DE2555916A1

DE2555916A1 - Verfahren zur integration von erd- und kunstgasversorgungssystemen und/oder zur leistungserhoehung von kunstgasversorgungssystemen

Info

Publication number: DE2555916A1
Application number: DE19752555916
Authority: DE
Inventors: Wolf Dipl Ing Bodo; Johannes Dr Ing Garstka
Original assignee: Brennstoffinstitut Freiberg
Current assignee: Brennstoffinstitut Freiberg
Priority date: 1974-12-31
Filing date: 1975-12-12
Publication date: 1976-11-18
Also published as: FR2296679B1; NL7514695A; DD124531A1; FR2296679A1

Description

Verfahren zur Integration von Erd- und Kunstgasversorgungssystemen und/oder zur Leistungserhöhung von Kunstgasversorgiingssystenien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Integration von Erd- und Kunstgasversorgungssysteiüen, wie sie in vielen Ländern für die öffentliche und industrielle Gasversorgung vorhanden sind. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Leistungserhöhung von Kunstgasversorgungssyatemen, insbesondere von solchen, die mit durch Ver- und Entgasung von festen bzw· Vergasung oder Spaltung flüssiger und gasförmiger Brennstoffe erzeugten Gasen betrieben werden.

Die Entwicklung und Gestaltung der vorhandenen Gassysteme wurde und wird durch die territorial verfügbaren festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffe maßgeblich bestimmt· Länder oder Territorien mit großen Vorkommen an methanreichen Erdgasen verfügen deshalb über umfangreiche ErdgasVersorgungssysteme, die getrennt nach Gasfamilien aufgebaut sind« Länder oder Territorien, die über keine oder unbedeutende Baturgasvorkommen, aber dafür über Vorkommen an festen und flüssigen Brennstoffen verfügen, haben sich größtenteils Gasversorgungssysteme errichtet, die mit Kunstgasen, die durch Ent- oder Vergasung bzw» Spaltung von festen, flüssigen

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und gaförmigen Kohlenwasserstoffen erzeugt werden, betrieben werden« Die bekannten Anwendungsverfahren und -vorrichtungen in den vorhandenen Gasversorgungssystemen erfordern bestimmte Gasqualitäten, die vor allem charakterisiert sind durch ihren Energieinhalt (Wobbezahl) und ihr Brennverhalten. Die Entwicklung der fossilen Brennstoffvorräte, territorial und im Weltmaßstab, hat dazu geführt, daß Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen wurden, die aus festen und flüssigen Brennstoffen ein Kunstgas mit dem Brdgas angenäherten Qualitätsmerkmalen erzeugen sollen. Damit soll in Ländern und Territorien mit einheitlichen Erdgasversorgungssystemen der Aufbau getrennter Kunstgassysteme vermieden werden·

Aus Gründen einer maximalen Umweltfreundlichkeit sind außerdem Vorschläge zum Aufbau von Gasversorgungssystemen, die mit technisch reinem Wasserstoff arbeiten sollen, bekannt geworden·

Tatsache ist, daß es viele Länder gibt, insbesondere in Europa, die über Erd- und Kunstgasversorgungssysteme verfügen, die getrennt und unabhängig voneinander betrieben werden müssen, und daß außerdem der Wunsch bzw# die Notwendigkeit besteht, die Leistungsfähigkeit der Kunstgassysteme und die der Gaswirtschaft insgesamt bei umfangreicherer Nutzung fester und flüssiger Brennstoffe zu erhöhen· Weiterhin sind Verfahren und Vorrichtungen zur Mischung von Erd- mit Kunstgasen zu Mischgasen, die sich gegen Stadtgas austauschen lassen, bekannt.

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Die Vorrichtungen und Verfahren zur Gaeanwendung können auf Grund der unterschiedlichen chemisch-physikalischen Eigenschaften und Kenngrößen der bekannten Erd-, Kunst- und Mischgase die Gasart nicht willkürlich wechseln, d· h·, es kann entweder nur Stadtgas oder Erdgas oder ein anderes definiertes Gas gefördert bzw· erzeugt, aufbereitet, transportiert, gespeichert, verteilt und angewandt werden· Sind Kunst- und Erdgase im gleichen Territorium vorhanden, so kann mit bekannten Verfahren aus Erdgas ein definiertes Kunstgas, gegebenenfalls Stadtgas, hergestellt werden, eine Wandlung von Kunstgas in ein gegen Erdgas austauschbares Gas ist mit technisch realisierten Verfahren und Vorrichtungen in nennenswertem Umfange nicht möglich. Will man trotzdem zur Erweiterung oder Stabilisierung von vorhandenen Erdgasversorgungssystemen ein gegen Erdgas austauschbares Kunstgas aus festen und flüssigen Brennstoffen erzeugen, so müssen neue Verfahren und Vorrichtungen entwickelt und realisiert werden. Die vorgeschlagene Hutzung der gegenwärtig produzierenden Kunstgaserzeuger, als Ausgangsbasis für die Herstellung von gegen Erdgas austauschbarem Kunstgas, führt zu unvertretbar hohen Anlagen- und Produktionskosten, so daß in allen Ländern, die ihre Gasversorgungssysteme von Stadt- auf Erdgasqualitat umstellen, die vorhandenen Stadtgaserzeugungsanlagen verschrottet werden«

Die Entwicklung der Kosten für die Umstellung eines Gasversorgungssystems von Stadt- auf Erdgas in Abhängigkeit von der Umstellzeit beeinflußt den finanziellen Gesamtauf -

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wand des Urastellprozesses derart, daß es notwendig ist, mit hoher Arbeitskräfte- und Materialkonzentration während der Umstellung zu arbeiten·

Zweck der Erfindung ist es, das Leistungsvermögen und die Stabilität der im Territorium vorhandenen Gasversorgungssysteme insgesamt und der Stadtgassysteme insbesondere zu erhöhen, bei gleichzeitiger Sicherung der Möglichkeit, vorhandene Kunstgaserzeugungs-, -aufbereitungs- und -anwendungsvorrichtungen weiter zu betreiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasart vorzuschlagen, mit der sowohl Erd- als auch Kunstgasversorgungssysteme betrieben werden können· Diese Gasart soll im Gasversorgungssystem gegenüber dem Einsatz von Erdgas keinen oder nur unbedeutenden Leistungsabfall verursachen und gegenüber Stadt- oder anderen Kunstgasen einen wesentlichen Leistungsanstieg sichernd Diese Gasart soll weiterhin bei gleichzeitiger Einspeisung von Erd- und mit bekannten Verfahren und vorhandenen Vorrichtungen erzeugten Kunstgasen in das integrierte Gasversorgungssystem, auch den Betrieb nur für Kunstgas, insbesondere Stadtgas, geeigneter Gasanwendungsverfahren und -vorrichtungen ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird das erreicht, indem alle bzw· ein Teil der Transport-, Speicher-, Verteilunge- und Anwendervorrichtungen der Erd- und/oder Kunstgasversorgungssysteme anstelle mit den bisherigen Gasen, mit einem Mischgas betrieben werden, das hauptsächlich aus Wasserstoff und Methan besteht. Der Anteil des Wasserstoffes und Methans soll zu-

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sammen mehr als 90 VoI·-% des Mischgases betragen. Erdgase und mit bekannten bzw· vorhandenen Verfahren und Vorrichtungen erzeugtes und aufbereitetes Kunstgas werden so gemischt, daß sich das Verhältnis Wasserstoff zu Methan im Gasversorgungssystem im Bereich von O : 1 bis 3 : 1 einstellt. Zur weitgehenden Integration vorhandener Erd- und Kunstgassysteme sowie zur Leistungserhöhung im Kunstgasversorgungs-, insbesondere StadtgasVersorgungssystem, wird das Wasserstoff-zu-Methan-Verhältnis im Mischgas im Bereich von 2:3 bis 3 : 2 eingestellt· Ein so eingestelltes Mischgas kann zu jeder Zeit und an jedem Ort durch entsprechende Zuspeisung von Stickstoff, Kohlendioxid, Methan, Flüssiggas oder Luft bzw· von Zwei- oder Mehrkomponentenmischungen aus diesen den Anforderungen der Anwenderverfahren und -vorrichtungen angepaßt werden· Der auf diese Art eventuell im Mischgas vorhandene freie Sauerstoff kann durch thermisch-katalytische Behandlung gebunden werden.

Bas der erfindungsgemäßen Lösung entsprechende Mischgas besitzt - unabhängig vom Mischungsverhältnis Methan zu Wasserstoff - annähernd den gleichen Energieinhalt (Wobbezahl) wie Erdgas bekannter Qualität.

Außerdem sind seine Brenneigenschaften im angegebenen Bereich des Methan-zu-Wasserstoff-Verhältnisses so wenig veränderlich, daß ein ordnungsgemäßer Betrieb von Gasanwendungsanlagen auch bei stark schwankenden Methan-zuWasserstoff-Verhältnissen ohne Umstellung oder Anpassung möglich ist,

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Damit kann das Gasauf kommen eines Versorgungssystems weitgehend den Möglichkeiten der Erdgasbeschaffung und der Kunstgaserzeugung aus festen und flüssigen Brennstoffen angepaßt werden. Die Gaserzeugungsanlagen für Stadtgas können bei Ergänzung durch wenige, bekannte Verfahrensstufen mit gleicher oder größerer Leistung für die Erfüllung der gestellten Aufgabe verwendet werden. Die Umstellung von Abnehmeranlagen und -verfahren zur Sicherung einer Leistungssteigerung in Kunstgasversorgungssystemen, insbesondere in Stadtgasversorgungssystemen, ist bei Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung nicht zwingend erforderlich.

Die Erfindung soll mit dem nachstehenden Beispiel beschrieben werden,

Aus Erdgas mit einem Me than-Gehalt um 95 VoI · -% und einem Kunstgas aus der Braunkohlen- oder Steinkohlendruckvergasung, nach CO-Konvertierung und CCU-Wäsche, mit einer Zusammensetzung von 70 Vol.-^ Wasserstoff und ca. 25 Vol.-$ Methan wird ein Mischgas hergestellt, dessen Zusammensetzung je nach den zur Verfugung stehenden Erdgas- und Kunstgasmengen zwischen einem Methangehalt von 30-95 Vol.-$ und einem Wasserstoffgehalt von 0-65 Vol.-% aufweist. Dieses Gas hat eine Wobbezahl von 11500 + 1000 und liegt damit im Bereich des sonst üblichen Erdgases, Die Zündgeschwindigkeit (wichtiger Faktor für das Brennverhalten) kann sich bei Injektorbrennern selbsttätig auf einen Wert um 40 cm/s einstellen. Damit entspricht dieser Wert ebenfalls der maximalen Zündgeschwindigkeit des Methans. Wird

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das erfindungsgemäße Mischgas im Vorzugsbereich gefahren, so kann durch Zuspeisung von Inertgasen oder von stickstoffreichen Brdgasen mit einem Methangehalt kleiner 40 Vol.-% an federn Ort und zu jeder Zeit, z« B. an den Ortsnetzreglerstationen, ein gegen Stadtgas austauschbares Gas hergestellt werden.

Kann das gewünschte Wasserstoff-Methan-Verhältnis im Mischgas auf Grund fehlender Methanmengen nicht erreicht werden, so können die erforderlichen Kennwerte des Mischgases durch Substitution des Methans durch Plüssiggaszumischungen erzielt werden·

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Claims

Patentansprüche *'*

1· Verfahren zur Integration von jßrd- und Kunstgas Versorgungssystemen, bestehend aus bekannten Erdgasforder-, -aufbereitungs-, -fortleitungs-, -speicher-, -verteilungs- und -anwendungs- bzw. Kunstgaserzeugungs-, -aufbereitungs-, -transport-, -speicher—, -verteilungs- und -anwendungsverfahren und -vorrichtungen und/oder zur Leistungserhöhung von KunstgasVersorgungssystemen, dadurch gekennzeichnet, daß alle bzw. ein Teil der Transport-, Speicher-, Verteilungs- und Anwendungsanlagen der Erd- und/oder Kunstgasversorgungssysteme anstelle mit den bisherigen Gasen mit einem Mischgas betrieben werden, dessen Methan- und Wasserstoffanteile zusammen mindestens 90 Vol,-fo betragen, wobei sich das Verhältnis Wasserstoff zu Methan im Bereich von 0 : 1 bis 3 : 1 bewegen soll»
2. Hach 1«, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgas vorzugsweise ein Wasserstoff~zu-Methan-Verhältnis im Bereich von 2:3 his 3 J 2 hat, und daß die Brenneigerischafteri des Mischgases durch entsprechende Zuspeisung von Stickstoff, Kohlendioxid, Methan, Flüssiggas oder Luft oder Zwei- oder Mehrkomponentenmischungen aus diesen, gegebenenfalls mit nachfolgender thermisch-katalytischer Behandlung, den Anforderungen der Anwenderverfahren und -vorrichtungen angepaßt werden.

3· Hach 1., dadurch gekennzeichnet, daß das Methan im Mischgas durch Flüssiggase substituiert wird.

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