ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ-ΥΓΡΑΕΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Transcript

1 Τ.Ε.Ι ΚΑΒΑΛΑΣ Σ.Τ.Ε.Φ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ-ΥΓΡΑΕΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΠΟΥΔΑΣΤΗΣ : ΣΠΑΘΑΡΙΩΤΗΣ ΑΝΔΡΕΑΣ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ : ΝΑΜΛΗΣ ΘΕΟΦΙΛΟΣ ΚΑΒΑΛΑ 2003

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1) ΕΙΣΑΓΩΓΗ... ΣΕΛ.1 2) (i) ΑΝΑΦΟΡΑ ΣΤΑ ΑΕΡΙΑ ΚΑΥΣΙΜΑ...ΣΕΛ.2 (ϋ) ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΓΙΑ Φ.Α-Υ.Α... ΣΕΛ.5 3) (I) ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ...ΣΕΛ.7 ( Μ ) ΥΓΡΑΕΡΙΟ... ΣΕΛ.15 (ϋΐ) ΦΥΣΙΚΕΣ ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Φ.Α-Υ.Α... ΣΕΛ.18 (ΐν) ΚΑΥΣΗ ΑΕΡΙΩΝ Φ.Α-Υ.Α... ΣΕΛ.23 4) (I) ΔΙΚΤΥΟ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ...ΣΕΛ.33 (ϋ) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ Φ.Α-Υ.Α... ΣΕΛ.36 5) ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ... ΣΕΛ.51 6) ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ-ΥΓΡΑΕΡΙΟΥ...ΣΕΛ.56 7) ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ(πλεονεκτήματα)..ΣΕΛ.75 8) ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...ΣΕΛ.77

3 1) ΕΙΣΑΓΩΓΉ To Φυσικό αέριο καθώς και το Υγραέριο έχουν αναγνωρισθεί παγκοσμίως ως τα πιο καθαρά αέρια καύσιμα τα οποία μπορούν να συμβάλλουν με τον δικό τους τρόπο για ένα καθαρότερο περιβάλλον καθώς και στην μείωση του φαινομένου του θερμοκηπίου. Ιδιαίτερα στα μεγάλα αστικά κέντρα του κόσμου η συμβολή τους είναι καθοριστική αφού έχουν αντικαταστήσει άλλες μορφές ενέργειας. Επίσης η ολοένα σταδιακή ελάττωση της πετρελαϊκής παραγωγής μας ωθεί στην αναζήτηση μιας νέας ενεργειακής πολιτικής όπως αυτή του υγραερίου και του φυσικού αερίου. Έτσι λοιπόν στόχος αυτής της πτυχιακής εργασίας είναι να ενημερώσει σε πρώτη φάση τους συναδέλφους Μηχανολόγους για το τι ακριβώς είναι το φυσικό αέριο και το υγραέριο και έπειτα να τους υποδείξει τις εφαρμογές που μπορούν να έχουν, τους τρόπους μεταφοράς αυτών και να τους υπογραμμίσει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα αυτών σε σχέση με άλλες μορφές ενέργειας. Θα ήθελα εδώ να κλείσω την εισαγωγή αυτή, δανειζόμενος κάτι από τα λόγια ενός καθηγητή του Dr. McVeigh. «Δώσε σε μια οικογένεια ψάρια και θα χορτάσουν για μια μέρα, μάθε τους να ψαρεύουν και θα χορταίνουν μια ολόκληρη ζωή.»

4 2)(i) ΑΝΑΦΟΡΑ ΣΤΑ ΑΕΡΙΑ ΚΑΥΣΙΜΑ Τα αέρια καύσιμα είναι μια μορφή ενέργειας και χρησιμοποιούνται κυρίως στην βιομηχανία και στα νοικοκυριά. Περιλαμβάνουν μια μεγάλη ποικιλία αερίων, μερικά από τα οποία βρίσκονται μέσα στην γη, ενώ άλλα παράγονται βιομηχανικά. Σήμερα τα κυριότερα αέρια καύσιμα είναι το φυσικό αέριο και το υγραέριο. Τα διάφορα είδη των αέριων καυσίμων βρίσκονται παρακάτω. ΕΙΔΗ ΚΑΥΣΙΜΩΝ ΑΕΡΙΩΝ > Αέριο κωκερίαο : είναι αέριο που παράγεται στις κωκερίες των χαλυβουργείων και στα ορυχεία, κατά την απόσταξη των λιθανθράκων μέσα στους κλίβανους παραγωγής του κωκ. > Υδαταέοιο : είναι το αέριο που περιέχει βασικά υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα και που παράγεται από την αποσύνθεση του υδρατμού υπό την επίδραση πυρακτωμένου κωκ σε θερμοκρασία C. > Αέριο υυικαυίνου : είναι το αέριο που λαμβάνεται στην έξοδο του επάνω στομίου των υψικαμίνων κατά την διάρκεια της κατεργασίας του χυτοσιδήρου. > Υνοαέοιο : είναι το αέριο που προέρχεται από το την διύλιση του πετρελαίου και από τα κοιτάσματα του φυσικού αερίου και αποτελείται κυρίως από προπάνιο και βουτάνιο. > Λιθανθοακαέριο : είναι το αέριο που αποκτάται με την πυρογένεση ή την απόσταξη των γαιανθράκων(γαιάνθρακες ονομάζονται γενικά όλοι οι άνθρακες που εξορύσσονται πάνω στην γη σε αντίθεση με τους ξυλάνθρακες). > Παρανόυενο αέριο : ή συνθετικό φυσικό αέριο που παράγεται από φυσικές ή χημικές επιδράσεις πάνω σε καύσιμα κάθε μορφής. > Φυσικό αέριο : το σύνολο των αερίων υδρογονανθράκων που βρίσκονται μέσα σε πετρώματα- ταμιευτήρες στα απ όπου τα εξορύσσουν. Χρησιμοποιούνται ως καύσιμα ή ως πρώτη ύλη της πετροχημικής βιομηχανίας. > Φτωχό αέριο ή αεραέριο : είναι αέριο που παράγεται με την ατελή καύση του κωκ και που περιέχει βασικά μονοξείδιο του άνθρακα λίγο άζωτο και υδρογόνο. > Αναυορφωυένο αέριο ; είναι το αέριο το οποίο προέρχεται από μια πράξη μετατροπής των μορίων των υδρογονανθράκων.

5 > Αέριο πόλεως ή φωταέριο : είναι ανθρακαέριο, αλλά και άλλα τεχνητά αέρια της ίδιας περίπου θερμογόνου δύναμης των 4200 Kcal/πι^. Όλα τα παραπάνω καύσιμα αέρια κατατάσσονται σύμφωνα με την Γερμανική τεχνική οδηγία TECHNICHE REGELN FUR GAS- INSTALLATIONEN DVGW-TRG1 και την αντίστοιχη τεχνική οδηγία του ΤΕΕ για τα καύσιμα αέρια, χωρίζοντας τα σε τέσσερις οικογένειες από άποψη εναλλακτικότητας. Η κατάταξη αυτή σημαίνει κατ αύξουσα σειρά και μεγαλύτερη θερμογόνος δύναμη του αερίου. Οι οικονένειες αυτές είναι οι παρακάτω : > οικονένεια Στην οικογένεια αυτή περιλαμβάνονται τα αέρια πόλεως που χωρίζονται σε δύο κατηγορίες τα A και Β. Είναι καύσιμα αέρια που παράγονται σε εγκαταστάσεις απαερίωσης ή εξαέρωσης του άνθρακα, κοντά ή μακριά από τις πόλεις με μεγάλη περιεκτικότητα σε Η2 Χαρακτηρισμός Μονάδα Ομάδα A Ομάδα Β Ανώτερη Kcal/πι^ 4200 θερμογόνος δύναμη Περιεκτικότητα Η2 % 40-60% 45-67% Η2 Πίεση σύνδεσης π^bar 8 > 2*^οικονένεια. Στην οικογένεια αυτή περιλαμβάνονται τα φυσικά αέρια (γαιαέρια,ελαιαέρια) και όλα τα εναλλάξιμα προς αυτά όπως το αέριο που παράγεται στις εγκαταστάσεις του Ασπροπύργου και διανέμεται από την ΔΕΦΑ. Χωρίζονται σε δύο κατηγορίες τις Η και L. Στην κατηγορία Η ανήκει και το φυσικό αέριο το οποίο Χαρακτηρισμός Μονάδα Ομάδα L Ομάδα Η Ανώτερη Kcai/TT? θερμογόνος δύναμη Πίεση σύνδεσης mbar

6 > 3^ οικογένεια Στην οικογένεια αυτή περιλαμβάνονται τα υγραέρια προπάνιο και βουτάνιο και τα μίγματά τους. Είναι προϊόντα διύλισης του πετρελαίου και αποτελούνται από 95% από προπάνιο ή βουτάνιο Χαρακτηρισμός Είδη υγραερίων 1 ) προπάνιο 2) βουτάνιο Πίεση σύνδεσης Kcal/m^ mbar > 4^^ οικονένεια. Στην οικογένεια αυτή ανήκουν μίγματα υδρογονανθράκων / αέρα τα οποία παρασκευάζονται από υγραέρια ή και από φυσικά αέρια Χαρακτηρισμός Μονάδα Υγραέριο/αέρας Φυσικό αέριο/αέρας Ανώτερη Kcal/m^ θερμογόνος δύναμη Πίεση σύνδεσης mbar mbar mbar Ορισμένα τιμές από τους παραπάνω πίνακες μπορεί να έχουν κάποιες μικρές διακυμάνσεις, αν τις συγκρίνουμε με κάποιες τιμές από κάποιες άλλες πηγές. Αυτό οφείλεται στην στρογγυλοποίηση των τιμών καθώς και στην διαφορετική βιβλιογραφία.

7 2)(ii) ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΓΙΑ Φ.Α - Υ.Α Το Φυσικό αέριο είναι ένα ιδανικό καύσιμο και πρώτη ύλη για την βιομηχανία. Συνήθως απαντάται εκεί οπού βρίσκεται πετρέλαιο γιατί η γεωλογικές συνθήκες που ευνοούν την δημιουργία του πετρελαίου είναι ευνοϊκές και για την δημιουργία του Φυσικού αερίου. Η άσφαλτος και τα βιτουμένια είναι από τα πιο παλιά γνωστά προϊόντα του πετρελαίου και ενδείξεις για την διαρροή του φυσικού αερίου βρέθηκαν μεταξύ π.χ στο Ιράν - Ιράκ. Η χρήση του φυσικού αερίου αναφέρεται στην κίνα το 900 π.χ περίπου, οπού ανοίχθηκαν φρέατα και το αέριο μεταφέρονταν με αγωγούς από ξύλο μπαμπού. Στην Ευρώπη αυτές οι επιτεύξεις ήταν άγνωστες και το φυσικό αέριο δεν ανακαλύφθηκε παρά το 1659 στην Αγγλία. Αφού ανακαλύφθηκε το Φυσικό αέριο και μετά από δέκα χρόνια στασιμότητας ανακαλύπτεται το 1670 το αέριο από απόσταξη ανθράκων (ανθρακαέριο-φωταέριο), το οποίο όμως άρχισε να χρησιμοποιείται το 1790 γιατί ήταν πιο εύκολη η μεταφορά, η αποθήκευση και η χρησιμοποίηση του σε μηχανές εσωτερικής καύσης και στον φωτισμό τον δρόμων και τον σπιτιών. Το 1821 η πόλη Φριντόνια στην περιφέρεια της Νέας Υόρκης φωτίζονταν με φυσικό αέριο, αλλά η χρήση του εξακολουθούσε να είναι περιορισμένη γιατί δεν είχε επινοηθεί τρόπος για την μεταφορά του σε μεγάλες αποστάσεις και έτσι επί έναν αιώνα το φυσικό αέριο παρέμεινε στο περιθώριο της βιομηχανικής εξέλιξης που βασίστηκε στον άνθρακα και το πετρέλαιο. Η μέθοδος μεταφοράς του φυσικού αερίου με αγωγούς εξελίχθηκε ιδιαίτερα στην δεκαετία του 1920 και αποτέλεσε ένα σημαντικό στάδιο στην χρήση του φυσικού αερίου. Στην Γαλλία η βιομηχανία παραγωγής αερίου ανθίζει μέχρι το 1930, όλες η σημαντικές ή μεσαίες πόλεις καθώς και μερικές κωμοπόλεις διέθεταν δίκτυο διανομής αερίου, που τροφοδοτούνταν από ένα τοπικό εργοστάσιο. Όμως η εμφάνιση στην αγορά μεγάλων ποσοτήτων υγρών ή αέριων παραγώγων πετρελαίου συνετέλεσε ως ένα σημείο στην ανάσχεση της επεκτάσεως διανομής του αερίου πόλεως με δίκτυο σωληνώσεων. Ιδιαίτερα οι επιχειρήσεις πετρελαίου που διέθεταν αυξημένες ποσότητες προπανίου και βουτανίου, ανάπτυξαν τη διοχέτευση στην κατανάλωση υγροποιημένου αερίου (Υγραερίου) σε φιάλες, κυρίως στις αγροτικές περιοχές. Μετά τον Β παγκόσμιο πόλεμο και την ανακάλυψη σημαντικών κοιτασμάτων φυσικών αερίων στην Αφρική, Ασία, Ρωσία, Ευρώπη, άλλαξε εντελώς την φυσιογνωμία της βιομηχανίας του φωταερίου. Ο λιθάνθρακας που ήταν η

8 βασικότερη πηγή παραγωγής φωταερίου αντικαταστάθηκε εξ ολοκλήρου από τα υγρά ή αέρια παράγωγα του πετρελαίου. Έτσι λοιπόν το φυσικό αέριο και το υγραέριο ανακτά το χαμένο έδαφος τόσων χρόνων και καταλαμβάνουν την πρώτη θέση στις πωλήσεις. Έτσι λοιπόν ενώ το 1960 η παγκόσμια παραγωγή αερίων (Φ.Α - Υ.Α) ήταν 470 δισεκατομμύρια κυβικά μέτρα το 1979 ήταν 1,459 τρισεκατομμύρια κυβικά μέτρα. Έτσι λοιπόν σιγά σιγά ερχόμαστε στην σημερινή πραγματικότητα οπού βλέπουμε την χρήση του φυσικού αερίου - υγραερίου να επεκτείνεται τόσο σε οικιακές όσο και σε βιομηχανικές, εμπορικές χρήσεις.

9 ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ (ΦΥΣΙΚΕΣ-ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ, ΣΥΝΘΕΣΗ, ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ, ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ, ΠΑΓΙΔΕΣ, ΡΟΗ Φ.Α, ΠΟΙΟΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ.) > ΦΥΣΙΚΕΣ- ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Φ.Α Αναφέρονται σε ενιαία παράγραφο συγκρινόμενες με αυτές του υγραερίου. > ΣΥΝΘΕΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Όπως προαναφέραμε το φυσικό αέριο που εισάγουμε από την Ρωσία και την Αλγερία δεν αποτελείται μόνο από μεθάνιο CH4 αλλά και από κάποια άλλα στοιχεία τα οποία φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. ΠΙΝΑΚΑΣ 1 ΣΥΣΤΑΣΗ Περιεκτικότητα %κ.ο Μεθάνιο 98% 91,2% Αιθάνιο 0,6% 6,5% Προπάνιο 0,2% 1,1 % Βουτάνιο 0,2% 0,2% Πεντάνιο και βαρύτερα 0,1 % Άζωτο 0,8% 1,0% Διοξείδιο του Άνθρακα 0,1 %

10 > ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ. Η συγκέντρωση του αερίου όπως και του πετρελαίου σε κοιτάσματα, είναι αποτέλεσμα διαδοχικών σταδίων μετατροπής πρώτων υλών που ακολουθείται από παγίδευση σε κοιτάσματα. Η διαφορετική σύσταση του φυσικού αερίου φανερώνει ποικίλες προελεύσεις των συστατικών του. Τα περισσότερα από τα συστατικά του προέρχονται από την παγίδευση οργανικής ύλης μέσα σε ιζηματογενή πετρώματα επί μεγάλες χρονικές περιόδους. Άλλα συστατικά του όμως έχουν καθαρά ανόργανη προέλευση. Συστατικά οονανικήο προέλευσπο. Τα σύγχρονα ιζήματα που αποτίθενται στον πυθμένα των θαλασσών και των λιμνών αποτελούν υλικό στο οποίο η έντονη βακτηριακή δραστηριότητα μπορεί να προκαλέσει την παραγωγή μεθανίου, διοξειδίου του άνθρακα, αζώτου, μονοξείδιο του αζώτου από τις ενσωματωμένες στο ίζημα οργανικές ύλες. Αν και μεθάνιο σχηματίζεται σε μεγάλες ποσότητες, αιθάνιο και βαρύτεροι υδρογονάνθρακες δεν σχηματίζονται σχεδόν καθόλου. Ορισμένα είδη βακτηρίων (τα βακτήρια που ανάγουν το θείο S ) σχηματίζουν το υδρόθειο(η23). Στην παρακάτω εικόνα (1) βλέπουμε σχηματικά την παραγωγή φυσικού αερίου από οργανική ύλη. υνπμιίη ήπ»αι/ιχής ιίλης δια- ^?rpw.r UpOtAiu- Π ΑΡΑΓηΓΗΦ.Α ΑΠΟ ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΥΛΗ 1»*^ CH. CO,. X.DI Boflor. ΛμοΑΟίΐ, OciOii; Cm, ^01 6- upauvrs nt,. h ' s C O,.. Hniaer kc

11 Συστατικά avopvavnc προέλευσης. To ήλιο και τα ίχνη αργού που βρίσκονται στο φυσικό αέριο είναι προϊόντα ραδιενεργού διασπάσεως. Το ήλιο προέρχεται από ραδιοϊσότοπα της οικογένειας του θορίου και του ουρανίου και το αργό προέρχεται από κάλιο. Όπως θα περίμενε κανείς, οι παλαιότερες συγκεντρώσεις αερίου παλαιοζωικής εποχής είναι οι πλουσιέστερες σε ήλιο, γιατί αυτοί οι γεωλογικοί σχηματισμοί έχουν δεχθεί μεγάλα ποσά ραδιενέργειας. Η δράση των ηφαιστείων μπορεί να αποτελέσει εξ άλλου πηγή διοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου. > ΜΟΡΦΕΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Ξηρό φυσικό αέριο. Είναι εκείνο το φυσικό αέριο που δεν περιέχει συστατικά τα οποία μπορούν να συμπυκνωθούν εύκολα σε κανονικές ατμοσφαιρικές συνθήκες. Έτσι το αέριο αυτό περιέχει πολύ λίγους (λιγότερους από 13,3 litres στα 1000 φυσικού αερίου) υδρογονάνθρακες βαρύτερους από το αιθάνιο δηλαδή προπάνιο και βουτάνιο. Υνρό φυσικό αέριο. Είναι το φυσικό αέριο που βρίσκεται σε κοιτάσματα υπό αέρια ή αέρια και υγρή μορφή, επειδή περιέχει και υδρογονάνθρακες οι οποίοι μπορούν να συμπυκνωθούν εύκολα (ενώσεις άνθρακα και υδρογόνου βαρύτερες από το αιθάνιο π.χ προπάνιο και βουτάνιο. Τα αέρια αυτά χαρακτηρίζονται συνήθως από τον όγκο ή το βάρος των συμπυκνωμένων αερίων που περιέχονται σε ένα δοθέντα όγκο αερίου. Ο αριθμός αυτός που υπολογίζεται για όγκους σε θερμοκρασία 15 C και πίεση 750 mm Hg εκφράζεται συνήθως σε γαλόνια ανά χίλια κυβικά πόδια ή ως gr/m^. ένα αέριο χαρακτηρίζεται ως υγρό αν περιέχει περισσότερα από 39,9 lit συμπυκνωμένων αερίων σε 1000 m^. Τα συμπυκνώσιμα προϊόντα ανακτώνται και εμφιαλώνονται υπό μικρή πίεση (προπάνιο και βουτάνιο).

12 > ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΚΑΙ ΠΑΓΙΔΕΥΣΗ ΣΤΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ. Τα ιζήματα τα οποία περιέχουν την οργανική ύλη που παράγει το αέριο είναι αργιλώδη ή ασβεστολιθικά, είναι δηλαδή πετρώματα κυρίως συμπαγή και σχετικά αδιαπέραστα. Το αέριο ελευθερώνεται και μεταναστεύει προς τα φιλοξενούμενα πετρώματα που είναι πορώδεις και διαπερατοί σχηματισμοί, όπως άμμοι, ψαμμίτες, ανθρακικά πετρώματα με έντονο σύστημα διακλάσεων, όπως ασβεστόλιθοι και δολομίτες. Αυτή η μετανάστευση γίνεται λόγω της διαφοράς πιέσεως, που υπάρχει ανάμεσα στα πορώδη φιλοξενούντο πετρώματα (στα οποία η πίεση είναι περίπου η ίδια με την υδροστατική πίεση και στα συμπαγή μητρικά πετρώματα (εκείνα που συμπιέζονται από το βάρος των υπερκειμένων πετρωμάτων). Το αέριο μέσα στο φιλοξενούν πέτρωμα κυκλοφορεί στον πορώδη χώρο π.χ ανάμεσα στους κόκκους της άμμου. Κανονικά οι πόροι που έχουν συνήθως διάμετρο μικρότερη από ένα χιλιοστό του μέτρου γεμίζουν με νερό, αλλά το αέριο λόγω της πολύ μικρότερης πυκνότητας του,τείνει να καταλάβει τα ανώτερα μέρη της οριζόντιας επιφάνειας του κοιτάσματος, ενώ το νερό παραμένει στα χαμηλότερα. Για να συγκεντρωθεί το αέριο πρέπει να παγιδευτεί δηλαδή να καλυφθεί με ένα μη διαπερατό πέτρωμα (άργιλο ή ορυκτό άλας ) και ολόκληρο το κάλυμμα του κοιτάσματος να έχει τέτοιο σχήμα ώστε να προστατεύει το αέριο από διαρροές προς τα ανώτερα στρώματα και ιδιαίτερα προς την επιφάνεια. Οι παγίδες φυσικού αερίου είναι όμοιες με τους φύλακες συσσωρεύσεως πετρελαίου και μπορεί να είναι αρκετών τύπων. Οι αρχικές ιζηματογενείς αποθέσεις μπορεί να σχηματίσουν στρωματογραφική παγίδα, λόγω της πλευρικής μεταβολής της πετρολογικής σύστασης, π.χ με την δημιουργία ψαμμιτικών ή ασβεστολιθικών φακών μέσα σε αργίλους, ή ασβεστολιθικών φακών μέσα σε αργίλους, ενώ τα επόμενα ιζήματα μπορούν να σχηματίσουν παγίδα με αποσφήνωση ενός στρώματος. Στο εσωτερικό των παγίδων μπορούν να συνυπάρχουν και τα τρία ρευστά(αέριο, αργό πετρέλαιο και νερό), που διατάσσονται από την κορυφή προς τον πυθμένα ανάλογα με τα ειδικά τους βάρη. Στις παγίδες μπορεί να υπάρχει μόνο αέριο ή αέριο και νερό ή νερό και πετρέλαιο ή μόνο νερό ανάλογα με τις συνθήκες σχηματισμού του κοιτάσματος, την έκταση της μεταναστεύσεως και την διαρροή προς την επιφάνεια μέσω των ρωγμών του φιλοξενούντος πετρώματος.

13 > ΡΟΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Οι νόμοι που διέπουν την ροή του φυσικού αερίου σε πορώδεις μέσο είναι πολύπλοκοι και πρέπει να εισαχθούν στην εξίσωση της κίνησης ως μη γραμμικοί όροι. Η συνολική πτώση της πίεσης σε κυκλικό κοίτασμα ακτίνας R στο οποίο ανοίγεται φρέαρ ακτίνας a και το οποίο έχει ταχύτητα ροής Qm μέσα στο φρέαρ δίνεται από τον παρακάτω τύπο. p 2 ( ^ ) - p 2 ( f l ) = A Q + B Q 2 όπου P(R) είναι η μέση πίεση του στρώματος και P(a) είναι η πίεση στο φρέαρ, ενώ A και Β είναι οι συντελεστές που εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά του αερίου και του κοιτάσματος. Αυτός ο τύπος χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του φρέατος, αφού δίνει την σχέση μεταξύ της πιέσεως της στατικής καταστάσεως και της ροής. Η γραφική της έκφραση ονομάζεται καμπύλη αρχικής πιέσεως του φρέατος. Επειδή η παραγωγή από τα κοιτάσματα αερίου άρχισε πριν από την θεωρητική έρευνα της ροής, οι περισσότερες καμπύλες αρχικής πιέσεως περιγράφονται συνήθως από την ακόλουθη εμπειρική σχέση. στην οποία ο εκθέτης (η) και ο συντελεστής (α) βγαίνουν εμπειρικά. Παρ όλο που η θεωρητική και η εμπειρική έκφραση δεν είναι ισοδύναμες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν εναλλακτικά, αφού είναι συνήθως μικρότερες από τα λάθη των μετρήσεων. Όταν οι ταχύτητες ροής είναι αρκετά μικρές, όπως ορισμένα μέρη του κοιτάσματος μακριά από τις γεωτρήσεις είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν απλούστεροι νόμοι ροής για υγρά.

14 ΠΟΙΟΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ. Ο ποιοτικός έλεγχος ή αλλιώς έλεγχος ποιότητας είναι το σύνολο των λειτουργικών τεχνικών διαδικασιών που επιβεβαιώνουν την ποιότητα ενός προϊόντος ή υπηρεσίας βάσει συγκεκριμένων προδιαγραφών. Έτσι λοιπόν σε αυτήν την παράγραφο έχουμε να κάνουμε με τον έλεγχο της ποιότητας που αγοράζει και πουλά η ΔΕΠΑ. Έτσι λοιπόν τα χαρακτηριστικά του αερίου που πρέπει να έχει το φυσικό αέριο που εισάγουμε περιγράφονται στον παρακάτω πίνακα 2. ΠΙΝΑΚΑΣ 2 Συστατικό Μίη% Max% Min% Max% Μεθάνιο 85-85,65 96,6 Αιθάνιο - 7,00 3,2 8,5 Προπάνιο - 3,00-3,00 Βουτάνιο - 2,00 0,00 0,7 Ισοβουτάνιο - - 0,0 0,52 Πεντάνιο ,23 C02-3, Ν2-5,00 0,20 1,40 H2S - 5mg/m^ - 0,83mg/nrv^ S μερκαπτών 15mg/rTV^ 2,3mg/m^ Ολικό θείο - 60mg/m^ - 30mg/m^ ΑΘΔ Kcal/πι^ WOBBE Σ.δρόσου υδρ/κες 0 C Σ.δρόσου νερού -8 C Για το ρώσικο Φ.Α ορίζονται ΑΘΔ στους 20 C και πίεση 1,01325 bar ενώ για το Αλγερινό ορίζονται στους 0 C και 1,01325 bar.

15 Έτσι λοιπόν για να μπορούμε να βρισκόμαστε πάντα μέσα στα παραπάνω επιθυμητά όρια η διαρκή μέτρηση και καταγραφή της ποιότητας γίνεται με ένα Σύστημα Αναλυτών το οποίο περιλαμβάνει τα εξής. Δύο χρωματογράφους συνδεδεμένους με υπολογιστικές μονάδες. Αναλυτή της πυκνότητας Αναλυτή του σημείου δρόσου. Αναλυτή του θείου. Παρακάτω γίνεται μια σύντομη περιγραφή των μεθόδων. Μέθοδος αέριας νοωυατονοαφίας Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για την ποσοτική και ποιοτική ανάλυση των παρακάτω; 1. των υδρογονανθράκων 2. του υδρογόνου 3. των ευγενών αερίων 4. του οξυγόνου 5. του διοξειδίου του άνθρακα 6. του αζώτου. Η μέθοδος απαιτεί δύο χρωματογραφικές στήλες στην μία διαχωρίζεται το ήλιο, το υδρογόνο και το οξυγόνο τα οποία ανιχνεύονται από ένα ανιχνευτή θερμικής αγωγιμότητας. Και στην άλλη στήλη ανιχνεύονται το άζωτο, το διοξείδιο του άνθρακα και οι υδρογονάνθρακες. Οι δύο αναλύσεις πραγματοποιούνται ανεξάρτητα και τα αποτελέσματα τους συνδυάζονται. Το δείγμα του προς ανάλυση αερίου δεν πρέπει να περιέχει συμπυκνώματα υδρογονανθράκων ή νερό. Επίσης οι μετρήσεις συγκρίνονται με την ανάλυση ενός πρότυπου μείγματος αερίου το οποίο είναι 99,9% καθαρό. Ανάλυση θείου. Για τον προσδιορισμό του ολικού περιεχομένου S μια μέθοδο ανάλυσης είναι αυτή με υδρογόνωση.(standard test method for total sulfure in natural gas by hydrogenation) Κατ αυτήν την μέθοδο ένα μετρημένο δείγμα φυσικού αερίου αναμιγνύεται με υγρό υδρογόνο και περνά πάνω από φύλλο λεπτής πλατίνας στους 900 C. Το θείο που περιέχεται στο φυσικό αέριο μετατρέπεται σε H2S το οποίο απορροφάται από διάλυμα

16 οξικού ψευδαργύρου και προσδιορίζεται με την μέθοδο (methyline blue procedure). Η μέτρηση του περιεχομένου του H2S πραγματοποιείται με την ανάλυση ενός γνωστού δείγματος με ένα άγνωστο χρησιμοποιώντας μια χρωματομετρική μέθοδος ανάλυσης. Καθαρό HaS χρησιμοποιείται και αναμιγνύεται ογκομετρικά με το προς ανάλυση αέριο (το οποίο δεν περιέχει θείο), ώστε να δημιουργηθεί ένα δείγμα αναφοράς. Το προς ανάλυση αέριο υγραίνεται και περνά πάνω από χαρτί διαποτισμένο με οξικό μόλυβδο το οποίο κινείται με σταθερή ταχύτητα. Το υδρόθειο αντιδρά με τον οξικό μόλυβδο για να σχηματισθεί θειούχος μόλυβδος ο οποίος προκαλεί μια καφέ κηλίδα στο χαρτί. Η αλλαγή του χρώματος είναι ανάλογη με την περιεχόμενη ποσότητα HaS. Ανάλυση σπυείου δρόσου. Μια μέθοδος για την εύρεση του σημείου δρόσου περιγράφεται στο (gas Analysis - determination of the water dew point of natural gas - cooled surface condensation hydrometers) To σημείο δρόσου του νερού για μεταφερόμενο δια μέσο αγωγών φυσικό αέριο κυμαίνεται συνήθως μεταξύ των -2 5 C και +5 C το οποίο αντιστοιχεί σε συγκεντρώσεις νερού από ppc ανάλογα με την πίεση του φυσικού αερίου. Με αυτήν την μέθοδο μετρούμε το περιεχόμενο νερό στο φυσικό αέριο μέσω της μέτρησης του σημείου δρόσου. Μια λεία και στιλττνή μεταλλική επιφάνεια της οποίας η θερμοκρασία μπορεί να μειώνεται και να μετράται με ακρίβεια, εκτίθεται στο δείγμα του Φ.Α που πρόκειται να εξεταστεί. Κατόπιν η επιφάνεια ψύχεται μέχρι την θερμοκρασία που αρχίζει η πρώτη συμπύκνωση και παρατηρείται η πρώτη σταγόνα. Κάτω από αυτήν την θερμοκρασία η συμπύκνωση μεγαλώνει με τον χρόνο, ενώ πάνω από αυτήν η συμπύκνωση μειώνεται η δεν συμβαίνει. Η θερμοκρασία που έχει η μεταλλική επιφάνεια είναι το σημείο δρόσου. Προσδιοοισυόο πυκνότητας Σύμφωνα με το ISO καθορίζονται οι μέθοδοι για τον υπολογισμό της θερμογόνου δύναμης, της πυκνότητας και της σχετικής πυκνότητας, όταν οι τιμές των φυσικών ιδιοτήτων των καθαρών συστατικών καθώς και η % μοριακή σύσταση του αερίου είναι γνωστή. Για του υπολογισμούς χρησιμοποιείται ο συντελεστής συμπιεστότητας του μίγματος.

17 3)(ϋ)ΥΓΡΑΕΗ0 (ΦΥΣΙΚΕΣ-ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ, ΠΑΡΑΓΩΓΗ Υ.Α, ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΓΡΑΕΡΙΟΥ) > ΦΥΣΙΚΕΣ- ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Υ.Α Αναφέρονται σε ενιαία παράγραφο συγκρινόμενες με αυτές του φυσικού αερίου. > ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΥΓΡΑΕΡΙΟΥ. Με τον όρο υγραέριο εννοούμε τα αέρια προπάνιο (CsHs) και βουτάνιο (C4H10) ή μείγμα αυτών. Τα αέρια αυτά παράγονται με τους παρακάτω τρόπους. Με διύλιση και κλασματική απόσταξη του πετρελαίου. Τα υγραέρια συμπεριλαμβάνονται στις πιο πτητικές ουσίες του πετρελαίου οι οποίες συλλέγονται στην κορυφή της στήλης συλλογής των συστατικών του. Με την μέθοδο της καταλυτικής πυρόλυσης. Είναι μια σχετικά νέα τεχνική που επιτρέπει την κάλυψη των αιχμών ζήτησης του υγραερίου και συνιστάται στην μετατροπή σε υγραέριο ορισμένων συστατικών του πετρελαίου, τα οποία λαμβάνονται κατά την πρώτη διύλιση. Στην υγρή κατάσταση τα υγραέρια καθαρίζονται ελέγχονται εργαστηριακά και αποθηκεύονται σε δεξαμενές. Στις μέρες μας υπάρχει δυνατότητα εξαγωγής 4 kgr υγραερίου από lookgr πετρελαίου. Επίσης μία άλλη μέθοδο είναι αυτή της συλλογής του υγραερίου στην πηγή, με απλό διαχωρισμό στην έξοδο των πετρελαιοπηγών και των κοιτασμάτων του φυσικού αερίου.

18 > ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΓΡΑΕΡΙΟΥ. Το υγραέριο σε υγρή φάση είναι άχρωμο και το βάρος του είναι περίπου ίσο με το ίσο βάρος ίσου όγκου νερού. Οι ατμοί του υγραερίου είναι βαρύτεροι από τον αέρα. Το βουτάνιο εμπορίου έχει περίπου διπλάσιο βάρος από ίσο όγκο αέρα και το προπάνιο του εμπορίου είναι περίπου μιάμιση φορά βαρύτερο από ίσο όγκο αέρα. Για τον λόγο αυτό η αέρια φάση του υγραερίου «ρ έ ε ι» στο έδαφος και στις αποχετεύσεις συσσωρευμένη στο χαμηλότερο σημείο της περιοχής. Σε συνθήκες άττνοιας κάθε συγκέντρωση υγραερίου απαιτεί κάποιο χρονικό για τον διασκορπισμό της. Όταν είναι αναμιγμένο με τον αέρα υπό ορισμένες συνθήκες το υγραέριο σχηματίζει εύφλεκτο μίγμα. Η κατ όγκο αναλογία αέριας φάσης υγραερίου προς τον ατμοσφαιρικό αέρα για να υπάρξει σχηματισμός εύφλεκτου μίγματος είναι από 2% έως10 % περίπου. Όταν το μίγμα υγραερίου και αέρα είναι εκτός της παραπάνω περιοχής τότε είναι ή πολύ φτωχό ή πολύ πλούσιο για να αναφλεγεί υπό μορφή έκρηξης. Διαρροή μικρής σχετικά ποσότητας υγρού υγραερίου μπορεί να δημιουργήσει μεγάλο όγκο αέριας φάσης και συνεπώς μεγάλο όγκο αναφλέξιμου μίγματος. Για τον έλεγχο της ύπαρξης υγραερίου στον αέρα και μάλιστα σε αναφλέξιμη αναλογία χρησιμοποιούνται κατάλληλα όργανα ανίχνευσης. Επίσης στο υγραέριο προσδίδεται οσμή πριν διατεθεί στην κατανάλωση με την προσθήκη οσμογόνου ουσίας όπως αιθυλομερκαπτάνη ή το διμεθυλοσουλφίδιο, ώστε να καταστεί δυνατή η ανίχνευση του αερίου, μέσω της όσφρησης, σε συγκεντρώσεις μικρότερες από το 1/5 του κάτω ορίου εκρηκτικότητας(δηλαδή περίπου 0,4% κατ όγκο αέριας φάσης αέρα). Σε μερικές περιπτώσεις όμως, οπού η οσμογόνος ουσία είναι βλαπτική για ορισμένη παραγωγική διαδικασία ή δεν εξυπηρετεί σαν προειδοποιήσει, δεν προσδίδεται στο υγραέριο οσμή π.χ όταν χρησιμοποιείται για προωθητικό αέριο. Το υγραέριο δεν είναι τοξικό. Εισττνοή μικρής ποσότητας αέριας φάσης δεν προκαλεί κανένα σύμπτωμα. Εισπνοή μεγαλύτερης ποσότητας για μικρό διάστημα προκαλεί κάποια δυσφορία. Το αποτέλεσμα εισττνοής μεγάλης ποσότητας υγραερίου μοιάζουν με εκείνα που προκαλεί η αιθυλική αλκοόλη.

19 Διαφυγή υγρής φάσης υγραερίου μπορεί να ανιχνευθεί και με άλλο τρόπο πλην της οσμής. Όταν το υγρό αεριοποιείται, η ψυκτική επίδραση στον περιβάλλοντα αέρα προκαλεί συμπύκνωση και ακόμα ψύξη των υδρατμών στον αέρα. Αυτό μπορεί να γίνει φανερό ως δρόσος ή πάγος στο σημείο διαφυγής και έτσι είναι ευκολότερο να διαπιστωθεί η διαρροή. Λόγω της ταχείας εξαερίωσης της υγρής φάσης και της συνακόλουθης πτώσης της θερμοκρασίας το υγραέριο μπορεί να προκαλέσει σοβαρά εγκαύματα αν έρθει σε επαφή με το ανθρώπινο δέρμα. Για τον λόγο αυτό οι χειριστές θα πρέπει να χρησιμοποιούν προστατευτικά μέσα όπως γάντια και γυαλιά εάν υπάρχει ενδεχόμενο να εκτεθούν σε τέτοιες βλαπτικές επιδράσεις. Εάν ένα δοχείο που περιέχει υγραέριο εκκενωθεί, μπορεί να περιέχει ακόμα υγραέριο σε αέρια μορφή και είναι δυνατό να γίνει επικίνδυνο. Σε αυτήν την μορφή η εσωτερική πίεση είναι σχεδόν ίδια με την ατμοσφαιρική και εάν η βαλβίδα παρουσιάζει διαρροή ή αφήνεται ανοικτή ο αέρας μπορεί να διαχυθεί μέσα στο δοχείο σχηματίζοντας εκρηκτικό μίγμα και δημιουργώντας κίνδυνο έκρηξης καθώς το υγραέριο θα διαφεύγει προς την ατμόσφαιρα.(εφ όσον υπάρχει έναυση) Στην αέρια κατάσταση το υγραέριο έχει χαρακτηριστικά που μοιάζουν πάρα πολύ με αυτά του φυσικού αερίου. Στην υγρή κατάσταση μοιάζει με την βενζίνη ως προς τον τρόπο μεταφοράς, της αποθήκευσης και της μέτρησης, με την βασική διαφορά ότι το υγραέριο για να διατηρηθεί στην υγρή κατάσταση πρέπει να βρίσκεται υπό πίεση. Στην συνήθη χρήση το δοχείο που περιέχει το υγραέριο φιάλη ή δεξαμενή περιέχει μέσα του και υγρό και αέριο. Η χρήση του υγραερίου λόγο της φύσης του προϋποθέτει μια εξειδικευμένη εγκατάσταση η οποία αποτελείται από τα εξής. 1. την δεξαμενή του υγραερίου.(στην οποία αποθηκεύεται το υγραέριο σε υγρή μορφή) 2. το δίκτυο σωληνώσεων 3. τα διάφορα όργανα ασφαλής λειτουργίας της εγκατάστασης.

20 3khOYIiKEZ-XHMiKEI ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ. (ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙ0Υ-ΥΓΡΑΕΡ10Υ) Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες των αέριων καυσίμων όπως του Φυσικού αερίου και του Υγραερίου είναι οι παρακάτω. > ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΣΧΕΤΙΚΗ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ. ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ : (ρ) είναι η μάζα που περιέχεται σε 1 πι^ αερίου υπό κανονικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Εκφράζεται σε Kg/m^. Παίζει πολύ σημαντικό ρόλο γιατί είναι απαραίτητη στον υπολογισμό των διαστάσεων των αγωγών ροής δοχείων αποθήκευσης, την καταναλισκόμενη ενέργεια στους συμπιεστές, το σχήμα της σχηματιζόμενης φλόγας κ.α. ^αερίου ^αερίου^^αέρα. ΣΧΕΤΙΚΗ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ; (d) είναι η σχέση μεταξύ της πυκνότητας του αερίου και του αέρα, στην ίδια θερμοκρασία και πίεση και είναι μπορούμε να πούμε ανεξάρτητη από τις συνθήκες αναφοράς. Η σχετική πυκνότητα είναι αδιάστατος αριθμός. > ΘΕΡΜΟΓΟΝΟΣ ΔΥΝΑΜΗ. Η θερμογόνος δύναμη ενός καυσίμου είναι η ποσότητα θερμότητας που ελκύεται κατά την τέλεια καύση με αέρα υπό κανονική ατμοσφαιρική πίεση (1,013 bar) της ποσοτικής μονάδας του καυσίμου, όταν αυτό όπως και το οξειδωτικό μέσο έχουν θερμοκρασία 0 0 και τα προϊόντα της καύσης ψύχονται στους 0 0. Μονάδες που χρησιμοποιούνται για είναι η Kwh, Mj, Kcal. Η ποσοτική μονάδα του αέριου καυσίμου είναι το κανονικό m^, δηλαδή η μάζα που περιέχεται σε ένα κυβικό μέτρο αερίου στους 0 C και κάτω από πίεση 1,013 bar. Επίσης χρησιμοποιείται και σαν ποσοτική μονάδα και το Kg αλλά αυτό το βλέπουμε κυρίως στα υγραέρια. Έτσι συνοψίζοντας η θερμογόνος δύναμη εκφράζεται σε Kwh/m^ Kcal/m^ Kcal/Kg, Kwh/kg.

21 ΑΝΩΤΕΡΗ & ΚΑΤΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΓΟΝΟΣ ΔΥΝΑΜΗ : Η θερμογόνος δύναμη καλείται ανώτερη θερμογόνος δύναμη όταν το νερό που προκύπτει από την καύση του στοιχείου του υδρογόνου και υδρογονανθράκων θεωρείται ότι βρίσκεται σε υγρή κατάσταση στα προϊόντα της καύσης. Η θερμογόνος δύναμη καλείται κατώτερη όταν το νερό που προκύπτει από την καύση θεωρείται ότι βρίσκεται σε κατάσταση ατμού στα προϊόντα της καύσης. ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΚΘΔ ΚΑΙ ΑΘΔ : Ο λόγοε ΚΘΔ/ΑΘΔ για όλα τα καύσιμα εξαρτάται από την αναλογία του άνθρακα και του υδρογόνου στο αέριο καύσιμο. Για τους καθαρούς και κεκορεσμένους υδρογονάνθρακες η αναλογία C/H αυξάνει καθώς προχωράμε από το μεθάνιο προς τους βαρύτερους υδρογονάνθρακες. Αλλά για τα συνήθη αέρια καύσιμα γενικά ισχύει ΚΘΔ/ΑΘΔ=0,9. ΘΕΡΜΟΓΟΝΟΣ ΔΥΝΑΜΗ ΑΝΑ ΜΟΝΑΔΑ ΜΑΖΑΣ ; είναι ο λόγος ΑΘΔ/ρ και εκφράζεται σε Kwh/Kgr ή Kcal/Kgr. Χρησιμοποιούνται κυρίως για το βουτάνιο το προπάνιο και το μίγμα τους που πωλούνται υγροποιημένα. > ΔΕΙΚΤΗΣ WOBBE. Ο ρυθμός παροχής ενέργειας σε ένα καυστήρα (ισχύς εξόδου ) εξαρτάται από δύο παράγοντες. Τον ρυθμός ροής του όγκου (μάζας) του καυσίμου. Την θερμογόνο δύναμη του συγκεκριμένου καυσίμου. Έτσι μπορούμε να πούμε πως η θερμότητα που απελευθερώνεται κατά την καύση είναι ανάλογη προς το γινόμενο του ρυθμού ροής του όγκου και της θερμογόνου δυνάμεως. Είναι γνωστό ότι σε αέρια καύσιμα που τροφοδοτούνται σε χαμηλές πιέσεις ο ρυθμός ροής του όγκου είναι ανάλογος της τετραγωνικής ρίζας της πίεσης και αντιστρόφως ανάλογη προς την τετραγωνική ρίζα της σχετικής πυκνότητας. η Γ~ Δηλαδή: ^ 7 d

22 ΘΑ To μέγεθος καλείται δείκτης WOBBE και αποτελεί πολύ χρήσιμο χαρακτηριστικό των αέριων καυσίμων. Σε περιπτώσεις που τροφοδοτούνται διαφορετικά αέρια καύσιμα κάτω από τις ίδιες συνθήκες σε μία συσκευή ο δείκτης αυτός προσδιορίζει την αλλαγή (άνοδο ή πτώση) στην ισχύ εισόδου της συσκευής. Αν θέλουμε να διατηρήσουμε την ίδια ισχύ σε μία συσκευή όταν έχουμε δύο αέρια καύσιμα με διαφορετικό δείκτη WOBBE θα πρέπει να αλλάξουμε την πίεση τροφοδοσίας ώστε να ισχύει; το χαρακτηριστικό αυτό μέγεθος( ) ονομάζεται δείκτης WOBBE. (Kcal/πι^ ή J/πι^) Ο δείκτης αυτός χρησιμοποιείται επίσης για να προσδιορίσουμε την δυνατότητα εναλλαγής δύο αέριων καυσίμων σε μία συσκευή όπως επίσης και στην ταξινόμηση γενικότερα των αέριων καυσίμων. Όλα αυτά που αναφέρθηκαν στις παραπάνω παραγράφους φαίνονται στον πίνακα 3 συγκεντρωμένα. > GAS MODULUS To μέτρο αερίου gas modulus είναι μια αριθμητική έκφραση που συσχετίζει την απαγόμενη θερμότητα από έναν καυστήρα με την πίεση που απαιτείται για να παρασχεθεί επιτυχής αερισμός στην φλόγα του καυστήρα. Δίνει μια εικόνα του πως οι συνθήκες αερισμού και θερμικού φορτίου μπορούν αν παραμείνουν όταν εναλλάσσουμε ένα αέριο με ένα άλλο. -J T GAS MODULUS= WOBBE

23 Kg/m^ Ανώτερη Κατώτερη Kcal/m^ Kcal/m^ Μεθάνιο CH4 0,6797 9, Αιθάνιο C2H6 1, Προπάνιο CaHe 1, η-βουτάνιο C4H10 2, ισοβουτάνιο C4H10 2, η-πεντάνιο C5H12 3, ισοπεντάνιο C5H12 3, Διοξείδιο άνθρακα CO2 1,8718 Μονοξείδιο άνθρακα CO 1, Άζωτο Ν2 1, Ήλιο He 0, Υδρογόνο Η2 0, Οξυγόνο Ο2 1,3538 Στον πίνακα 4 βλέπουμε την τιμή του αριθμού WOBBE ανά ομάδες αερίων. ΠΙΝΑΚΑΣ 4 Αέρια 1 1' ομάδα 2'* ομάδα I 3' ομάδα 4' ομάδα Αριθμός WOBBE(Kcal/m")

24 Στο παρακάτω διάνοαυυα βλέπουυε την κατώτερη θεουονόνο δύναυη ορισυένων καυσίυων ΚΑΤηΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΓΟΝΟΣ ΔΥΝΑΜΗ ΟΡΙΣΜΕΝΟΝ ΚΑΥΣΙΜΟΝ

25 3)(iv) ΚΑΥΣΗ ΑΕΡΙΩΝ (Φ.Α- Υ.Α) > ΓΕΝΙΚΑ Καύση μπορούμε να ονομάσουμε, κάθε εξώθερμη αντίδραση ενός υλικού καυσίμου με το οξυγόνο, που όμως συντελείται με αρκετά υψηλό ρυθμό απόδοσης θερμότητας έτσι ώστε η θερμότητα που απελευθερώνεται κατά την διάρκειά της να είναι τεχνικά εκμεταλλεύσιμη. Έτσι η οξείδωση του σιδήρου π.χ στο περιβάλλον, η οποία είναι εξώθερμη χημική αντίδραση του σιδήρου με το οξυγόνο του αέρα, δεν μπορεί να χαρακτηρισθεί ως καύση επειδή ο ρυθμός παροχής της θερμότητας είναι πρακτικά μηδενικός. Κατά την καύση μετατρέπεται η χημική ενέργεια του καυσίμου σε θερμική. Το οξυγόνο που απαιτείται για την διεξαγωγή της λαμβάνεται από τον αέρα του περιβάλλοντος ή συνυπάρχει με το καύσιμο όπως στα εκρηκτικά υλικά. Μερικές φορές η καύση γίνεται με καθαρό οξυγόνο όπως στην περίπτωση των πυραυλοκινητήρων. Όπως σε κάθε χημική αντίδραση έτσι και στην καύση η έρευνα του φαινομένου δύο βασικούς τομείς. Την παρακολούθηση των ουσιών που παίρνουν μέρος στην καύση, από ποιοτική και ποσοτική σκοπιά, (δηλαδή την μελέτη σχηματισμού τους κατά την καύση και την διατύπωση των σχέσεων μεταξύ ποσοτήτων των αρχικών υλών και των προϊόντων της καύσης) τα θέματα αυτά εξετάζει η στοιχειομετρία. Τον προσδιορισμό της ταχύτητας της αντίδρασης. Η γνώση του παράγοντα αυτού έχει βασική σημασία για την εκλογή του μεγέθους της μηχανής ή συστήματος για την λήψη προκαθορισμένης ισχύος. Οι βασικές αντιδράσεις καύσης των αερίων καυσίμων περιγράφονται από τις παρακάτω χημικές αντιδράσεις. CnHm+(n+m/4) Ο2 =>nc02 + m/2h20 Η2 + Ι / 2 Ο 2 ^ Η 2 θ CO + V2 θ 2 ^ C02

26 > ΣΗΜΕΙΟ ΑΝΑΦΛΕΞΗΣ. Είναι, η κατώτερη θερμοκρασία στην οποία αν θερμανθεί το καύσιμο, αναφλέγεται κάτω από ορισμένες συνθήκες, αν το πλησιάσει μια πηγή θερμότητας, αλλά δεν συνεχίζει να καίγεται όταν απομακρυνθεί η πηγή. Βλ πίνακα 5. > ΣΗΜΕΙΟ ΚΑΥΣΗΣ. Είναι η κατώτατη θερμοκρασία του καυσίμου στην οποία αναφλέγεται και συνεχίζει να καίγεται και μετά την απομάκρυνση της πηγής της έναυσης. > ΣΗΜΕΙΟ ΑΥΤΑΝΑΦΛΕΞΗΣ. Είναι η θερμοκρασία στην οποία αν θερμανθεί το καύσιμο αναφλέγεται κάτω από ορισμένες συνθήκες, χωρίς την προσέγγιση του από πηγή θερμότητας. Η ανάφλεξη εξαρτάται από την ικανότητα και την ταχύτητα αντίδρασης του καυσίμου με το οξυγόνο, αλλά και από παράγοντες όπως π.χ το μέγεθος του κόκκου του και την υγρασία του, την θερμοκρασία του περιβάλλοντος, την θερμική ακτινοβολία που δέχεται ή προσδίδει στο περιβάλλον, την ταχύτητα του αέρα της καύσης, το βαθμό διασκορπισμού του (προκειμένου περί υγρού καυσίμου) κ.λ.π, δηλαδή μια σειρά από φυσικά ή κατασκευαστικά μεγέθη. Στον πίνακα 5 βλέπουμε την θερμοκρασία ανάφλεξης για ορισμένα αέρια. ΠΙΝΑΚΑΣ 5 Αέριο C Υδρογόνο 400 Μον. Άνθρακα. 605 Μεθάνιο 537 Ακετυλένιο 310 Αιθάνιο 515 Προπάνιο 493 Ισοβουτάνιο 460 Βουτάνιο 365

27 > ΦΛΟΓΑ. Όταν το μίγμα του αερίου καίγεται σχηματίζεται φλόγα. Η φλόγα είναι επομένως είναι η περιοχή ή ο χώρος οπού γίνεται η χημική αντίδραση της καύσης. Επίσης από το χρώμα της φλόγας μπορούμε να καταλάβουμε αν είναι τέλεια ή ατελής καύση. Στην εικόνα 2 φαίνονται τα χρώματα της φλόγας για ατελή και τέλεια καύση. > ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΠΟΣΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ. Η θεωρητική ή στοιχειομετρική ποσότητα του αέρα που απαιτείται για την τέλεια καύση της μονάδας του όγκου ή του βάρους ενός καυσίμου καλείται θεωρητικός αέρας και εκφράζεται για τα αέρια καύσιμα σε ανά πι^ αερίου. Ο πίνακας 6 μας δίνει την ποσότητα το οξυγόνου που απαιτείται για την στοιχειομετρική καύση ορισμένων αέριων καύσιμων, την ποσότητα του αζώτου που υπάρχει στον αέρα, καθώς και τον θεωρητικό αέρα (Ο2+Ν2) για το κάθε αέριο. Ο στοιχειομετρικός αέρας που απαιτείται για ένα καύσιμο μπορεί να υπολογισθεί, όταν είναι γνωστή η σύσταση και η συγκέντρωση των συστατικών του στην μονάδα του όγκου ή του βάρους του καυσίμου.

28 Ένωση Τύπος 02(1)m^ N2(2)m^ (3) (02+N2)m^ Μεθάνιο CH4 2 7,52 9,52 Αιθάνιο C2H6 3,5 13,17 16,67 Προπάνιο CsHb 5 18,81 23,81 Βουτάνιο C4H10 6,5 24,45 30,95 Πεντάνιο C5H ,10 38,10 Εξάνια CeHu ,74 45,24 Διοξείδιο του άνθρακα CO2 Μονοξείδιο του άνθρακα CO 0,5 1,88 2,38 Υδρογόνο Η2 0,5 1,88 2,38 (1) Τα 02 που απαιτούνται για την ολική καύση 1 ένωσης. (2) Τα Ν2 αναμεμειγμένου με το Ο2 που είναι απαραίτητο για την θεωρητική καύση της ένωσης(στον ατμοσφαιρικό αέρα σε κάθε οξυγόνου αντιστοιχούν 3,762 ηη^αζώτου) (3) Τα του αέρα που είναι απαραίτητος για την θεωρητική καύση 1 ένωσης.

29 > ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΠΟΣΟΤΗΤΑ ΚΑΥΣΑΕΡΙΩΝ Καλούνται θεωρητικά καυσαέρια τα προϊόντα που προκύπτουν από την στοιχειομετρική καύση της μονάδας του όγκου ή του βάρους ενός καυσίμου. Ο πίνακας 7 δίνει την σύσταση και την ποσότητα των ξηρών και υγρών θεωρητικών καυσαερίων που παράγοντα από την καύση 1 πι^ μερικών αερίων καυσίμων, όταν το οξυγόνο λαμβάνεται από τον ατμοσφαιρικό αέρα. Τα θεωρητικά καυσαέρια αποτελούνται από διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο, ενώ τα υγρά προϊόντα της καύσης περιέχουν νερό υπό μορφή υδρατμών. Όπως για τον θεωρητικό αέρα, μπορούμε να υπολογίσουμε τα θεωρητικά καυσαέρια ενός καυσίμου γνωρίζοντας την εκατοστιαία σύσταση του κατ όγκου ή του βάρους. ΠΙΝΑΚΑΣ 7 Ένωση C02(1) Η2Ο (2) Νζ (3) -ηρά θεωρητικά καυσαέρια (4) Υγρά θεωρητικά καυσαέρια (5) Μεθάνιο ,52 10,52 Αιθάνιο ,17 15,17 18,17 Προπάνιο ,81 21,81 25,81 Βουτάνιο ,45 28,45 33,45 Πεντάνιο ,10 35,10 41,10 COz CO 1-1,88 2,88 2,88 Υδρογόνο ,88 1,88 2,88 (1) Τα πι^ που παράγονται από την καύση 1 πι^ της ένωσης. (2) Τα πι^ νερού που παράγονται από την καύση 1 της ένωσης. (3) Τα πι^ αναμεμειγμένων με το Ο2 που απαιτείται για την οξείδωση του C και του Η (4) Τα πι^ ξηρών καυσαερίων που παράγονται από την καύση 1 πι^ της ένωσης. (5) Τα ιπ^ υγρών καυσαερίων που παράγονται από την καύση 1 της ένωσης (ξηρά καυσαέρια + νερό υπό μορφή υδρατμού)

30 > ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΚΑΥΣΗΣ. Ως έλεγχος της καύσης νοείται κατά κανόνα η ανάλυση των προϊόντων της καύσης με σκοπό να διαπιστωθεί αν το φαινόμενο λαμβάνει χώρα με το ορθό τρόπο. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η ατελής καύση και η μεγάλη περίσσεια αέρα οδηγούν σε σπατάλη ενέργειας και συνεπώς σε μείωση της απόδοσης. Ο υπολογισμός της περίσσειας ή της έλλειψης αέρα που χρησιμοποιείται κατά την διάρκεια της καύσης μπορεί να γίνει εύκολα με τα τριγωνικά διαγράμματα που μελετήθηκαν από τον Ostwald, τα ονομαζόμενα και τρίγωνα καύσης. > ΤΟ ΤΡΙΓΩΝΟ ΚΑΥΣΗΣ (κατά Ostwald) Τα τριγωνικά διαγράμματα επιτρέπουν την συσχέτιση τεσσάρων ποσοστιαίων ογκομετρικών μεγεθών CO2, θ 2,0Ο, και περίσσειας αέρα. Η κατασκευή του διαγράμματος προϋποθέτει ότι είναι δεδομένη η ποσοστιαία σύσταση του καυσίμου ότι κατά την διάρκεια της καύσης δεν υπάρχει συσχετισμός αιθάλης και ότι το υδρογόνο του καυσίμου καίγεται τελείως αφήνοντας ως μοναδικό προϊόν της ατελούς καύσης στα καυσαέρια το μονοξείδιο του άνθρακα. Το διάγραμμα αποτελείται από ένα ορθογώνιο τρίγωνο, οπού στην μία κάθετο πλευρά, την τετμημένη αναγράφεται η ποσοστιαία περιεκτικότητα του Ο2 και στην άλλη κάθετο πλευρά του την τεταγμένη αναγράφεται η ποσοστιαία περιεκτικότητα του 002- η υποτείνουσα αποτελείται από το σύνολο των σημείων τέλειας καύσης του άνθρακα του καυσίμου με διάφορες τιμές περίσσειας αέρα. Οι ποσοστιαίες τιμές μονοξειδίου του άνθρακα αντιπροσωπεύονται από μία σειρά ευθύγραμμων τμημάτων παράλληλων προς την υποτείνουσα. Σε κάθε καύσιμο αντιστοιχεί ένα διάγραμμα Ostwald. Στην εικόνα 3 βλέπουμε ένα τέτοιο διάγραμμα για το φυσικό αέριο.

31

32 > ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΚΑΥΣΗΣ (π.γ νια λέβητα). Ως απόδοση καύσης ενός λέβητα ορίζεται ο λόγος της διαθέσιμης ωφέλιμης ενέργειας (θερμότητα που, μεταδόθηκε στο νερό ή ατμό) και της ενέργειας που παρέχεται από το καύσιμο. Ο λόγος είναι συνήθως μικρότερος της μονάδας και εκφράζεται συνήθως σε εκατοστιαίο ποσοστό. Δύο είναι τα κυριότερα στοιχεία που επηρεάζουν την απόδοση ενός λέβητα. I. Οι απώλειες από τα τοιχώματα του λέβητα II. Οι απώλειες της αισθητής θερμότητας από την καμινάδα. Φυσικά αυτό ισχύει με την προϋπόθεση ότι τα καυσαέρια δεν περιέχουν άκαυστες ύλες. Στους λέβητες που κυκλοφορούν συνήθως στο εμπόριο οι απώλειες θερμότητας από τα τοιχώματα του λέβητα είναι πολύ περιορισμένες από 1% έως 4% αφού οι κατασκευάστριες εταιρίες μεριμνούν ιδιαίτερα για αυτό. Οι απώλειες αισθητής θερμότητας από την καμινάδα μπορούν να είναι λιγότερο οι περισσότερο σημαντικές και όπως προαναφέρθηκε εξαρτώνται από την θερμοκρασία των καυσαερίων και την περίσσεια αέρα. Για τον υπολογισμό των απωλειών της αισθητής θερμότητας είναι ιδιαίτερα χρήσιμη η παρακάτω εξίσωση. k * t f - 05=απώλεια της αισθητής θερμότητας % Ιί=θερμοκρασία καυσαερίων ta =θερμοκρασία του αέρα της καύσης. Ο θ2=ποσοστό διοξειδίου του άνθρακα που υπάρχει στα καυσαέρια βάση της ανάλυσης των καυσαερίων. Κ =δείκτης ίσος προς 0,379+0,0097*0θ2%(για το φυσικό αέριο) Απλουστευτικά η απόδοση του λέβητα μπορεί να υπολογισθεί εφ όσον είναι γνωστές οι απώλειες της αισθητής θερμότητας. Θεωρώντας ότι τα προϊόντα της καύσης δεν περιέχουν άκαυστες ύλες και ότι η απώλεια η απώλεια θερμότητας από τα τοιχώματα του λέβητα είναι αμελητέα ισχύει η παρακάτω εξίσωση.

33 Απόδοση %= Qs % Η απόδοση που υπολογίζεται από την παραπάνω σχέση με περισσότερη ακρίβεια ονομάζεται «Απόδοση καύσης» > ΟΡΓΑΝΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΗΣ ΚΑΥΣΗΣ. Τα όργανα ανάλυσης που κατά κανόνα χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της καύσης διακρίνονται σε σταθερά και φορητά μέσα. Τα πρώτα εγκαθίστανται σε λεβητοστάσια με λέβητες μεγαλύτερης ισχύος από 1 εκατομμύριο Kcal. Η εγκατάσταση αυτών των οργάνων προβλέπεται από τους κανονισμούς. Οι φορητοί αναλυτές, οι οποίοι χρησιμοποιούνται τόσο για τους περιοδικούς ελέγχους όσο και για την ρύθμιση των καυστήρων, διακρίνονται σε δύο τύπους τους χειροκίνητους και τους αυτόματους. Οι πλέον διαδεδομένοι χειροκίνητοι αναλυτές βασίζονται στην αρχή της απορρόφησης ενός αερίου από ένα συγκεκριμένο υγρό. Στην αρχή αυτή βασίζονται οι αναλυτές Bacharch & Orsat για την ανίχνευση του οξυγόνου και του διοξειδίου του άνθρακα. Ο αναλυτής Orsat εκτός από τα παραπάνω αέρια μπορεί να ανιχνεύσει και άλλα αέρια όπως μονοξείδιο,μεθάνιο, υδρογόνο κ.λ.π. για την ανίχνευση του μονοξειδίου του άνθρακα χρησιμοποιούνται συνήθως ειδικές αντλίες εμφύσησης (ττνεύμονες), οπού εφαρμόζονται βαθμολογημένοι σωλήνες που περιέχουν άλατα, το χρώμα των οποίων μεταβάλλεται όταν έλθουν σε επαφή με το μονοξείδιο του άνθρακα, παρέχοντας έτσι την περιεκτικότητα της ένωσης σε μονοξείδιο του άνθρακα. Πρόκειται για όργανο που έχει τη δυνατότητα να ανιχνεύει πολλά αέρια, με την εφαρμογή διαφόρων σωλήνων για κάθε αέριο που πρόκειται να ανιχνευθεί. Οι εικόνες 4,5,6, που ακολουθούν δείχνουν αντίστοιχα έναν αναλυτή Bacharch με τον ανιχνευτή του για την λήψη του δείγματος των καυσαερίων, το σχήμα ενός αναλυτή orsat και μια αντλία εμφύσησης.

34 Εικόνα 4,5,6 Οι αυτόματοι αναλυτές βασίζονται σε διάφορες αρχές λειτουργίας, ανάλογα με την ουσία που πρόκειται να ανιχνευθεί, αλλά οι περισσότεροι φορητοί αυτόματοι αναλυτές που διατίθενται σήμερα στο εμπόριο χρησιμοποιούν για την μέτρηση της ένωσης την ηλεκτροχημική κυψέλη. Η κυψέλη περιέχει ουσίες ευαίσθητες στο αέριο που πρόκειται να ανιχνευθεί και το οποίο όταν υπάρχει προκαλεί ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα χαμηλής τάσης. Στο κύκλωμα της μέτρησης παράγεται επομένως ρεύμα με ένταση ανάλογη προς την συγκέντρωση του εξεταζόμενου αερίου, που οπτικοποιείται με δείκτη ή ψηφιακά συστήματα. Οι φορητοί αυτόματοι αναλυτές παραδίδονται συνήθως μέσα σε βαλιτσάκια, που εκτός από το όργανο περιλαμβάνουν και τις διατάξεις λήψης αερίων. ορισμένες από αυτές τις συσκευές, εκτός από την ανάλυση των προϊόντων της καύσης, δείχνουν απευθείας και την θερμοκρασία των αερίων της καύσης και την απόδοση του λέβητα.

35 4)(j) ΔΙΚΤΥΟ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ (ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΕΛΛΗΝΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΔΙΑΝΟΜΗΣ) Δύο σημεία εισόδου προβλέπονται στο εθνικό δίκτυο μεταφοράς. Το πρώτο σημείο είναι στα Ελληνοβουλγαρικά σύνορα (περιοχή Κούλας) και το δεύτερο στον τερματικό σταθμό αεριοποίησης υγροποιημένου φυσικού αερίου αλγερινής προέλευσης στην νήσο Ρεβυθούσα του κόλπου των Μεγάρων. Λόγοι ασφάλειας και αξιοπιστίας του συστήματος μεταφοράς έκριναν απαραίτητο την είσοδο του σε δύο ανεξάρτητα και αντιδιαμετρικά σημεία. Ακόμη η ελαστικότητα παροχής που προσφέρει η λειτουργία του τερματικού σταθμού υγροποιημένου φυσικού αερίου είναι απαραίτητη για την κάλυψη των ωρών αιχμής και την σωστή λειτουργία του συστήματος. Η οικονομική και η χωροταξική δομή της Ελλάδας υποδεικνύει δύο ζώνες ανάπτυξης του συστήματος φυσικού αερίου. > Τον άξονα Αθήνα-Θεσσαλονίκη- Θράκη > Την αστικοβιομηχανική συγκέντρωση του νομού Αττικής. Το δίκτυο μεταφοράς του φυσικού αερίου θα ξεκινάει από τα ελληνοβουλγαρικά σύνορα και θα φθάνει μέχρι την Αθήνα, καθώς και το δίκτυο διανομής της πόλης μέχρι το τελικό σημείο χρήσης του αερίου στους τελικούς αποδέκτες. Στο σχήμα 7 φαίνεται το κεντρικό δίκτυο διανομής φυσικού αερίου.

36 To δίκτυο αυτό θα περιλαμβάνει τα εξής; ί. Κεντρικό αγωγό υπέρ υψηλής πίεσης(69-70 bar) διαμέτρου Φ750 π ΐ Γ Π και μήκους 480 χιλιόμετρα από χαλυβδοσωλήνες και ο οποίος θα ακολουθήσει την γραμμή Σερρών- Θεσσαλονίκης και κατά μήκος της εθνικής οδού φθάνει μέχρι την Αθήνα. Όλο το δίκτυο των αγωγών έχει τοποθετηθεί μέσα στην γη 1,5-2 μέτρα από την επιφάνεια. Το κόστος του κεντρικού αγωγού υπολογίζεται περίπου στα 257 εκατομμύρια δολάρια. ίί. Σταθμό επανασυμπίεσης φυσικού αερίου κατά μήκους του κεντρικού αγωγού. Στην παρούσα φάση εκτιμάται ότι θα χρειαστεί ένας σταθμός επανασυμπίεσης και ένας εφεδρικός κόστους 45 εκατομμύρια δολάρια, ίϋ. Σύστημα αγωγών υψηλής πίεσης(30 bar) και διαμέτρου Φ ιπιπ και μήκους 305 χιλιόμετρα. Που θα συνδέει τον κεντρικό αγωγό με της διάφορες πόλεις μέχρι της εγκαταστάσεις μείωσης της πίεσης στα 7 bar. Στην παρούσα φάση του σχεδιασμού το έργο εκτείνεται μέχρι την Κομοτηνή

37 αλλά πρόσφατα υπογράφτηκε μελέτη για την επέκταση του αγωγού και στην Αλεξανδρούπολη. Υπέργειες εγκαταστάσεις μείωσης της πίεσης στα 7 bar από τα 30 το κόστος των οποίων υπολογίστηκε στα 20 εκατομμύρια δολάρια. Σύστημα διανομής μέσα στις πόλεις αποτελούμενο από δίκτυο αγωγών και από εγκαταστάσεις μείωσης της πίεσης από το δίκτυο μεταφοράς μέχρι τους μετρητές των καταναλωτών. Εκτιμάται ότι το δίκτυο διανομής θα έχει μήκος 5700 χιλιόμετρα και συνολικό κόστος 344 εκατομμύρια δολάρια. Σύστημα εξυπηρέτησης πελατών που θα περιλαμβάνει την εγκατάσταση και το κόστος του μετρητή για κάθε καταναλωτή καθώς και το κόστος της εγκατάστασης από το δίκτυο μέχρι των καταναλωτή. Γίνεται προφανές ότι για την υλοποίηση αυτού του μεγάλου έργου εκτός από τεχνικά και κατασκευαστικά προβλήματα η αντιμετώπιση σειράς προβλημάτων όπως η συσχέτιση του αγωγού με τα οικιστικά και αναπτυξιακά προγράμματα, ο συντονισμός των υπηρεσιών του δημοσίου και της τοπικής αυτοδιοίκησης οι απαλλοτριώσεις είναι εξίσου σημαντικά και συγκρίσιμα με τα τεχνικά και τα κατασκευαστικά. Κρίνεται απαραίτητο για τηγ εππυχία αυτού του έργου να υπάρχει άριστη συνεργασία ^ββν^^^ισμός όλων των ενδιαφερόμενων φορέων.

38 4)(ii) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ Φ.Α-Υ.Α (ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ -ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ) > ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΣΕ ΑΕΡΙΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Οι πελάτες που χρησιμοποιούν το φυσικό αέριο - υγραέριο δεν το καταναλίσκουν σταθερά και ομοιόμορφα κατά την διάρκεια της ημέρας, της εβδομάδας ή του έτους, αλλά διακεκομμένα και ανομοιόμορφα ενώ η βιομηχανία παραγωγής των αερίων προτιμά την όσο δυνατό σταθερή παραγωγή του. Έτσι δημιουργείται η ανάγκη αποθηκεύσεως του περρισευόμενου αερίου μέσα σε αεριοφυλάκια, ώστε να μπορούν να τροφοδοτηθούν τα δίκτυα διανομής σε ώρες αιχμής. Η αποθήκευση αυτή για την αντιμετώπιση της εποχιακής διακυμάνσεως της ζητήσεως αερίου από τον καταναλωτή παρουσίασε μεγάλα προβλήματα. Έτσι αρχικά γεννήθηκε η ιδέα να: Να χρησιμοποιούν τα εξαντλημένα κοιτάσματα φυσικού αερίου, πετρελαίου εισάγοντας μέσα φυσικό αερίουυγραέριο. Ακολουθώντας την ίδια λογική αναζητήθηκαν υπόγειοι γεωλογικοί σχηματισμοί υδροφόρου άμμου στους οποίους εισάχθηκε με ισχυρή πίεση το αέριο που απωθώντας το υπόγειο νερό καταλάμβανε την θέση του. Έπρεπε βέβαια προηγουμένως να εξασφαλιστεί η στεγανότητα του μέρους. Τέλος μια άλλη λύση είναι στο να ανοίγονται μέσα στην γη υπόγεια σπήλαια. Στην Γαλλία το πρώτο υπόγειο σπήλαιο ήταν στην Τερσάν μέσα σε ένα στρώμα άλατος σε βάθος μέτρων κάτω από το έδαφος οπού το αέριο αποθηκεύονταν με πίεση 200 bar. Στην εικόνα 8 βλέπουμε μια υπόγεια αποθήκευση αερίου μέσα σε στρώμα αλατιού. Στην εικόνα 9 βλέπουμε υπόγεια αποθήκευση μέσα σε λεκάνη που περιέχει νερό. Στην εικόνα 10 βλέπουμε τομή ενός αεριοφυλακίου.

39

40 1 itpi»c3tio«nci ηιοβμος έηε'ίργασίος

41 > ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΣΕ ΥΓΡΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Όταν το αέριο μπορεί να υγροποιηθεί τότε στην υγρή του κατάσταση καταλαμβάνει πολύ μικρότερο χώρο από ότι στην αέρια κατάσταση. Για παράδειγμα το υγρό μεθάνιο καταλαμβάνει 600 φορές μικρότερο όγκο από ότι το αέριο. Το παραγόμενο βιομηχανικό αέριο που περιέχει σημαντική ποσότητα υδρογόνου είναι πρακτικά αδύνατο να υγροποιηθεί. Αντίθετα το φυσικό αέριο, το προπάνιο και το βουτάνιο υγροποιούνται πιο εύκολα. Έτσι στην ατμοσφαιρική πίεση το βουτάνιο υγροποιείται στους 0 C το προπάνιο στους - 42 C και το φυσικό αέριο στους C. Στην θερμοκρασία των 15 βαθμών επιτυγχάνεται υγροποίηση του βουτανίου σε πίεση 2 bar και του προπανίου σε πίεση 7 bar. Αυτές είναι οι πιέσεις που υπάρχουν στις φιάλες που πωλούνται στην αγορά. Το υγροποιημένο αέριο λοιπόν μπορεί να αποθηκευτεί μέσα σε δεξαμενές που ψύχονται και είναι θερμομονωμένες (χωρίς πίεση για, έτσι γίνεται για το φυσικό αέριο για στα μεθανιοφόρα πλοία). > ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ. Στην βιομηχανία του φυσικού αερίου η μεταφορά του παίζει σημαντικό ρόλο. Έτσι οι ηνωμένες πολιτείες της Αμερικής καλύπτονται από ένα εξαιρετικά πυκνό δίκτυο αεριαγωγών μήκους χιλιομέτρων, που οδηγεί το αέριο από τις περιοχές παραγωγής (το Τέξας, τον Καναδά και την Αλάσκα) στις βιομηχανικές βορειοανατολικές περιοχές και στις περιοχές των μεγάλων λιμνών. Επίσης η σοβιετική ένωση έχει ένα μήκος χιλιομέτρων από τα οποία τα χιλιόμετρα έχουν διάμετρο 1 μέτρο. Η σπονδυλική στήλη του δικτύου είναι ο περίφημος συμέκτης που ονομάστηκε «Φ ώ τα του Β ο ρρά» ή η πιο μεγάλη γραμμή μεταφοράς που κατασκευάστηκε μέχρι τον κόσμο, με ικανότητα μεταφοράς 230 τρισεκατομμύρια κυβικά μέτρα τον χρόνο. Ξεκινάει με μια διάμετρο χιλιοστών από τος εκβολές του ποταμού Ομπ ανατολικά των Ουραλίων για να διασχίσει την Μόσχα, το Μινσκ και την Τσεχοσλοβακία με σωλήνα διαμέτρου 900 χιλιοστών. Στο σημείο αυτό το δίκτυο διαχωρίζεται σε πολλούς κλάδους για να μπορέσει να τροφοδοτήσει την ανατολική Γερμανία την Δυτική Γερμανία την Ιταλία, την Αυστρία και την Βουλγαρία. Επίσης θα πρέπει να πούμε πως η μεταφορά του φυσικού αερίου γίνεται και με κάποια ειδικά πλοία, αφού πρώτα υγροποιηθεί φωτογραφίες και τομές των οποίων θα δούμε παρακάτω.

42 > ΥΓΡΟΠΟΙΗΜΕΝΟ ΦΥΣΙΚΟ AEPIO(LNG=liauefied natural Όπως είδαμε και παραπάνω με την υγροποίηση του Φυσικού αερίου επιτυγχάνεται μείωση του όγκου του κατά 600 φορές και με αυτών τον τρόπο επιλύει δύο μεγάλα προβλήματα, της αποθήκευσης και της μεταφοράς. Το πρώτο εργοστάσιο υγροποιήσεως φυσικού αερίου κατασκευάσθηκε το 1964 στην Άρζεου, 50 χιλιόμετρα ανατολικά του Οράν της Αλγερίας. Βρίσκονταν στο σημείο εξόδου στην μεσογειακή ακτή της γραμμής μεταφοράς που αρχίζει από το Χασί- Ρ Μελ 700 περίπου χιλιόμετρα στο εσωτερικό της Αλγερίας μέσα στην έρημο Σαχάρα. Η εγκατάσταση αυτή επιβεβαίωσε την αποδοτικότητα και αξιοπιστία όχι μόνο της μεθόδου υγροποιήσεως και αποθηκεύσεως αλλά και μεταφοράς του φυσικού αερίου σε μία θερμοκρασία η μεταφορά αυτή έγινε με το πρώτο μεθανιοφόρο πλοίο Ιούλιος Βερν από εκεί μέχρι την Χάβρη της Γαλλίας οπού και επαναεροποιήθηκε. Στην εικόνα 11 φαίνεται το πλοίο αυτό.