Основні чинники,що впливають на енергетичну ефективність використання природного газу

Abstract

The article suggests that the Wobbe Index is one of the main criteria when determining the quality of natural gas for natural gas Interchangeability from different sources ДСТУ ISO:13686:2016. For effective natural gas combustion, the Wobbe Index Ws gas should not differ form Ws of gas G20 by more than 2 percent. Especially in cases where equipment designed precisely to work with G20 gas. In that case, it is necessary to adjust gas pressure or substitute machine design for different gas usage. Methane number that is corrected by the Wobbe Index could be another criterion of quality of gas determination. Authors suggest minimal methane number of MN=65 defined by EN 16726:2015 is not sufficient. It is proven that even in case of higher combustion energy output for gas with the Wobbe Index significantly lower of G20 gas test values the overall efficiency of using this gas in particular burner system is much lower. Flame flow for natural gas in streams M166 and M208 is closer to wrinkles due to a chemical mixture of gas and natural gas in M1204 stream creates "yellow tipping" due to incomplete combustion, sulfur content similar to G21 test gas. With mediocre combustion energy output, same burners consume more natural gas to provide the same amount of energy. Natural gas from stream M404 has an almost ideal mixture of components. Its Wobbe Index is 50,41 MJ/Nm3 but hydrocarbon dew point of 15.3 °C at P=3.92 MPa. That indicates relative humidity of 100%. Specific humidity of gas in the stream is 0.44 grams per cubic meter that is dangerous for creating natural gas hydrates, solid clathrate compounds that may damage machinery or obstruct pipeline flow. Authors suggest providing a certain set of actions to process natural gas into so-called clean “pipeline quality dry gas” at wells or gas-processing plants to improve gas parameters to be closer to European Union standards. As for government policies they have to be reworked from using “energy saving” term to “energy efficiency” term and start improving on efficient usage of natural gas by approving and applying newest energy efficient technologies and machinery into gas transport\consumer network.

У статті вперше визначено, що одним із основних критеріїв, що визначає якість природного газу при індексному оцінюванні взаємозаміни газів ДСТУ ISO:13686:2016, є число Воббе. Для ефективного згоряння природного газу значення числа Воббе не повинно відрізнятися від газу G20 у межах двох відсотків. Це особливо стосується імпортного газового обладнання, яке розраховано на газ G20. В противному випадку необхідно змінювати величину тиску подачі газу, або налаштовувати пальники даного обладнання на інший газ. Додатковим критерієм оцінки якості природного газу може бути метанове число, яка корелюється із значенням числа Воббе. Однак, на погляд авторів, мінімальне значення метанового числа MN = 65 відповідно EN 16726:2015 є заниженим, про що викладено в додатках D, F,G даного стандарту. Доведено, що при перевищенні теплоти згоряння природного газу відносно основного тестового газу G20, значення числа Воббе є значно меншим тестового і наближаються до показника числа Воббе газу G222. Процес горіння при цьому наближається до межі проскакування полум’я (маршрут М166, М208), а на маршруті М1204 проходить процес неповного згоряння з жовтим ореолом полум’я та сажоутворенням, як при тестовому газі G21. Тобто, при цілком задовільних показниках теплоти згоряння, робота газоспалювального обладнання приводить до перевитрати природного газу. Природний газ по маршруту М404 практично ідеально підібраний по компонентному складу. Число Воббе рівне 50,41 МДж/м3, але точка роси за вологою становить 15,3 о С при величині тиску Р=3,92 МПа. Це свідчить про те, що відносна вологість природного газу становить 100%. Абсолютна вологість при температурі 15 С дорівнює 0,44 г/м3, що не стільки приводить до погіршення ефективності його горіння, як до створення умов корозії металу розподільних трубопроводів та можливості утворення гідратів. Пропонується, перед тим як подати природний газ в газорозподільчу систему, проводити комплексні заходи з його підготовки та переробки в місцях видобування, на газопереробних заводах або на станціях змішування, як це відбувається в країнах Європейського Союзу для максимального приведення його якісних показників до основного тестового газу. У державній політиці необхідно переходити від поняття «енергозбереження» до дещо іншого і більш комплексного виміру — «енергоефективність» та вирішувати проблему підвищення ефективного використання природного газу шляхом запровадження новітніх енергоефективних технологій та обладнання, які відповідали б потребам та вимогам сьогодення.

В статье впервые предложено, что одним из основных критериев, которые определяют качество природного газа при индексной оценке взаимной замене газов ДСТУ ISO:13686:2016, есть число Воббе. Для эффективного сгорания природного газа величина числа Воббе не должна отличаться от газа G20 в диапазоне двух процентов. Это особенно относится к импортному газовому оборудованию, которое рассчитано на газ G20. В противном случае необходимо изменить величину давления подачи газа, или заменить горелки на другой газ. Дополнительным критерием оценки качества природного газа может быть метановое число, которая корректируется с величиною числа Воббе. По мнению авторов, минимальная величина метанового числа MN=65 согласно EN 16726:2015 есть заниженной, что отражено в приложениях D, F, G данного стандарту. Доказано, что при превышении теплоты горенив природного газа относительно основного тестового газа G20, величины чисел Воббе значительно меньше тестового и приближаются до показателей числа Воббе газа G222. Процесс горения при этом приближается к границе проскакивания пламени (маршрут М166, М208), а на маршруте М1204 происходит процесс неполного сгорания с желтим ореолом пламени и образованием сажи, как при тестовом газе G21. При удовлетворительном показателе теплоты сгорания работа оборудования приводит к превышению природного газа. Природный газ по маршруту М404 практически идеально подобран по компонентному составу. Число Воббе равен 50,41 МДж/м3 , но точка росы по влажности равна 15,3 о С при величине давления Р=3,92 МПа. Это свидетельствует про то, что относительная влажность природного газа равна 100%. Абсолютная влажность при температуро 15 о С равна 0,44 г/м3, что не столько приводит к ухудшению эффективности его горения, как к созданию условий коррозии метала трубопроводов и возможности образования гидратов. Предлагается, перед тем как подать природный газ в газораспределительную систему, проводить комплексные мероприятия по его подготовке и переработке в местах добычи, на газоперерабатывающих заводах или на станциях смешивания, как это осуществляется в странах Европейского Союза для максимального приведения его качества к основному тестовому газу. В государственной политике необходимо переходить от понятия «энергосбережение» к другому и более комплексному — «энергоэффективность» и решать проблему повышения эффективного использования природного газа путем внедрения новейших энергоэффективных технологий и оборудования, которые соответствовали б потребностям и требованиям времени.