Gaskwaliteit en meetzaken

Temperatuurverlaging in Gasontvangstations (GOS)

Graag nodigen wij u uit om samen met ons het energieverbruik op gasontvangstations te verlagen en daarmee de CO2-uitstoot te verminderen. Aangeslotenen kunnen daaraan bijdragen door mee te werken aan een lagere temperatuurinstelling van het gas uit het gasontvangstation.

GTS verwarmt het gas op de gasontvangstations om de afkoeling van het gas bij het verlagen van de druk te compenseren, zodat de temperatuur normaal gesproken op 5˚C uitkomt. Recent onderzoek toont aan dat de temperatuur bijgesteld kan worden zonder dat er risico bestaat op uitval van vloeistoffen.

Een verlaging van de temperatuur met 2˚C geeft een CO2-reductie van circa 10% per gasontvangstation. Voor alle industriële gasontvangstations tezamen betekent dit een potentiële emissiereductie van 7,9 kton CO2!

Het instellen van de uitgaande temperatuur op een gasontvangstation vindt als volgt plaats:

Het inkomende gas wordt in een warmtewisselaar isobarisch en adiabatisch (bij dezelfde druk en zonder warmte-uitwisseling met de omgeving) verwarmd tot een bepaalde temperatuur;
De druk van het gas wordt met een regelaar verlaagd, waarbij ook de gastemperatuur daalt. Drukverlaging in een regelaar gebeurt isenthalpisch, dat wil zeggen bij gelijkblijvende enthalpie (er wordt door het gas geen arbeid verricht).
Het uitgaande gas bereikt daarmee de gewenste uitgangsdruk en -temperatuur.

Het proces is hieronder schematisch weergegeven:

In bovenstaand voorbeeld zijn de inlaatdruk en -temperatuur respectievelijk 40 barg en 10 °C. Uitgaande van G-gas bedraagt de enthalpie op dat punt -18.4737 kJ/kg (met 0 °C en 0 bar als referentiesituatie met een enthalpie van nul).

Bij een uitgaande temperatuur van 5°C en een druk van 8 barg is de enthalpie van het gas verhoogd tot 1.9549 kJ/kg. Omdat de expansie in de regelaar isenthalpisch verloopt is de enthalpie tussen warmtewisselaar en regelaar dus ook 1.9549 geweest. Er kan dan worden berekend dat bij een druk van 40 barg, de temperatuur op dat punt 19.37 °C moet zijn geweest.

Als we uitgaan van een debiet van 1000 m3(n)/h, dan bedraagt de massastroom door de straat 833.4 kg/h. De hoeveelheid warmte die door de warmtewisselaar moet worden geleverd is dan

833.4 x (1.9549 - -18.4737) = 17025 kJ/h.

Hetzelfde kan nu worden gedaan voor een situatie waarin de uitgaande gastemperatuur is verlaagd tot 3 °C. Dit is onderstaand figuur weergegeven.

Er kan worden opgemerkt dat de enthalpie van het uitgaande gas is verlaagd tot -3.8576 kJ/kg, waarbij een temperatuur van 16.70 °C hoort bij een druk van 40 barg (na de warmtewisselaar).

In dit geval bedraagt de warmte die door de warmtewisselaar is geleverd dus

833.4 x (-3.8576 - -18.4737) = 12181 kJ/h.

Het verschil tussen de ingestelde uitgangstemperaturen van 5 en 2 °C levert dus een energiebesparing op van 17025 – 12181 kJ/h = 4844 kJ/h, ofwel ca. 28.5%. In praktijk bedraagt de besparing 5% per graad temperatuurverlaging.

De MR-gaskwaliteit schrijft een minimale gastemperatuur van 0°C voor. GTS levert het gas dus altijd warmer dan 0°C aan.

De in te stellen temperatuur is afhankelijk van de gassoort en de gasdruk. Algemeen geldt dat hoogcalorisch gas erg droog is en voor alle leverdrukken op 1°C geleverd kan worden. Laagcalorisch gas is iets natter en wordt afhankelijk van de leverdruk tussen de 1°C en 7°C geleverd. De voorgestelde temperatuur is voor u levering aangegeven in de door GTS naar u gestuurde brief.

De uiteindelijke temperatuur is afhankelijk van het achterliggende netwerk van de aangeslotene en van verdere drukreductie. Voor ondergrondse netwerken geldt dat het gas door de bodem meestal opgewarmd wordt. De gemiddelde bodemtemperatuur bedraagt 7°C. De nieuwe levertemperatuur bedraagt meestal 3°C. Dat betekent dat het gas onderweg wordt opgewarmd. Voor bovengrondse netwerken vindt meestal ook opwarming plaats door de omgevingslucht. Alleen op koude dagen kan het gas verder afkoelen. Door drukreductie kan het gas verder in temperatuur dalen. Als goede vuistregel geldt dat bij 1 bar drukdaling de temperatuur 0,5°C daalt.

In principe merkt een aangeslotene niets van de temperatuurverlaging. In de regel is de voorgestelde verlaging klein en kan zonder effecten worden doorgevoerd.

Bij grotere temperatuurdalingen is het raadzaam dat een procesengineer van aangeslotene samen met het aanspreekpunt van GTS de mogelijke effecten bespreekt. Met name een gasturbine kan gevoelig zijn voor de temperatuur van het aangeleverde gas. Voor de overige apparatuur worden geen effecten verwacht.

Theoretisch zou dit kunnen indien er in het proces van de aangeslotene nog een forse drukreductie plaatsvindt.

In het algemeen zijn er geen bijzondere effecten te verwachten. Bij regelaars moet gecontroleerd worden dat ademopeningen niet gaan dichtzitten. Er is een lijst beschikbaar met apparatuur en de mate waarin deze apparatuur gevoelig is voor ijsafzetting.

Algemeen geldt dat de uitval van koolwaterstoffen voorkomen dient te worden. Het gas is tegenwoordig erg droog en op korte termijn zullen er geen nadelige effecten zijn van een lage temperatuur in het netwerk van aangeslotene. Op de langere termijn kan mogelijk ophoping van koolwaterstoffen plaatsvinden. Voor hoogcalorisch gas dient een minimale temperatuur aangehouden te worden van -3°C. Onder deze grens kan condensatie van koolwaterstoffen plaatsvinden. Voor laagcalorisch gas is deze temperatuur afhankelijk van de druk. Bij een typische druk van 8 bar bedraagt de worst case condensatietemperatuur 3°C. Indien het gas verder wordt gereduceerd naar bijvoorbeeld 0,1 bar dan daalt de temperatuur naar circa -0,5°C. Praktijkproeven, uitgevoerd samen met een RNB, geven aan dat er geen condensatie optreed in hun netwerk.

Doordat het gas iets kouder is, zal het gasverbruik bij de aangeslotene iets hoger zijn. Per graad temperatuurverlaging is dit maximaal circa 0,05 ‰; in de praktijk is dit promillage lager omdat het gas door de omgeving ook vrij snel weer opgewarmd wordt.

Dat is afhankelijk van de gebruikte materialen en door de aangeslotene verder te controleren. Algemeen geldt dat de beperkte temperatuurverlaging geen effecten heeft op het materiaal.