplálás nagyközépnyomásba
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)m3/h-ban értendők)
6 bar nincs átadó kikapcsolvva
Orosháza I.átadó kikapcsolva
-12°C
-20°C
-12°C
PE 80 DN 160 SDR 11
1485,42
2047,11
4675,31
PE 80 DN 200 SDR 11
1626,53
2372,15
5499,68
-20°C
nem látta el 5562,08
8 bar nincs átadó kikapcsolva
Orosháza I. átadó kikapcsolva
-12°C
-20°C
-12°C
-20°C
PE 80 DN 160 SDR 11
4679,68
5127,88
4679,68
5567,49
PE 80 DN 200 SDR 11
4679,68
5127,88
4679,68
5567,49
Köszönöm a figyelmet!
