Instalacja LNG do ogrzewania. Kiedy opłaca się instalacja LNG? LNG a LPG
Instalacja LNG, czyli wykorzystująca skroplony gaz ziemny, polecana jest do ogrzewania, przedsiębiorstw, ale także hoteli, osiedli mieszkaniowych, które nie mają dostępu do sieci gazu ziemnego. Instalacja LNG może być stosowana także w procesach technologicznych. Kiedy warto zastosować instalację LNG, a kiedy LPG? Jak wygląda stacja regazyfikacji LNG i jakie są wytyczne projektowe dla tego typu instalacji?
Spis treści
- Co to jest LNG?
- LNG a LPG - porównanie właściwości
- Kiedy opłaca się instalacja LNG, a kiedy LPG?
- Budowa instalacji LNG
- Instalacja LNG - wytyczne projektowe
- Instalacja LNG - proces inwestycyjny
Co to jest LNG?
LNG (Liquefied Natural Gas) to gaz ziemny, który w procesie skraplania, zostaje schłodzony do temperatury -162ºC. W procesie tym gaz jest oczyszczany i zwiększa swoją gęstość energetyczną przy jednoczesnym zmniejszeniu objętości (ok. 600 razy). Dzięki temu skroplony gaz ziemny LNG można łatwo transportować i magazynować.
LNG a LPG - porównanie właściwości
LNG składa się głównie z metanu, jego zawartość wynosi ok. 95%. Głównym składnikiem LPG jest natomiast propan. Skład obu gazów warunkuje ich właściwości. Gaz LNG, w przeciwieństwie do gazu LPG, jest lżejszy od powietrza, przez co unosi się ku górze. To ważna właściwość, która ma wpływ na instalację i sposób magazynowania gazu LNG. Aby gaz LNG zachował postać skroploną, musi być przechowywany w temperaturze ok. -162ºC, stąd odpowiednia budowa zbiornika - zbiornik kriogeniczny, składający się ze zbiornika wewnętrznego ze stali nierdzewnej, oraz zbiornika zewnętrznego. Zbiornik wewnętrzny umieszczony jest w zbiorniku zewnętrznym za pomocą specjalnych cięgien, a pomiędzy nimi jest próżnia, pełniąca funkcję izolacyjną. Taka budowa zbiornika zapewnia utrzymanie gazu w odpowiednio niskiej temperaturze. Gaz LNG jest gazem łatwopalnym i bezwonnym. Granica wybuchowości, podobnie jak dla gazu ziemnego, mieści się w granicach od 5 do 15% zawartości w mieszaninie z powietrzem.
| LNG | LPG |
| lżejszy od powietrza, przez co unosi się ku górze | cięższy od powietrza, skupia się przy podłożu |
| musi być magazynowany w temp. ok. -162ºC, aby pozostał w fazie skroplonej | magazynowany w temp. od 40 do - 20ºC |
| niższa wartość opałowa 35,40 MJ/m³ | wyższa wartość opałowa 93,57 MJ/m³ |
| ciepło spalania 39,26 MJ/m³ | ciepło spalania 102,16 MJ/m³ |
| gęstość od 410 kg/m³ – 520 kg/m³ | gęstość fazy ciekłej od 510 do 580 kg/m³ |
Kiedy opłaca się instalacja LNG, a kiedy LPG?
Wybór źródła ogrzewania zależy m.in. od kwestii technicznej, jaką jest możliwość ulokowania kotłowni. Jeżeli jest możliwość umiejscowienia kotłowni pod ziemią, można zastosować instalację LNG. Jeśli natomiast kotłownia może być zaprojektowana na poziomie "0", tu możemy zastosować LPG. Instalacja LNG jest dobrym rozwiązaniem jako faza przejściowa (pregazyfikacja) przy planowanym w przyszłości podłączeniu gazu ziemnego.
Kiedy bardziej opłaca się instalacja gazu LNG? LNG to idealne paliwo przy dużym zapotrzebowaniu firmy na energię, np. w przemyśle (ogrzewanie i technologia kogeneracji), do zasilania osiedla, obiektu hotelowego, centrum logistycznego. W przeciwieństwie do gazu z sieci, LNG zapewnia elastyczność działania w razie dodatkowego lub zwiększonego sezonowo zapotrzebowania na gaz. W formie ciekłej gaz ziemny można dostarczyć w dowolne miejsce, a następnie regazyfikować w razie potrzeby bez dodatkowych inwestycji w budowę przyłącza do sieci przesyłowej. W przypadku budynków niskich, czyli do 12 m wysokości możemy zastosować instalacje LPG, natomiast w budynkach średniowysokich, czyli powyżej 12 m, warunki techniczne obligują do instalacji LNG.
LNG opłaca się również zastosować w przypadku modernizacji instalacji na olej opałowy - szacowany jest szybki zwrot inwestycji.
Budowa instalacji LNG
Zbiornik magazynowy - może być pionowy (stosowany w przypadku ograniczonej powierzchni inwestycyjnej) lub poziomy.
Parownice - w parownicach skroplony gaz pod wpływem dostarczonej energii cieplnej ulega odparowaniu - następuje przemiana jego stanu z ciekłego w lotny. Rodzaje parownic:
- parownice atmosferyczne - wykonane z aluminium (wysoki współczynnik przewodzenia ciepła), z zamkniętego rurociągu, wyposażonego w radiatory, służące do pobierania ciepła z otoczenia. W instalacji stosuje się zawsze dwie parownice, do pracy naprzemiennej, rozwiązującej problem oblodzenia, które zmniejsza wydajność urządzenia. Projektant przy doborze parownic powinien pamiętać, że ich wydajności nie sumują się, dlatego też ważna jest wartość tego parametru dla jednego urządzenia.
- parownice wodne - stosowane rzadziej, ponieważ do pracy wymagają dostarczenia ciepła z zewnątrz, zatem montażu dodatkowego urządzenia, np. kotła gazowego. Takie rozwiązanie jest stosowane w przypadku układów kogeneracyjnych. Instalacja ta jest bardziej zaawansowana technologicznie.
Stacja redukcyjna - ważny element instalacji regazyfikacji LNG, który pozwala dostosować instalację pod konkretne parametry gazu, wymagane przez instalację odbiorczą. W skład stacji wchodzą m.in.:
- reduktory I stopnia
- filtry
- czujniki ciśnień
- nawaniacz gazu (dla bezpieczeństwa, ponieważ LNG jest bezwonny).
Aparatura kontrolna - praca instalacji stacji regazyfikacji LNG jest procesem w pełni automatycznym oraz bezpiecznym. W pobliżu instalacji, w oddzielnym kontenerze umieszcza się szafę kontrolno-pomiarową ze sterownikiem PLC, która kontroluje aktualne parametry oraz steruje stacją. W instalacji projektuje się najczęściej zawory o działaniu pneumatycznym, umożliwiające automatyczną zmianę ich stanów pracy. Do sterowania niezbędne jest dostarczenie sprężonego powietrza lub butli ze sprężonym azotem. System telemetryczny - standardowe wyposażenie instalacji LNG z GASPOLU. Pozwala zdalnie monitorować pracę stacji LNG. W każdej chwili daje dostęp do aktualnych parametrów instalacji, pozycji pracy zaworów oraz danych historycznych.
Instalacja LNG - wytyczne projektowe
W polskim prawodawstwie nie ma jasno sformułowanych wytycznych projektowych dla stacji regazyfikacji LNG. Najczęściej projektanci opierają się na normie EN13645 (Instalacje i armatura do ciekłego gazu ziemnego – Projektowanie instalacji lądowych ze zbiornikami magazynowymi o ładowności od 5 t do 200 t).Na podstawie kilku punktów tej normy, w większości przypadków można przyjąć obszar oddziaływania instalacji jako odległość od środka wycieku:
- 7 m – dla obszarów bardzo słabo zurbanizowanych, wiejskich,
- 11 m – dla terenów pośrednich, zakładów produkcyjnych,
- 18 m – dla terenów mocno zurbanizowanych, w sąsiedztwie budynków mieszkalnych, duża ilość osób przebywających na danym terenie.
Powyższe odległości obowiązują także od granicy działki, budynków czy hal.
Wymagania dla poszczególnych odległości podyktowane są oddziaływaniem instalacji - emitowanym strumieniem ciepła w przypadku ewentualnego wycieku i zapłonu gazu. Maksymalne natężenie promieniowania cieplnego od ognia wewnątrz instalacji wynosi (tablica 1 normy PN-EN 13645):
- dla metalowych powierzchni zewnętrznych ścian zbiornika ciśnieniowego i instalacji procesu technologicznego – 15 kW/m²
- dla budynków produkcyjnych – 8 kW/m²
- dla budynków administracyjnych - 5 kW/m².
Według PN-EN 13645 dla przypadku skrajnego wycieku, tj. rozlewania się cieczy z uszkodzonej ruryciekłego metanu o średnicy 40 mm, powstaniu rozlewiska o powierzchni 5 m² i zapaleniu się,maksymalne wielkości strumienia promieniowania zostały osiągnięte przy następujących odległościach (tablica B.3 normy PN-EN 13645):
- 15 kW/m² – 6 m
- 13 kW/² – 7 m
- 8 kW/m² – 9 m
- 5 kW/m² – 11 m
- 1,5 kW/m² – 18 m.
Przy projektowaniu i instalacji LNG należy pamiętać o:
- montażu zaworów bezpieczeństwa (zbiornik, rurociągi)
- montażu systemu detekcji gazu (czujniki gazu w obrębie zbiornika i instalacji)
- wyłącznikach bezpieczeństwa
- wyposażeniu instalacji w gaśnice proszkowe oraz koc gaśniczy
- uziemieniu wszystkich urządzeń oraz rurociągów na instalacji
- sztucznym nawonienieniu gazu na instalacji
Przy projektowaniu instalacji LNG należy wziąć pod uwagę jeszcze dodatkowe wytyczne dotyczące odległości – według ustawy o drogach publicznych.
| Rodzaj drogi | W terenie zabudowanym | Poza terenem zabudowanym |
| autostrada | 30 m | 50 m |
| droga ekspresowa | 20 m | 40 m |
| droga ogólnodostępna: | ||
| krajowa, | 10 m | 25 m |
| wojewódzka, powiatowa | 8 m | 20 m |
| gminna | 6 m | 15 m |
Poprawnie działająca instalacja LNG wymaga zapewnienia:
- zasilania w energię elektryczna (grzałka elektryczna, szafa sterownicza, oświetlenie stacji…)
- instalacji kanalizacyjnej (odprowadzenie wód deszczowych z obrębu wanny stacji),
- instalacji sprężonego powietrza lub zapewnienia dostępu sprężonego azotu z butli (sterowanie zaworami pneumatycznymi)
Instalacja LNG - proces inwestycyjny
Każda inwestycja w instalację LNG rozpatrywana jest indywidualnie. Analizie poddawane są nakłady inwestycyjne, dobór poszczególnych urządzeń, opłacalność inwestycji, itp. Zapewniona jest kompleksowa obsługa w zakresie wykonania instalacji zbiornikowej na gaz LNG od wykonania projektu, uzyskania niezbędnych uzgodnień, dowozu zbiornika, montażu instalacji, aż do dostawy gazu i jego monitoringu.
Służby techniczne dbają o ciągłość dostaw i działanie instalacji. Obiekt jest wyposażony w zdublowane ciągi regazyfikacyjne i redukcyjne, co minimalizuje ryzyko wystąpienia awarii. Standardowym wyposażeniem jest automatyczny system sterowania zaworami, co w znacznym stopniu ogranicza ingerencję człowieka w funkcjonowanie obiektu. Poziom gazu oraz funkcjonowanie urządzeń monitorowane jest przez dostępny dla klienta całodobowy system telemetryczny.
Proces inwestycyjny nie jest skomplikowany, choć wymaga oczywiście czasu. Od podpisania umowy do pierwszej dostawy gazu może minąć od 8 do 11 miesięcy. Wiąże się to głównie z oczekiwaniem na decyzję środowiskową i pozwolenie na budowę. Samo projektowanie instalacji, gromadzenia dokumentacji trwa około 3 tygodni. Prace budowlane wraz z wykonaniem fundamentów, uziomów, przyłączy zajmują również około 3 tygodni. Na montaż urządzeń, rurociągów, wyposażenie instalacji w automatykę trzeba przeznaczyć 2 tygodnie. Końcowym etapem jest przygotowanie zbiornika do tankowania, polegające na schłodzeniu go ciekłym azotem.
