Gazownictwo skrypt

1.1. Gaz ziemny – definicja, podzia 7
1.2. Gaz ziemny jako nonik energii pierwotnej 8 1.3. Znaczenie gazu ziemnego w wiecie 10
1.4. Rys historyczny gazownictwa w Polsce 13 1.4.1. Znaczenie gazu koksowniczego w gazownictwie polskim. 17 1.4.2. Krajowe róda gazu 19 1.4.3. Import gazu ziemnego 20 1.4.4. Prognoza zapotrzebowania na gaz ziemny 21 1.4.5. Polski system gazowniczy 23 1.4.6. Gazoci g tranzytowy Jama – Europa Zachodnia 26 1.4.7. Rola magazynów gazu ziemnego w krajowym systemie gazowniczym 27
1.5. Podzia sieci gazowych 28 1.6. Sieci gazowe w standardach Unii Europejskiej 30
1.6.1. Unijne wymagania stawiane sieciom gazowym 31 1.6.2. Unijne wymagania stawiane stacjom gazowym 38 1.6.3. Unijne wymagania stawiane toczniom gazu 39 1.6.4. Unijne wymagania stawiane magazynom gazu 39
2. PODSTAWOWE WASNOCI FIZYCZNE P YNÓW 43
2.1. Pyny idealne i rzeczywiste 43
2.2. Gsto gazów oraz ich mieszanin 44 2.2.1. G sto gazu w warunkach normalnych 46 2.2.2. G sto gazu w warunkach rzeczywistych 46 2.2.3. G sto gazu wilgotnego 47 2.2.4. G sto wzgl dna gazu 47
2.3. Wspóczynnik ciliwoci pynu 48
2.4. Wyk adnik izentropy (adiabaty) dla gazu κ 49
2.5. Lepko pynu. 50
2.7. Liczba Wobbego 54
2.9. Parametry krytyczne 55
2.11. Udziay sk adników mieszaniny gazów 69
2.12. Przyk ady obliczeniowe, zadania 70
8/16/2019 Gazownictwo skrypt
3.1. Stacje gazowe 77 3.1.1. Stacje gazowe rozdzielczo-pomiarowe 77 3.1.2. Stacje gazowe redukcyjno-pomiarowe 78 3.1.3. Oczyszczanie gazu w stacjach gazowych . 79
3.1.4. Podgrzewanie gazu na stacjach gazowych 80 3.1.5. Uk ady redukcyjne w stacjach gazowych 81 3.1.6. Uk ady pomiarowe na stacjach gazowych 83 3.1.7. Armatura gazowa na stacjach gazowych 84 3.1.8. Orurowanie stacji gazowych 85 3.1.9. Wymagania odnonie budowy i eksploatacji stacji gazowych 86 3.1.10. Poj cia uywane przy uytkowaniu stacji gazowych. 87
3.2. Przyrzdy pomiarowe uywane na stacjach gazowych 89 3.2.1. Gazomierz – licznik gazu 89 3.2.2. Gazomierze zwkowe 90 3.2.3. Gazomierze turbinowe 92 3.2.4. Gazomierze rotorowe 96 3.2.5. Gazomierze miechowe 97 3.2.6. Gazomierze ultradwi kowe 99 3.2.7. Gazomierze dziaaj ce w oparciu o si Coriolisa 101
3.3. Przetworniki pomiarowe 104
3.4. Zasada pomiaru i oblicze za pomoc zwek pomiarowych 105 3.4.1. Wspóczynnik przepywu C 107 3.4.2. Liczba ekspansji ε 108 3.4.3. Wyznaczanie przewenia znormalizowanej zwki pomiarowej 108 3.4.4. Obliczenia iteracyjne 109
3.5. Odcinek pomiarowy gazu 109 3.5.1. Sposoby pomiaru rónicy cinie na zwce 109 3.5.2. Kryza pomiarowa 110 3.5.3. Po czenie przetwornika pomiarowego ze zwk pomiarow 111 3.5.4. Przewody impulsowe 112 3.5.5. Pod czenie czujników temperatury 112
4. PRZEP YWY P YNÓW W RUROCI GACH 120
4.1. Przepyw laminarny 120 4.1.1. Pr dko i lepko pynów w przepywach laminarnych 121 4.1.2. Przepyw pynu w ruroci gu o przekroju koowym 122
4.2. Obszar przepywu przejciowego 123
4.3. Przepywy turbulentne 124
4.5. Wspóczynnik liniowego oporu przepywu 128 4.5.1. Strefy przepywu 129 4.5.2. Chropowato ruroci gów 133
4.6. Wspóczynnik oporu miejscowego 135 4.6.1. Opory spawów 136 4.6.2. Opory w zów 136
3
4.6.3. Opory w gwatownych rozszerzeniach ruroci gów 136 4.6.4. Opory w gwatownych przeweniach ruroci gów 137 4.6.5. Opory na pynnym rozszerzeniu przekroju ruroci gu 138 4.6.6. Opory na pynnym zweniu przekroju ruroci gu 139 4.6.7. Opory przepywów na ukach (kolankach) 139 4.6.8. Opory przepywów w trójnikach 140
4.6.9. Opory przepywów w urz dzeniach dawi cych 141 4.7. Przepyw gazu w rurocigach niskiego cinienia 142
4.8. Przepyw pynów ciliwych w rurocigach redniego i wysokiego cinienia 145
4.9. Przegld równa do obliczania przepywów gazu w rurocigach rzeczywistych 147 4.9.1. Równanie Panhandle’a 1 148 4.9.2. Równanie Panhandle’a 2 149 4.9.3. Równanie Renouarda 150 4.9.4. Równanie Waldena 1 150 4.9.5. Równanie Waldena 2 151 4.9.6. Równanie Instytutu Technologii Gazu (USA) 151
4.9.7. Równanie WNIGAZ 1 152 4.9.8. Równanie WNIGAZ 2 152 4.9.9. Równanie Weymoutha 153 4.9.10. Równanie Chodanowicza 154 4.9.11. Równanie Odelskiego 154 4.9.12. Równanie Krajowej Dyspozycji Gazem 155
4.10. Wyznaczenie krzywej zmian cinienia wzdu gazocigu dalekosinego 155 4.10.1. rednie cinienie gazoci gu 157 4.10.2. Gazoci g wysokopr ny jako magazyn gazu 158
4.11. Weryfikacja wybranych równa obliczeniowych 160
5. SPRANIE I PRZETACZANIE PALIW GAZOWYCH 170
5.1. Teoretyczne podstawy sprania gazów 170 5.1.1. Praca spr ania 172 5.1.2. Moc spr arki 172 5.1.3. Wspóczynnik sprawnoci ogólnej spr arki 175
5.2. Sprarki 176
5.3. Sprarki tokowe 177 5.3.1. Zasada dziaania spr arki tokowej 177 5.3.2. Regulacja wydajnoci spr arki 178 5.3.3. Podstawowe parametry pracy spr arki 178
5.4. Sprarki przepywowe (wirowe, odrodkowe) 179 5.4.1. Zasada dziaania spr arki przepywowej opatkowej 180 5.4.2. Zasada dziaania spr arki przepywowej tokowej 180 5.4.3. Regulacja spr arek przepywowych 180 5.4.4. Zalety i wady spr arek przepywowych 181
5.5. Sprarki rotacyjne 181 5.5.1. Zasada dziaania spr arek rotacyjnych 181 5.5.2. Zalety i wady spr arek rotacyjnych 182
5.6. Dobór parametrów pracy sprarek 182
5.9. Turbiny gazowe jako napd sprarek przepywowych 189
5.10. Spranie gazu przy uyciu strumienic 191 5.11. Chodzenie sprarek 192
5.11.1. Okrelenie wspóczynnika przenikania ciepa 193 5.11.2. Obliczanie spadku temperatury w wymiennikach 194
5.12. Tocznie gazu 197 5.12.1. Podzia, lokalizacja i rozmieszczenie toczni gazu 197 5.12.2. Wyposaenie toczni gazu ziemnego 199 5.12.3. Charakterystyka waniejszych parametrów toczni gazu 201 5.12.4. Aparatura kontrolno pomiarowa w toczniach gazu 202 5.12.5. Obiekty pomocnicze wyposaenia toczni gazu 202 5.12.6. Zagroenia i bezpieczestwo w toczniach gazu 204
5.13. Telemetria i telemechanika w systemie przesyowym gazu 205 5.13.1. Zadania i cele systemów telemechaniki 208 5.13.2. Wymagania stawiane systemom telemechaniki 209 5.13.3. Struktura organizacji i warunki realizacji systemu telemetrii 209
6. CZYSZCZANIE GAZOCI GÓW PRZESYOWYCH 218
6.1. czyszczanie gazocigów za pomocy toków czyszczcych 218 6.1.1. Zastosowanie toków czyszcz cych 218
6.1.2. Rodzaje i budowa toków czyszcz cych 219 6.1.3. Czyszczenie gazoci gu 222
6.2. Polerowanie wewntrznych powierzchni rurocigu 225
7. NAWANIANIE GAZU ZIEMNEGO JAKO ELEMENT BEZPIECZESTWA U YTKOWNIKÓW GAZU 227
7.1. Niektóre okrelenia i definicje dotyczce nawaniania gazu ziemnego 228
7.2. Odoranty i ich wasnoci 228
7.3. Kontrola stopnia nawonienia gazu ziemnego 231 7.3.1. Okrelenie intensywnoci zapachu przy uyciu odorymetru 232 7.3.2. Metoda ankietowania odbiorców 234 7.3.3. Metoda pomiaru zuytego THT 234
7.4. Systemy nawaniania gazu ziemnego 234
7.5. Dozowanie rodka nawaniajcego do strumienia gazu 236 7.5.1. Nawanialnie knotowe 237 7.5.2. Nawanialnie barbotaowe (tzw przeburzajace) 238 7.5.3. Nawanialnie kontaktowe 239 7.5.4. Nawanialnie kontaktowo – barbotaowe 240 7.5.5. Nawanialnie kroplowe 241 7.5.6. Nawanialnie wtryskowe 242
7.8. Bezpieczestwo na stacjach nawaniania gazu 246
8. LITERATURA 249
6
1. WSTP Wzrastaj ce zapotrzebowanie na surowce energetyczne, w tym na gaz ziemny
jako jedno z podstawowych róde pokrywaj cych obecnie okoo 23% globalnego zuycia energii podyktowao potrzeb rozbudowy sieci gazoci gów przesyowych i dystrybucyjnych. Moliwo budowy ekonomicznie uzasadnionych ruroci gów w wi kszoci przypadków zaley od stosowanego doboru i ustalenia zalenoci, którym
podlega przepyw gazu. Jest, zatem wane, aby ustalone na drodze oblicze parametry przepywu jak najcilej odpowiaday rzeczywistym warunkom panuj cym w gazoci gu.
Zagadnienia doboru odpowiednich formu i zalenoci do obliczania przepywów w ruroci gach byy od dugiego czasu w wielu krajach wiata przedmiotem rozwaa zarówno teoretycznych jak i prac eksperymentalnych. Otrzymane zalenoci, oraz wzory empiryczne pozwalay na uzyskanie rozwi za obliczeniowych, które daj w miar
poprawne wyniki dla rónych rednic i dugoci gazoci gów, zgodnych z zaoeniami eksperymentalnymi. Uycie równa dla innych zakresów stosowalnoci powoduje
powstawanie b dów trudnych do pomini cia. A zatem, wybór odpowiedniej formuy
obliczeniowej ma istotne znaczenie przy projektowaniu systemu przesyowego gazu, jaki jego dalszej eksploatacji. Maj c powysze stwierdzenia na uwadze autorzy skryptu, który jest
przeznaczony gównie dla studentów Wydziau Wiertnictwa, Nafty i Gazu Akademii Górniczo – Hutniczej oraz wydziaów pokrewnych innych uczelni, zwaszcza o profilu gazowniczym, uj li kompleksowo problemy dotycz ce przepywów pynów w ruroci gach tak, aby przygotowa czytelników do wykonywania oblicze dotycz cych
projektów gazoci gów. Materia skryptu zosta dobrany tak, aby da moliwie pene przygotowanie teoretyczne do rozwi zywania zagadnie wyst puj cych w procesach transportu gazu.
Skrypt sk ada si z siedmiu rozdziaów, w których uj to krótk histori
gazownictwa w Polsce, podstawowe wasnoci gazów, omówiono zagadnienia pomiaruilociowego strumienia przepywaj cego pynu, dynamik przepywu pynów w ruroci gach, spr anie i przetaczanie paliw gazowych oraz oczyszczanie gazoci gów i nawanianie gazu. Na kocu kadego rozdziau podano przyk ady obliczeniowe, oraz zadania, dobrane tak, aby ich dok adna analiza i rozwi zanie pozwoliy na opanowanie techniki obliczeniowej przedstawionych zagadnie.
Oprócz rozwaa teoretycznych skrypt zawiera wiele wskazówek praktycznych, przygotowanych na bazie dowiadcze krajowych jak i zagranicznych, niezb dnych w projektowaniu i eksploatacji systemu gazowniczego, a zwaszcza gazoci gów dalekosinych.
1.1. GAZ ZIEMNY – DEFINICJA, PODZIA
Gazem ziemnym nazywamy kady gaz, który powsta w skorupie ziemskiej. Gazem ziemnym przyj to nazywa surowiec mineralny wydobywany z ziemi w formie gazowej, zawieraj cy znaczny procent metanu, jako najlejszego przedstawiciela grupy
w glowodorów nasyconych alifatycznych szeregu parafinowego o ogólnym wzorze w postaci CnH2n+2.
W glowodorowe gazy ziemne klasyfikowane s wedug sk adu, przy czym zaliczenie do okrelonego rodzaju nast puje w uzalenieniu od procentowej zawartoci kondensatu, azotu, dwutlenku w gla, siarkowodoru i wodoru. Jedn z klasyfikacji gazów ziemnych w glowodorowych przedstawiono w tabeli 1.1. Tabela1.1 Klasyfikacja gazów w glowodorowych wedug sk adu Lp. Kryterium klasyfikacji Przedzia wartoci Typ gazu 1 zawarto homologów
metanu, % obj. ≤ 1 1-5
< 10 10-30 30-200
niskoazotowy rednioazotowy azotowo-w glowodorowy
1,0-10,0 10,0-30,0 30,0-50,0
5 zawarto wodoru, % obj. < 1 1-5
5-10 10-15
15-30 > 30
wodorowo-w glowodorowy w glowodorowo-wodorowy
3-5 5-15
15-30 30-50 > 50
o maej zawartoci CO2 o redniej zawartoci CO2 o duej zawartoci CO2 o unikalnie duej zawartoci CO2 gazy zawieraj ce gównie CO2 z domieszk w glowodorów
Gaz ziemny, oprócz gazów w glowodorowych w swoim sk adzie moe zawiera tak e inne gazy powstae w ziemi, do których zaliczy moemy: azot N2, siarkowodór
H2S, dwutlenek w gla CO2, hel, para wodna oraz inne gazy.
8
Gazy te, towarzysz ce wydobywanemu gazowi w glowodorowemu stanowi jego zanieczyszczenie, które jest usuwane z gazu w rónych procesach technologicznych oczyszczania gazu ziemnego przed jego oddaniem do sieci przesyowej. Do zanieczyszcze zalicza si tak e wod zoow , rdz , rop naftow , cz stki stae, a tak e inne ciek e w glowodory a zwaszcza w glowodory od C3+, które tak e zostaj usuwane
w procesach oczyszczania gazu ziemnego. W gospodarce energetycznejwykorzystywane s róne paliwa gazowe, które s odpowiednio klasyfikowane. Klasyfikacja paliw gazowych dokonywana jest w zalenoci od sposobu ich
uzyskania. Wedug normy PN-87/C-96001 paliwa gazowe dzieli si na nast puj ce cztery grupy. Grupa I (GS) – s to gazy sztuczne z przetworzenia paliw staych i ciek ych oraz ich mieszaniny z gazami ziemnymi i tzw. propanowo - butanowymi; grupa obejmuje trzy
podgrupy: 25, 30 i 35. Grupa II (GZ) – to gazy ziemne pochodzenia naturalnego, których gównym sk adnikiem jest metan (gazy wysokometanowe, zaazotowane, kopalniane); ta grupa obejmuje pi podgrup oznaczonych symbolami: GZ 25, GZ 30, GZ 35, GZ 41 i GZ 50.
Grupa III (GPB) – jest to tzw. propanobutan techniczny (pynne gazy w glowodorowe C3-C4 wedug PN-82/C-96000); Grupa IV (GP) – nale tu mieszaniny propanobutanu z powietrzem b d ce w warunkach normalnych gazami. Wymagania jakociowe ustanowione przez norm PN-87/C96001 dla gazów ziemnych
przeznaczonych jako paliwo dla gospodarki komunalnej przedstawiono w tabeli 1.2. Tabela1.2 Wymagania jakociowe stawiane paliwom gazowym [ ].
PodgrupaWymagania 25 30 35 41 50
Liczba Wobbego, [MJ/mn 3 ]
- zakres wartoci - warto nominalna
Ciepo spalania, [MJ/mn 3]
nie mniej ni 18,0 22,0 26,0 30,0 34,0 Warto opaowa, [MJ/mn
3] nie mniej ni 16,0 20,0 24,0 27,0 31,0 Zawarto siarki cakowitej, [mg/mn
3], nie wi cej ni 40 40 40 40 40 Zawarto rt ci, [µg/mn
3] nie wi cej ni 30 30 30 40 40 Temperatura punktu rosy przy
nadcinieniach do 4 MPa,[ 0
C]od 1.04-30.09 nie wi cej ni od 1.10-31.03 nie wi cej ni
+5 -10
+5 -10
+5 -10
+5 -10
+5 -10
1.2. GAZ ZIEMNY JAKO NO NIK ENERGII PIERWOTNEJ
Gaz ziemny, którego podstawowym sk adnikiem jest metan odgrywa w gospodarce kraju istotn rol jako surowiec chemiczny i energetyczny. Gaz ziemny daje
si wykorzysta z moliwoci atwej regulacji i automatyzacji procesów dostawy do
9
uytkowania. W porównaniu z innymi paliwami gaz ziemny praktycznie nie powoduje zanieczyszczenia rodowiska naturalnego i wyrónia si nast puj cymi zaletami: - nie wymaga magazynowania u uytkownika, nie ma wi c potrzeby gromadzenia
zapasów i budowania magazynów lokalnych, - przy opalaniu kotów i pieców grzewczych posiada du warto opaow , oraz
gwarantuje niezmienn jako paliwa, a tak e równomiern temperatur spalania, - gaz ziemny jak i inne paliwa w glowodorowe spalaj si bez dymu, sadzy i
popiou, co ma bardzo duy wpyw na czysto powietrza atmosferycznego, - przy spalaniu gazu ziemnego nie tworzy si popió, w zwi zku z czym nie traci
si ciepa traconego z popioem, - przy spalaniu gazu ziemnego atwo jest dostosowa pomie do wielkoci
komory spalania i odpowiednio go regulowa, dzi ki czemu mona zmniejsza straty ciepa,
- obsuga palenisk opalanych gazem ziemnym jest atwa i bezpieczna Dzi ki wyszej sprawnoci uytkowania gazu w stosunku do paliw staych
powoduje obnienie energochonnoci w gospodarce narodowej. W Polsce gaz ziemny stanowi okoo 10,2% udziau w ogólnym bilansie paliw pierwotnych ze zmiennym zuyciem w rónych sektorach. Wielko zuycia energii pierwotnej w Polsce
przedstawiono na rys 1.1.
a)
b) Rys 1.1 Zuycie energii pierwotnej w Polsce: a) w gospodarstwach domowych,
b) w przemyle Wedug prognoz Mi dzynarodowej Agencji Energetycznej w roku 2010 udzia
gazu w zuyciu wiatowym ma wzrosn z 21% do 24% zuycia energii pierwotnej. Wielkoci procentowego udziau zuycia paliw, w bilansie energii pierwotnej na wiecie
przedstawia rysunek 1.2.
10
Rys 1.2 Zuycie paliw w bilansie energii pierwotnej w wybranych krajach. (od lewej:
Algieria, Rosja, Wenezuela, Ukraina, Iran, Rumunia, Holandia, W gry, Wielka
Brytania, W ochy, Kanada, USA, Niemcy, Dania, Norwegia, Francja, Polska, Europa
ogó em, wiat ogó em). W Polsce przewiduje si , e udzia gazu w nonikach energii pierwotnej w roku
2010 wynosi b dzie okoo 21%.
1.3. ZNACZENIE GAZU ZIEMNEGO W WIECIE
W wyniku prowadzenia prac poszukiwawczych, wiatowe udokumentowane i wydobywalne zasoby gazu ziemnego stale rosn . Obecnie wielko zasobów wynosi okoo 150 bilionów mn
3 (rys. 1.3), co oznacza, e przy obecnym poziomie wiatowego wydobycia wystarczy go na ponad 75 lat.
a)
Rys 1.3 Udokumentowane wiatowe zasoby gazu: a) na wiecie, b) w wybranychkrajach: (od lewej: Rosja, Iran, Katar, USA, Wenezuela, Norwegia, Holandia, Ukraina,
Wielka Brytania, Rumunia, Niemcy, W ochy, Polska, Dania, W gry, Francja)
wiatowe oceny prognostycznych zasobów gazu ziemnego wynosz okoo 250 bilionów m3. Prognoza ta wskazuje, e udokumentowane zasoby gazu ziemnego na wiecie b d nadal rosy. Zarówno wzrost zasobów, jak i dost pno gazu ziemnego spowodoway, ze udzia gazu ziemnego w bilansie paliw pierwotnych na wiecie wzrós do poziomu okoo 23,8%, przy czym w krajach Unii Europejskiej wynosi rednio okoo 21,5%, w tym: - w Holandii 41,5%, - w Wielkiej Brytanii 35,1%,
- we Woszech 31,8%, - w Niemczech 21,3%, - w Belgii 19,7%, - we Francji 13,5%, - w Polsce 10,2%.
W Unii Europejskiej gaz ziemny jest obecnie drugim w kolejnoci nonikiem energii po ropie naftowej. Jego udzia w energii pierwotnej wzrós z 6% w 1970 roku do 21,5% w 1998roku. Gówne motywy tego wzrostu to dost pno zasobów,
bezpieczestwo dostaw, wysoka sprawno uytkowania, konkurencyjno cenowa oraz warto ekologiczna gazu. Opracowane przez Mi dzynarodow Uni Gazownicz
prognozy zuycia gazu w wiecie przewiduj wzrost z 2,2 biliona mn3 w 1998 roku do 3,2 bilionów mn
3 w roku 2010, oraz 3,9 biliona mn 3 w roku 2020. Na rysunku 1.4
przedstawiono najwi kszych producentów gazu ziemnego w wiecie oraz wybranych krajów Europy.
12
Rys. 1.4 Producenci gazu ziemnego; od lewej: Rosja, USA, Kanada, Wielka Brytania,
Algieria, Holandia, Norwegia, Niemcy, Ukraina, W ochy, Rumunia, Dania, Polska,
W gry, Francja.
Produkcj gazu na rys. 1.4 przedstawiono w PJ (1015J) energii.
Prognozy wskazuj na szybki wzrost popytu na gaz ziemny do produkcji energiielektrycznej. Zak ada si , e popyt na gaz ziemny w wiecie do produkcji energii elektrycznej wzronie z 0,6 biliona mn
3 w 1998 roku do 1,1biliona mn 3 w 2010 roku oraz
do 1,4 biliona mn 3 w roku 2020. Analizuj c zuycie gazu ziemnego oraz miejsca jego
produkcji naley stwierdzi, e istnieje konieczno mi dzynarodowego handlu gazem. Na rys. 1.5 przedstawiono gówne kierunki wiatowego handlu gazem ziemnym. Mi dzynarodowy transport gazu odbywa si w dwojaki sposób: przesy gazoci gami w formie gazowej oraz transport metanowcami w formie skroplonej jako LNG.
Rys 1.5 Kierunki wiatowego handlu gazem ziemnym.
Zgodnie z prognozami zapotrzebowanie na gaz ziemny b dzie wzrasta iosi gnie w 2010 roku 3100mld mn 3 (114EJ), a w 2030 3600mld mn
3 (130EJ). Popyt na gaz ziemny w rónych regionach geograficznych przedstawia tabela 1.3.
Tabela 1.3. Zapotrzebowanie na gaz ziemny w rónych regionach geograficznych Popyt na gaz ziemny [mld mn
3]Region 2000 2010 2020 2030
Afryka 2,3 3,5 4,4 5,2 Europa centralna i wschodnia 31,0 34,0 36,0 37,0 Wschód rodkowy 5,40 6,6 7,3 8,0
Ameryk pónocna 28,0 32,2 35,0 37,3 Ameryka poudniowa 3,2 4,5 5,6 6,9
13
Europa Zachodnia 14,3 16,6 17,9 19,0 Pacyfik Zachodni i Azja 12,0 16,2 18,4 20,5 Suma 96,2 113,6 124,6 133,9 wiat 2630 3100 3400 3660
1.4. RYS HISTORYCZNY GAZOWNICTWA W POLSCE
Rozwój produkcji gazu (klasyczne gazownictwo) przypada w Polsce na II poow XIX wieku i pierwsze lata XX wieku. Trzeba podkreli, e najstarsze gazownie w glowe
jakie znamy na dzisiejszych ziemiach polskich powstay: w 1847 roku we Wrocawiu, w 1848 w Szczecinie, w 1852 w Gdasku, 1856 w Poznaniu i w Warszawie, 1857 w Krakowie, w 1859 roku w Toruniu, w 1860r. w Bydgoszczy.
Kolebk gazownictwa klasycznego, opieraj cego produkcj gazu o w giel, jest Anglia. Tam zbudowano pierwsz na skal przemysow gazowni ju w 1795 roku, a
produkowany gaz w glowy, wtedy zwany „wietlnym" zastosowano do owietlenia domu i
warsztatów firmy „Boulton i Watt" w Birmingham. Twórc tej pierwszej gazowni by Sir William Murdoch - Szkot, inynier i
konstruktor maszyn parowych. Sir Murdoch zasyn równie tym, e by pierwszym wielkim entuzjast i propagatorem owietlenia gazowego. W czasie wieczornych
przejadek konnych po Birmingham owietla sobie drog lamp , zbudowan ze wiskiego p cherza wypenionego gazem, zakoczonego rurk miedzian , u wylotu której pali si pomyk gazowy. On te uwaany jest za „ojca gazownictwa", gdy jako
pierwszy zastosowa gaz w sposób praktyczny. Technologia produkcji gazu w oparciu o tzw. such destylacj w gla stosowana
bya przez ponad 150 lat w Europie. Poprzednikami Murdocha byli: Anglik John Clayton, który w 1648r. w dowiadczeniach laboratoryjnych odkry, i w trakcie ogrzewania drewna lub w gla w zamkni tym naczyniu do wysokiej temperatury, tworzy si gaz
palny. Drugim by Niemiec Johann Joachim Becher, który pod koniec XVII wieku przeprowadzi dowiadczenie nad produkcj gazu z w gla. Byy to jednak tylko badania w skali laboratoryjnej.
W roku 1787 Francuz Lebon skonstruowa urz dzenie, co w rodzaju maej przenonej gazowni, któr nazwa „termolamp . Przedstawi on swój wynalazek w „Academie de Sciences" i otrzyma na niego patent w 1799r. Wynalazek ten jednak nie znalaz zastosowania.
Patrz c na rozwój gazownictwa w Europie, gdzie do 1840 roku wi kszo duych miast w Anglii, Francji i Niemczech posiada ju gazownie w glowe, gazownictwo to na
ziemie polskie przyszo stosunkowo póno. Wpyw na to mia niew tpliwie ówczesnyuk ad geopolityczny. Polska podzielona mi dzy trzech zaborców nie miaa swojej pastwowoci, a wszystko, co dziao si tutaj w zakresie rozwoju musiao mie akceptacj obcej wadzy, niech tnej rozwojowi i post powi technicznemu. Warto jednak wspomnie, e ju w roku 1830 Karol Mohr, profesor Instytutu Technicznego w Krakowie, uwaany za pioniera gazownictwa na ziemiach polskich, skonstruowa dowiadczaln gazowni i zapali swoim uczniom kilka latarni gazowych na ulicy Go biej. Gazownia ta nie przetrwaa jednak dugo z uwagi na brak odpowiednich rodków finansowych w Instytucie. Podobny los spotka te skonstruowan przez inyniera Nehrebeckiego w Poznaniu w roku 1845 ma dowiadczaln gazowni .
Pierwsze gazownie budowano po to, aby wytwarzanym gazem owietla ulice
miast. Pod tym wzgl dem gaz w glowy, zwany w XIX wieku te gazem wietlnym,wprowadzi w owietleniu ulic radykaln zmian . Bya to swoista „rewolucja techniczna",
14
a wie o tym dotar a dosy szybko na tereny polskie. Nic dziwnego, e w róny sposób próbowano przekona si jak ten gaz si produkuje i jak wygl da wiato, które mona w wyniku jego spalania uzyska. Z dokumentów historycznych wynika na przyk ad, e w Warszawie ju w 1844 roku gazem owietlano plac zamkowy i paac przy Paacu Kazimierzowskim. Gaz dowoono tu w zamkni tych pojemnikach, które napeniano w
„fabryce rz dowej machin" na Solcu. Istniaa tu zatem maa fabryczna gazownia, jakich zreszt byo wi cej w rónych miastach na terenach polskich (np. w Kaliszu, w odzi). Równie we Wrocawiu ju w 1843 roku zapalono pierwsze lampy gazowe w restauracji ,,Zota G" a produkowano go prawdopodobnie te w maej dowiadczalnej gazowni. Wkrótce po zastosowaniu gazu do owietlania ulic, owietlenie gazowe wkracza do wn trz budynków pocz tkowo o charakterze publicznym jak dworce, teatry, gmachy urz dowe by w poowie lat 60 -tych XIX wieku znale si tak e w mieszkaniach.
Gaz spalany by w formie pomieni wiec cych o ksztacie motylka. Wtedy nie znano jeszcze koszulek z siateczki tlenków toru i cezu, która w pomieniu gazowym rozarza si do biaoci. Ten rodzaj spot gowania wiata gazowego wynalaz Austriak
Auer dopiero pod koniec XIX wieku. Pierwszych prób z zastosowaniem tego wynalazku dokonano dopiero w 1895 roku. Wynalazek okaza si by rewelacyjny, w lampach gazowych stosowany jest do dnia dzisiejszego. W latach 70- tych XIX wieku dostrzeono w gazie w glowym inne walory. Przyczyni si do tego znacznie wynalazek przez Bunsena nowego rodzaju palnika gazowego, zwanego dzi palnikiem Bunsena. Przekonano si , e gaz spalaj c si pomieniem niebieskim wydziela znaczne iloci ciepa i moe by znakomitym paliwem. Od tego momentu rozwój poszed tak e innym torem. Zacz to produkowa rozmaite aparaty gazowe, a nawet sprz t domowy w którym spalano gaz z odzyskiem ciepa. W muzeach gazowniczych do dzi przechowywane s stare kuchenki gazowe, lodówki, elazka, maszynki do palenia kawy, lokówki fryzjerskie, ogrzewacze wn trz, kominki, kocioki i termy na gaz. Z wszystkich tych urz dze kuchenki gazowe, termy i koty gazowe, cho znacznie zmienione i unowoczenione funkcjonuj do dzi i dzi ki nim potrzebny jest gaz i funkcjonuje gazownictwo.
W ostatnim dwudziestoleciu XIX wieku i pocz tku XX wieku gazownictwo oparte o w giel przeywa znaczny rozwój. Fakt, e stosuje si gaz jako paliwo, wprowadza ca rewolucj w wielu dziedzinach ycia, zwaszcza w gospodarstwie domowym, w rzemiole i przemyle.
Gazownie, zwaszcza due zabiegaj o klienta. Organizuj róne pokazy urz dze gazowych i ucz jak je uytkowa, aby byo bezpiecznie, oszcz dnie i wygodnie. Podkrelaj zalety gazu jako paliwa. Przy takich gazowniach jak Warszawska, Poznaska, Krakowska, Bydgoska czy ódzka w latach mi dzywojennych powstaj sale pokazowe i
wystawowe. W Gazowni Warszawskiej z propagand gazu wychodzi si nawet na ulicemiasta. Gazownia dysponuje bowiem samochodem, na którym zamontowane s róne urz dzenia gazowe stanowi ce wyposaenie azienek czy kuchni, a pokazy odbywaj si
po prostu na ulicach miasta. Robi si wszystko aby by bliej klienta i pozyskiwa go. Organizowane s tak e kursy gotowania i pieczenia na gazie, które pozwalaj gospodyniom domowym zapozna si w sposób praktyczny z nowym, wygodnym paliwem i bezpiecznym jego uytkowaniem.
Od poowy XIX wieku do pierwszej wojny wiatowej na terenach polskich powstay 122 gazownie, z tego w zaborze pruskim 93, w zaborze austriackim 16 i w zaborze rosyjskim 13. Po uzyskaniu niepodlegoci w 1918 roku, w Polsce zlikwidowano
kilkanacie maych gazowni w byym zaborze pruskim, za w latach 1926 - 32 zbudowano
15
tylko dwie w Radomiu i Gdyni. W Polsce nigdy nie doszlimy do takiego „nasycenia” gazowniami jak w Niemczech, czy Francji.
W 1938 roku mielimy prawdopodobnie ok. 100 gazowni w glowych. O istnieniu danej gazowni decydowali jej waciciele. W tym okresie byy to przewanie gminy lub zarz dy miast, rzadko waciciele prywatni. Decydowaa gównie ekonomia.
Po zakoczeniu II wojny wiatowej, w nowych granicach Polski znalazo si okoo262 gazowni w glowych, zlokalizowanych przewanie na terenach tzw. ziem odzyskanych. Z tej liczby a 180 byo nieczynnych lub zniszczonych. W dodatku gazownie na terenach zachodnich i pónocnych nie posiaday zaóg. By to bardzo
powany problem. W miastach przywracano ycie, a gazownia stanowia przecie jeden z podstawowych zak adów, który to ycie moe podtrzyma. Powstaje wtedy ruch pomocowy organizowany przez Zrzeszenie Gazowników, Wodoci gowców i Techników Sanitarnych. W ramach tych dziaa fachowcy z duych gazowni znajduj cych si na obszarze Polski z przed 1939 roku takich jak Krakowska, Bydgoska. Grudzi dzka, Poznaska, Warszawska kierowani s do pomocy w przywracaniu do ycia gazowni na ziemiach odzyskanych. Organizowane s tez szkolenia dla tzw
gazmistrzów i kierowników gazowni przez Zrzeszenie. Odbudowywano nie tylko zak ady gazownicze ale szkolono kadr , a poprzez ni zaogi dla tych zak adów. Okres odbudowy gazowni trwa do poowy lat 50- tych ubiegego wieku.
Uruchomiono w tym czasie 244 gazownie. Okoo 18-tu nie przywrócono nigdy do ycia. Zak ady te byy tak zniszczone, e ich odbudowa nie miaa sensu. W 1950 roku nast puje powana zmiana organizacyjna gazownictwa. Powoany zostaje Centralny Zarz d Gazownictwa i rozpoczyna si proces upastwowienia duych gazowni w Polsce. To powoduje, e gazownie te zaczynaj dziaa w sposób planowy, s centralnie nadzorowane, koordynowany jest ich rozwój oraz produkcja gazu. Lata od 1950 roku do 1965 roku to lata bardzo dynamicznego wzrostu zapotrzebowania na gaz zarówno przez
przemys jak te sektor komunalno - bytowy. Nast puje znaczna modernizacja i rozbudowa duych gazowni, ale te ronie wiadomo, e aby sprosta tym potrzebom, trzeba szuka innych dróg ich zaspokojenia. W tym okresie ju zostaje przyj ta koncepcja docelowego zaopatrywania wszystkich odbiorców gazem ziemnym i stopniowa, w miar rozbudowy systemu gazoci gów przesyowych, likwidacja gazowni w glowych. Aby
jednak cel ten zrealizowa wanym byo, aby Zjednoczenie Przemysu Gazowniczego miao wpyw na rozwój wszystkich gazowni w Polsce, a nie tylko tych, które zostay upastwowione. Spowodowao to, e zostaje podj ta decyzja przez KERM o ujednoliceniu organizacji przemysu gazowniczego w Polsce (Uchwaa nr 200/66 KERM). W myl tej uchway wszystkie gazownie w glowe zostaj podporz dkowane jednej
jednostce nadrz dne] jak byo w tym czasie Zjednoczenie Przemysu Gazowniczego,
(utworzone w 1958 roku na bazie Centralnego Zarz du Gazownictwa) i podporz dkowane Ministrowi Górnictwa i Energetyki. Wtedy te powoano Okr gi Gazownicze, które przejy do swoich struktur wszystkie gazownie w glowe znajduj ce si na obszarach przypisanych Okr gom. I tak rozpocz si okres scalania i ujednolicania gazownictwa w Polsce, a tak e okres gruntownej przebudowy techniki i technologii zwi zanej z przesyem i dystrybucj oraz zamian gazu w glowego na gaz ziemny. Okres ten trwa ponad 30 lat. W tym czasie
prawie caa Polska pokryta zostaa sieci gazoci gów przesyowych gazu ziemnego i wszyscy odbiorcy z gazu w glowego przestawieni zostali na nowe paliwo. Ostatni w glow gazowni , wy czono z ruchu w 1997 roku. Bya to gazownia w Mi dzylesiu na Dolnym l sku. Wraz z ni skoczya si w Polsce era gazu w glowego
produkowanego w gazowniach z w gla.Rozwój gazownictwa opartego na zastosowaniu gazu ziemnego .
16
Rozwój uytkowania gazu ziemnego, który towarzyszy wydobywanej z ziemi ropie naftowej rozpocz si w Polsce na Podkarpaciu. Trudno ustali dok adn dat , kiedy zacz to uytkowa gaz ziemny jako paliwo. Byo to najprawdopodobniej w
pierwszych latach XX wieku. Jak napisali autorzy wspaniaej pracy pt. „Historia polskiego przemysu naftowego"
ju ,,w latach 1901 - 1910 stosowano gaz ziemny w gospodarstwach domowych doopalania kuchni pytowych i ogrzewania". Gaz ziemny, który towarzyszy ropie naftowej pocz tkowo uwaano jako balast i
wypuszczano w powietrze. Póniej zacz to uytkowa go na terenie kopal ropy naftowej do celów grzewczych. Pierwszy gazoci g do gazu ziemnego zbudowany zosta w 1912 roku z kopalni „Klaudiusz" w Borysawiu do mostu na rzece Tymienica, mia dugo 700mb. W tym samym roku wybudowano jeszcze dwa gazoci gi. Jeden z Borysawia do Drohobycza o dugoci 12km, który prowadzi gaz do rafinerii nafty w Drohobyczu, drugi tej samej dugoci prowadzi gaz do „odbenzyniarni" w Drohobyczu.
Wiadomo, e aby uytkowa gaz ziemny, trzeba dysponowa gazoci gami, którymi mona go przesya. Naley, wi c s dzi, e waciwe uytkowanie gazu
ziemnego rozpoczo si wraz z zakoczeniem budowy pierwszych odcinków gazoci gów przesyowych. Pocz tkowo gaz ziemny uywany by gównie do opalania kotów wytwarzaj cych par technologiczn w rafineriach i innych obiektach uzdatniania ropy naftowej. W miar jak rozwijaa si sie gazoci gów trafi tak e do innych zak adów przemysowych oraz do odbiorców komunalno - bytowych. Tak zaczyna si rozwój gazownictwa w oparciu o gaz ziemny na Podkarpaciu, a w okresie lat 1920 - 1939 tak e w innych regionach Polski. Np. w 1928 zosta doprowadzony gazoci g do Lwowa, gdzie funkcjonowaa te gazownia w glowa. Doprowadzony gaz ziemny zasili wi kszych odbiorców tego miasta takich jak: Elektrownia Miejska, czy wytwórnia wapna i gipsu. W miecie powstaa obok istniej cej sieci dystrybucyjnej gazu w glowego równie sie dystrybucyjna gazu ziemnego. Rozwój sieci gazu ziemnego
post powa szybko zarówno na terenach tzw. wschodniego zag bia naftowego jak i na terenie zachodniego zag bia naftowego. Zaczy powstawa dwa niezalene od siebie systemy przesyowe. W systemie przesyowym zachodniego zag bia naftowego w latach 1932 - 33 wybudowano gazoci g do Mocic (Tarnów) do Pastwowej Fabryki Zwi zków Azotowych. W ten sposób po raz pierwszy w Polsce zastosowano gaz ziemny jako surowiec chemiczny do syntezy amoniaku. Z tego zag bia w kocówce lat 30 - tych XX wieku dotarto z gazem ziemnym do Sanoka, gdzie dostarczono go do fabryki gumy, fabryki akumulatorów, fabryki wagonów, fabryki armatek przeciwlotniczych i innych zak adów. W 1937 roku podj ta zostaa decyzja o budowie gazoci gu do Centralnego Okr gu Przemysowego w celu zasilenia gazem ziemnym wielu zak adów
przemysowych powstaj cych w tym rejonie.Jak wida z przytoczonych faktów pierwsze szerokie zastosowanie gazu ziemnego byo w przemyle i to zarówno do celów grzewczych jak i technologicznych. Uytkowanie gazu ziemnego, pocz tkowo rozwijao si gównie niedaleko od róde jego
pozyskiwania. Decydoway o tym gównie gazoci gi, którymi trzeba gaz transportowa. Naley pami ta, e przecie na Podkarpaciu funkcjonuj te gazownie produkuj ce gaz z w gla i e tym gazem w miastach tu istniej cych zasilani s odbiorcy domowi oraz owietlenie ulic.
W miar jak rozbudowuje si sie gazoci gów przesyowych gaz ziemny dociera do tych miast gdzie funkcjonoway gazownie. Stopniowo nast puje likwidacja gazowni w glowych, a w miejsce gazu wietlnego wprowadza si gaz ziemny. Np. w Jale
ju w 1920 roku wykorzystuje si gaz ziemny, cho gazownia w glowa powstaa tuzaledwie w 1912 roku. A na przyk ad w Jarosawiu, gdzie gazownia w glowa powstaa w
17
1901 roku, produkcj gazu w glowego zaprzestano w latach 40 - tych XX wieku, gdy wtedy dopiero dotar tu gaz ziemny. W Drohobyczu gazownia w glowa powstaa w 1903 roku, a w 1925 roku uytkuje si tu ju gaz ziemny. W takich miastach jak Jaso, Kausz, Stryj, Lwów w latach 20-tych i 30-tych XX wieku przechodzi si na gaz ziemny
przestawiaj c odpowiednio wszystkich odbiorców na ten rodzaj paliwa.
W gospodarstwach domowych na szerok skal gaz ziemny zacz to stosowa dopiero po II wojnie wiatowej, kiedy nast pi bardzo dynamiczny rozwój gazyfikacji kraju. Okres II wojny wiatowej 1939 - 45 nie zahamowa rozwoju sieci przesyowej gazu ziemnego. Niemieckie wadze okupacyjne w swoich fabrykach zbrojeniowych
potrzeboway duo gazu. W tym okresie znacznie zwi kszone zostaje wydobycie gazu ziemnego w obu zag biach naftowych. Sieci przesyowe istniej ce jako oddzielne zostaj ze sob po czone. Gazoci g przesyowy gazu ziemnego dociera a do Krakowa (1944 rok).
W 1951 roku pierwszy gazoci g gazu ziemnego dociera a do Warszawy. Najwi cej gazoci gów buduje si w latach 1968 - 1990 i w tym czasie te likwiduje si klasyczne
gazownie przestawiaj c wszystkich dotychczasowych odbiorców na gaz ziemny. Jest to tak e okres, kiedy po czone zostaj w jedno dwa Zjednoczenia a mianowicie Zjednoczenie Przemysu Gazowniczego i Zjednoczenie Górnictwa Naftowego w Zjednoczenie Górnictwa Naftowego i Gazownictwa (1.01.1976r.). Odt d prowadzona jest w Polsce cakowicie spójna polityka rozwoju w zakresie poszukiwa, wydobycia, magazynowania, przesyu i dystrybucji gazu ziemnego. Skutkuje to rozwojem gazyfikacji miast, przemysu i gospodarstw domowych. Skutkuje to modernizacj przemysu gazowniczego w Polsce, post pem technicznym i technologicznym zmierzaj cym w kierunku poprawy bezpieczestwa energetycznego Kraju i bezpieczestwa dostaw gazu do odbiorcy.
1.4.1. ZNACZENIE GAZU KOKSOWNICZEGO W GAZOWNICTWIE POLSKIM.
Problem nadwyek gazu koksowniczego i spalanie go w sposób bezproduktywny w koksowniach Górnego l ska nurtowa gazowników polskich od dawna. Jeszcze w latach mi dzywojennych wielokrotnie róni czoowi specjalici gazownictwa (B. Roga, Cz. Swierczewski, J. Wynikiewicz i inni) wskazywali na potrzeb zagospodarowania gazu koksowniczego. Widzieli w tym sposób na uzupenienie klasycznej produkcji gazu bez
potrzeby rozbudowy istniej cych gazowni. Niestety udao si wtedy myl t zrealizowa tylko na Górnym l sku, gdzie po powstaniach l skich powstaa w 1922 roku Spóka
Gazownie Górnol skie, skupiaj ca w sobie gazownie w glowe tego regionu, gównie wi tochowice i Katowice. Spóka kupowaa nadwyki gazu koksowniczego z 4-ech hut i doprowadzaj ca sieciami gazoci gowymi ten gaz do odbiorców w miastach Górnego l ska.
Po II wojnie wiatowej buduje si gazoci g gazu koksowniczego do Cz stochowy, Piotrkowa i Warszawy z odga zieniem do odzi, z którego dostarcza si gaz do gazowni w tych miastach. ód korzysta z gazu koksowniczego od 1959 do 1982 roku, Warszawa w okresie 1961 - 1965, Piotrków Trybunalski od 1958- 1982 roku. Tu tak e wy czono z ruchu gazowni w glow i dostarczono odbiorcom tylko gaz koksowniczy. W Warszawie i w odzi gaz koksowniczy uzupenia produkcj gazu w glowego wytwarzanego w
piecach gazowniczych oraz generatorach dwugazu i stanowi jeden z, komponentów gazu miejskiego, umoliwiaj cym pokrycie stale rosn cego zapotrzebowania.
18
Gaz koksowniczy z koksowni usytuowanych w Wa brzyskim Zag biu W glowym dostarczany by do odbiorców gazu w wielu miastach Dolnego l ska
poprzez rozbudowany znacznie jeszcze przed II wojn i w czasie jej trwania system gazoci gów dalekosinych (Ferngas Schlesien), który po II wojnie wiatowej znalaz si na terenach Polski i nazywa si „Dalgaz’’. Z tego systemu gaz dociera do Brzegu,
Oawy, Wrocawia i wielu innych miast. Jego upastwowienie nast pio w 1945r. W1949 roku w Zabrzu utworzono Zjednoczone Zak ady Gazu Koksowniczego w sk ad, których weszy przedsi biorstwa pastwowe takie jak: Gazownie Górnol skie, Zjednoczone Zak ady Gazowe, Górnol skie Gazoci gi Dalekosine, Dolnol skie Gazoci gi Dalekosine „Dalgaz’’ i Zak ad Muchobór we Wrocawiu.
Organizacja ta w 1950 roku przeksztaca si w Zak ady Gazownictwa Okr gu Zabrzaskiego, które podporz dkowane zostaj Centralnemu Zarz dowi Gazownictwa, a Zak ad Muchobór podporz dkowany zostaje Zak adom Gazownictwa Okr gu Wrocawskiego. W ten sposób gaz koksowniczy zosta w czony do systemu gazowniczego. Obszarem zaopatrywanym w gaz koksowniczy by zawsze Górny i Dolny l sk, przez krótki czas Warszawa, ód, Piotrków, Cz stochowa. Na tych obszarach
funkcjonowa te rozbudowany system przesyowy tego gazu. W I poowie lat 90 - tych XX wieku gazownictwo zmuszone zostao do rezygnacji z tego gazu z uwagi na malej c
produkcj koksowni i du nierównomierno dostaw. W jego miejsce wprowadzono najpierw gaz ziemny zaazotowany a potem gaz ziemny wysokometanowy.
Proces przejcia zasilania odbiorców gazu z koksowni i gazowni lokalnych na gaz ziemny z krajowego systemu gazowniczego rozpocz si w latach 60 tych. Ogólna dugo sieci gazowej w Polsce w 1960r. wynosia 11,7 tys. km w tym 2,9 tys. km gazoci gów wysokiego cinienia oraz 8,8tys. km gazoci gów redniego i niskiego cinienia.
Rozwój systemu gazowniczego nast pi gwatownie w roku 1960-tym. czne zuycie gazu w Polsce, w przeliczeniu na gaz ziemny wysokometanowy ksztatowao si na poziomie okoo 1,8mld mn3. Dominuj c rol w pokryciu zapotrzebowania odbiorców stanowi wówczas gaz koksowniczy z hut i koksowni w iloci 1,5mld mn
3 (tj. 0,75mld mn
3 w przeliczeniu na gaz ziemny wysokometanowy) oraz dostawy gazu wytwarzanego w gazowniach miejskich w iloci 0,7mld mn
3 (0,35mld mn 3 w
przeliczeniu na gaz ziemny wysokometanowy). Pozosta ilo 0,7mld mn 3 stanowi gaz
ziemny wysokometanowy ze zó krajowych oraz z importu. W latach 1961- 1997 nast pi wzrost iloci odbiorców gazu z 1mln do 6,5mln
mn 3. Zuycie gazu przez odbiorców komunalno - bytowych wzroso z 0,4mld mn
3 do ponad 5mld mn
3 rocznie. Natomiast zuycie gazu przez odbiorców przemysowych w tym czasie wzroso z 1mld mn
3 rocznie na pocz tku lat 60-tych do 8-8,6mld mn 3 rocznie
w latach 1976-1988. Pod koniec lat 80tych rozprowadzono okoo 15mld mn
3
gazu zezó krajowych, oraz z importu. Niewielkie iloci gazu uzyskiwano tak e z odmetanowania kopal w gla kamiennego oraz z uzyskanego biogazu. W latach 1991- 1993 nast puje spadek zuycia gazu do 4,2mld mn
3 w zwi zku z regresj gospodarcz kraju. Spadek zuycia nast pi gownie wród grupy odbiorców przemysowych.
W kolejnych latach stopniowo nast puje wzrost zuycia gazu, osi gaj c w 1995 roku poziom 10,5mld mn
3/rok, w tym w przemyle 5,3mld mn 3 oraz przez odbiorców
komunalnych 5,2mld mn 3. Najwi kszy rozwój systemu gazowniczego zasilanego gazem
wysokometanowym nast pi w latach 1980 - 1986, natomiast w latach 1970 - 1982 najwi kszy rozwój dokona si w systemie gazowniczym gazu zaazotowanego, który obejmuje zachodni cz Polski i zasilany jest ze zó lokalnych. Wielko zuycia
gazu ziemnego w gospodarce energetycznej powoduje, e gaz jest dostarczany ze róde krajowych jak te importu.
1.4.2. KRAJOWE RÓDA GAZU
Aktualnie gaz ziemny wydobywany jest w Polsce ze zó zlokalizowanych w trzech regionach: Karpaty, Przedgórze Karpat oraz Ni Polski (rys. 1.6). Sumaryczne wydobycie gazu wynosi okoo 4,6mld mn
3 w ci gu roku, co w przeliczeniu na gaz wysokometanowy stanowi okoo 3,7mld mn
3. Udokumentowane zasoby gazu ziemnego wynosz 166mld mn3, przy zawartoci metanu w granicach od 30 –98%, w tym gaz zaazotowany o zawartoci metanu od 30 – 85%. W przeliczeniu na gaz wysokometanowy daje to okoo 118mld mn
3. Aktualne wielkoci zasobów wydobywalnych w rónych regionach Polski przeliczonych na gaz wysoko metanowy
pokazano w tabeli 1.4. Do zasobów wydobywanych gazu w czono gaz ze zó gazowych, gaz towarzysz cy ropie naftowej jak te gaz buforowy w Podziemnych Magazynach Gazu. Tabela 1.4 Wydobywalne zasoby w rónych regionach Polski
Zasoby wydobywalne [mln mn 3]Rejon
Gaz
rodzimy
Gaz
W przeliczeniu na gaz
wysokometanowyKarpaty 1447 23 121 1592 1550 Przedgórze Karpat 45550 18 539 46106 45955
Ni Polski 114114 168 4 098 118380 71065 Razem 161111 208 4 758 166078 118570
W trakcie dotychczasowej eksploatacji wydobyto ze wszystkich zó polskich ponad 190mld mn
3 gazu ziemnego. W zwi zku z tym w zoach powinno pozosta do wydobycia okoo 160mld mn
3 gazu, z czego 130mld mn 3 w zoach eksploatowanych.
Pozostaa cz znajduje si w zoach niezagospodarowanych.
Rys 1.6 Rozmieszczenie zó i podziemnych magazynów gazu ziemnego i ropy naftowej w Polsce.
Zasoby prognostyczne gazu ziemnego w Polsce szacuje si na poziomie ok. 1013,4mld mn
3 gazu, co w przeliczeniu na gaz wysokometanowy daje 780mld mn 3.
20
Zasoby te powinny pozwoli na zwi kszenie wydobycia ze zó krajowych z obecnych 3,7mld mn
3 do 4,7mld mn 3 w roku 2010 w przeliczeniu na gaz wysokometanowy. Ocena
wielkoci zasobów prognostycznych w glowodorów opracowana przez IGNiG w Krakowie w zalenoci od miejsca wyst powania przedstawiona zostaa w tabeli 1.5. Tabela 1.5. Zasoby prognostyczne w glowodorów w Polsce
Obszar Ropa naftowa[mln ton] Gaz ziemny[mld mn 3]
Karpaty 95,0 68,2 Przedgórze Karpat 2,3 186,5
Ni Polski 143,9 758,7 Razem 241,2 1 013,4
1.4.3. IMPORT GAZU ZIEMNEGO
Gównym obecnie dostawc gazu ziemnego do Polski jest Rosja, sk d do niedawna dostarczano do Polski gaz czterema gazoci gami o rednicach: 350, 500, 600 i
700mm gazoci gami wydajnoci 700tys mn 3
/h. Budowa gazoci gu tranzytowego zPówyspu Jama do Europy Zachodniej umoliwia zawarcie dugoterminowej umowy na dostawy gazu w iloci okoo 14mld mn
3 w roku 2010, z czego 13mld mn 3 z ruroci gu
Jama – Europa Zachodnia, a pozostaa cz istniej cym systemem ruroci gów przesyowych. W zwi zku z zakoczeniem budowy gazoci gu Jama – Europa Zachodnia dostawy gazu maj wzrosn zgodnie z rozmowami negocjacyjnymi do wielkoci przedstawionej w podrozdziale 1.4.8.
Przyjmuj c za niezb dne zrónicowanie dostaw gazu ziemnego importowanego, PGNiG analizowao nast puj ce warianty dostaw: Morze Pónocne - szelf norweski, Morze Pónocne - szelf brytyjski, Afryka, Iran - LNG, Rosja - gazoci g tranzytowy do Europy zachodniej, Niemcy, Czechy – przygraniczna wymiana gazu. Na rys. 1.7
przedstawiono gówne kierunki dostaw gazu do systemu polskiego.
Rys 1.7. Kierunki dostaw gazu ziemnego do Polski Zawarty zosta kontrakt na dostaw gazu z Morza Pónocnego. Istniej tak e
moliwoci importu gazu z Algierii i Iranu. Za najbardziej realne kierunki uwaane s : Rosja i Szelf Morza Pónocnego. Ponadto istnieje moliwo importu gazu z rejonu Morza Pónocnego przez winoujcie w iloci okoo 600mln mn
3 oraz przez Zgorzelec
okoo 1,5mld mn3 gazu. Na rys. 1.8 przedstawiono moliwoci importu gazu gazoci giem POLPIPE.
1.4.4. PROGNOZA ZAPOTRZEBOWANIA NA GAZ ZIEMNY
Prognozowany rozwój gospodarczy Polski oraz wzgl dy ekologiczne wymagaj zmiany struktury zuycia energii pierwotnej, a zatem znaczny wzrost zuycia i zapotrzebowania na gaz ziemny w gospodarce narodowej.
Na rozwój rynku gazowniczego wpywaj przede wszystkim uwarunkowania polityczno – prawne, ekonomiczne, techniczno – technologiczne, ekologiczne oraz plany rozwoju i restrukturyzacji, a tak e prywatyzacji sektora gazowniczego. Niew tpliwy wpyw ma tak e wejcie Polski do Unii Europejskiej, co b dzie zwi zane z liberalizacj rynku energii. Zaoenia polityki energetycznej Polski przyj te przez Rad Ministrów
przewiduj wzrost zuycia gazu ziemnego w zalenoci od proponowanego warianturozwoju gospodarczego polskiej gospodarki, co przedstawiono w tabeli 1.6. Tabela 1.6. Warianty zuycia gazu ziemnego w zalenoci od rozwoju gospodarczego
Lata Bilans [mld mn
Zapotrzebowanie ogóem Wariant I Wariant II
10,6 11,6
14,7 22,3
23,0 29,1
27,5 37,0
4,8 5,0
6,7 8,3
8,5 9,6
9,5 12,0
5,8 6,0
8,0 9,0
9,5 12,0
11,0 15,0
0,0 0,6
0,0 5,0
5,0 7,5
7,0 10,0
W tabeli 1.6 przedstawiono dwa warianty rozwoju gospodarczego oznaczone symbolami I i II. Pierwszy z nich to wariant pesymistyczny, drugi to wariant optymistyczny.
Zastanawiaj ce s wymagania dotycz ce ochrony rodowiska oraz stabilizacja poday paliw, co powoduje, e rozpatruje si wykorzystanie gazu ziemnego z zastosowaniem turbin gazowych zarówno w nowych jak i w modernizowanych
- lokalne zagospodarowanie gazu,- rozbudowa sieci przesyowej i PMG, - dost p stron trzecich do rynku gazowniczego w Polsce - dywersyfikacja sprzeday gazu.
Zuycie gazu w Polsce na jednego mieszkaca w porównaniu z innymi krajami Unii Europejskiej, a tak e z krajami Europy rodkowej ksztatuje si na najniszym
poziomie. Powodem jest may udzia gazu w bilansie energii pierwotnej (rys 1.2). Sektor przemysowy jest najwi kszym odbiorc gazu. Obejmuje on duych
odbiorców gazu takich jak: przemys chemiczny, przemys nawozów azotowych, kopalnie oraz przetwórnie siarki, przemysy: hutniczy, szklarski, ceramiczny i materiaów budowlanych. Obecnie sektor przemysowy zuywa okoo 47% gazu (rys.
1.9a). Sektor energetyczny oparty na gazie ziemnym charakteryzuje si duym
potencjaem. Gaz ziemny pozwala na zwi kszenie efektywnoci wytwarzania energii elektrycznej i ciepa, oraz zmniejsza koszty inwestycji. Wprowadzenie gazu do energetyki zwi zane ma by z uk adami skojarzonymi – tzw kogeneracyjnymi. Zuycie gazu w tym sektorze wzrasta i obecnie wynosi ok. 703mln mn
3 co stanowi 6% zuycia gazu w kraju.
Ocenia si , e zuycie gazu z obecnego poziomu 5,9mld mn 3 rocznie w roku
2020r w sektorze przemysowym i energetycznym wzronie do okoo 8,4mld mn 3 w
przeliczeniu na gaz wysokometanowy. Sektor odbiorców domowych stanowi drug co do wielkoci grup . Udzia w
bilansie zuycia gazu w Polsce stanowi 32%, a cel wykorzystania przedstawiono na rysunku 1.9b. W tej grupie odbiorców planuje si rocznie 1% wzrost zapotrzebowania na gaz ziemny, a zwaszcza do ogrzewania pomieszcze. Obecnie do celów grzewczych gaz ziemny uywa 20% odbiorców domowych. Ponadto przewiduje si gazyfikacj nowych obszarów, dzi ki czemu ma by utrzymany roczny przyrost odbiorców na
poziomie. Sektor handlu i usug obejmuje mae i rednie przedsi biorstwa, których czne
zuycie gazu wynioso prawie 14% z cakowitego zuycia gazu. Do roku 2020 przewiduje si przyrost zuycia paliw gazowych z poziomu 1,5mld mn
3 o 1,2% rocznie. Taka tendencja wzrostowa ma si utrzyma przy zaoeniu rozwoju tego sektora.
Sektor dystrybucji, zakupuj cy gaz bezporednio od PGNiG w celu dalszejodsprzeday, jest to sektor rozwijaj cy si dynamicznie, w którym zuycie gazu wynosio zaledwie 1% w cakowitej iloci zuytego gazu. Przewidywania zak adaj , e
b dzie to najbardziej dynamiczny sektor wzrostu sprzeday gazu. W sk ad tych podmiotów wchodz : zalene podmioty dystrybucyjne, z kapitaem PGNiG; oraz niezalene podmioty dystrybucyjne. Poza wyej wymienionymi sektorami zak ada si moliwo rozwoju nowych sektorów: transport samochodowy, oraz klimatyzacja, w których b dzie sprzedawany gaz.
W ostatnich latach w wielu krajach obserwowany jest rozwój technologii skojarzonej, produkcji energii elektrycznej oraz ciepa redniej i maej mocy,
bezporednio u odbiorców kocowych zarówno w przemyle, jak i obiektach
uytecznoci publicznej. Ten typ skojarzonej produkcji energii elektrycznej i ciepa
podporz dkowany jest gównie produkcji ciepa, a energia elektryczna jest produktem towarzysz cym.
a)
b) Rys. 1.9 Struktura zuycia gazu w Polsce: a) w sektorze przemysowym, b) w sektorze
odbiorców domowych.
1.4.5. POLSKI SYSTEM GAZOWNICZY
Polski system przesyowy sk ada si z dwóch wspó pracuj cych ze sob podsystemów: - systemu gazu ziemnego zaazotowanego o cieple spalania 28MJ/mn
3, - systemu gazu wysokometanowego o cieple spalania 39MJ/mn
3. System przesyowy tworz gazoci gi wraz z zespoami zaporowo – upustowymi,
zespoami pod czeniowymi, zespoami pod czeniowymi toczni, stacje gazowe, tocznie gazu oraz podziemne magazyny gazu.
Podstaw funkcjonowania krajowego systemu gazowniczego jest przesy gazu do odbiorców. Dostawa odbywa si poprzez system gazoci gów przesyowych wysokiego cinienia, dostarczaj cych gaz ze róde zaopatrzenia do stacji gazowych wysokiego cinienia, które zasilaj sieci rozdzielcze. Gazoci gi wysokiego cinienia peni tak e funkcj dystrybucyjn przesyaj c gaz bezporednio do duych odbiorców
przemysowych. Eksploatowany system gazowniczy obejmuje 17,2tys. km gazoci gów, w tym
15,4tys km gazoci gów przesyowych wysokiego cinienia zasilanych gazem wysokometanowym oraz 1,8 tys. km gazoci gów zasilanych gazem zaazotowanym. Dugo gazoci gów dystrybucyjnych wynosi okoo 95,0tys km. W sk ad systemu
wchodzi 18 toczni gazu, 1708 stacji gazowych wysokiego cinienia, ponad 4000 stacji
redukcyjno – pomiarowych pierwszego i drugiego stopnia oraz 6 podziemnych magazynów gazu. Rozmieszczenie gazoci gów Polsce przedstawiono na rys. 1.10.
Rys. 1.10 Krajowy system gazoci gów przesyowych System gazowniczy zasila cznie 4000 miejscowoci w tym 590 miast w 817
gminach, w których z gazu korzysta okoo 6,8mln odbiorców komunalno – bytowych, w tym 6,2mln w miastach oraz 0,6mln na wsiach. Dominuj c rol w systemie odgrywa gaz wysokometanowy, dostarczany ze róde krajowych jak i z importu.
System ten obejmuje swym zasi giem obszar niemal caego kraju. Rozprowadza si nim 9,7mld mn
3 gazu rocznie, w tym okoo 7,3mld mn 3 gazu importowanego oraz
2,4mld mn 3 gazu ze zó krajowych. System przesyowy gazu zaazotowanego obejmuje
teren zachodniej czci Polski i zasilany jest ze zó gazu zlokalizowanych na Niu
Wielkopolskim. Zawarto metanu w gazie waha si w granicach od 30 – 85%. System ten rozprowadza 2,9mld mn
3 gazu w tym 1,7mld mn 3 gazu stabilizowanego o cieple
spalania wynosz cym 28MJ/mn 3 oraz 33MJ/mn
3 bezporednio do odbiorców. Krajowy system gazowniczy sk adaj cy si z gazoci gów przesyowych i dystrybucyjnych jest zrónicowany wiekowo co przedstawia rys.1.11.
25
a)
b) Rys 1.11 Struktura wiekowa gazoci gów w Polce: a) sie przesyowa, b) sie rozdzielcza
W zalenoci od przyj tego wariantu rozwoju gospodarki i zuycia gazu przewiduje si zwi kszenie moliwoci przesyowej sieci gazoci gów do 25 ÷ 26tys km, oraz zwi kszenie iloci stacji redukcyjno – pomiarowych pierwszego i drugiego stopnia do okoo 14 000. Planuje si tak e rozbudow sieci dystrybucyjnej o okoo 35%, tj. 115 ÷ 120tys km. Stan przyrostu dugoci sieci gazoci gów w latach 1991 – 2000 pokazano na rys. 1.12.
Od stycznia 2003 roku w zwi zku z restrukturyzacj i prywatyzacj rozpoczo dziaalno sze spóek dystrybucyjnych ze 100% udziaem PGNiG. W strukturach spóek znalazy si dotychczasowe zak ady gazownicze. Spóki prowadz dziaalno na obszarze dystrybucji oraz detalicznego odbioru gazu. Odpowiadaj one za remonty, eksploatacj oraz rozbudow sieci dystrybucyjnej. Na terenie kraju funkcjonuj nast puj ce spóki: - Dolnol ska Spóka Gazownictwa, - Górnol ska Spóka Gazownictwa, - Karpacka Spóka Gazownictwa, - Mazowiecka Spóka Gazownictwa, - Pomorska Spóka Gazownictwa, - Wielkopolska Spóka Gazownictwa. Spóki gazownicze posiadaj koncesj na przesy, obrót oraz dystrybucj gazu. Realizuj roczn sprzeda gazu w wielkoci 7360 ty mn
3 co stanowi okoo 60% sprzeday PGNiG.
Rys 1.12 Rozbudowa sieci gazoci gów w latach 1991 - 2000.
1.4.6. GAZOCIG TRANZYTOWY JAMA – EUROPA ZACHODNIA
Odcinek gazoci gu biegn cego z pówyspu Jama do Europy Zachodniej przez Polsk posiada 665km dugoci. Na wschodzie granic Polsk przekracza w miejscowoci Kondratki, natomiast zachodni w miejscowoci Górzyca. Docelowo system sk ada si mia z dwóch nitek o dugoci 665km uoonych równolegle. Obecnie wykonana jest jedna nitka, natomiast budowa drugiej nie jest realizowana.
Do budowy zastosowane byy rury stalowe o rednicy nominalnej DN –
1400mm. Z zewn trz rury pokryte s izolacja antykorozyjn – polietylenow , a wewn trz epoksydow powok ochronn . Cinienie robocze w gazoci gu wynosi 8,4MPa, a zdolno przesyowa 65,7mld mn
3 rocznie. Na potrzeby technologiczne przewidziane jest 1,3mld mn
3 gazu rocznie. Polska wg planów ma pobiera z gazoci gu 13 ÷ 14mld mn
3 gazu rocznie. Na odcinku przebiegaj cym przez terytorium Polski znajduje si pi przetoczni gazu, których agregaty spr arkowe posiadaj moc 555MW.
Zdolno przepustowa toczni zlokalizowanych na trasie gazoci gu wynosi 33mld mn
3 na rok. 25 wrzenia 1996 roku PGNiG podpisao z ,,Gazpromem” kontrakt na dostaw 250mld mn
3 gazu w ci gu 25 lat. Gazowe po czenie z Rosj tranzytem Jama – Europa Zachodnia ma stanowi baz dla zapewnienia Polsce bezpiecznego bilansu energetycznego na kolejne 20-30 lat. Strona Polska ma zapaci ¼ kwoty budowy gazoci gu, która wynosi 340mln dolarów.
W trakcie obecnych negocjacji (po odliczeniu dostaw, z których strony zrezygnoway) uzgodniono, e do penej realizacji kontraktu od 2003r pozostawaa ilo 218,8mld mn
3 i e dostawy winny zakoczy si w 2020r. Taki by stan wyjciowy rokowa. Wynegocjowano zmniejszenie dostaw na lata 2003 – 2020 do iloci 143.4mld mn
3 czyli o 74.6mld mn 3, co stanowi obnik o 34,5%. Redukcji dokonano przez:
redukcj dostaw w poszczególnych latach do poziomu (rocznie): 2003 6,6mld mn
3, 2004 – 2005 7,0mld mn
3,
2010 – 2014 8,0mld mn 3,
2015 – 2020 9,0mld mn 3,
wyduenie dostaw o dwa lata (2021 – 2022) w ilociach po 9,0mld mn 3 rocznie.
czne iloci gazu jakie b d do Polski dostarczane w okresie obowi zywania Protokou Dodatkowego ulegaj wi c zmniejszeniu w stosunku do wielkoci
kontraktowych o 56.6mld mn 3
, czyli o 26.2%. Wydatki na import gazu z Rosji b d wokresie obowi zywania Protokou Dodatkowego nisze w porównaniu ze zobowi zaniami kontraktowymi o ponad 5mld dolarów. Wynegocjowane iloci stwarzaj realne moliwoci dywersyfikacji zaopatrzenia kraju w gaz przez wzrost krajowego wydobycia lub import z innych kierunków zalenie od rzeczywistego
poziomu zuycia gazu w Polsce
1.4.7. ROLA MAGAZYNÓW GAZU ZIEMNEGO W KRAJOWYM SYSTEMIE GAZOWNICZYM
Jednym z zasadniczych elementów prawidowego funkcjonowania sieci
gazowniczej, pozwalaj cym na bezawaryjne i ci ge dostawy gazu do odbiorcy s magazyny gazu. Zapotrzebowanie gazu przez odbiorców charakteryzuje si nierównomiernoci poborów w ci gu roku. Zaley ona od rodzaju odbiorców
pobieraj cych gaz z sieci, oraz ich wzajemnego udziau procentowego. Zapotrzebowanie na moc przez odbiorców przemysowych zaley od technologii
uytkowania gazu, zasad ruchu zak adu, stopnia awaryjnoci urz dze i innych czynników zak ócaj cych produkcje. Zapotrzebowanie na moc przez odbiorców komunalno - bytowych zaley gównie od przebiegu temperatury otoczenia.
Nierównomiernoci poboru gazu ogólnie moemy podzieli na sezonowe i dobowe. Dobowe wahania w poborze gazu w zasadzie mog by wyrównywane poprzez
pewn pojemno magazynow ruroci gów przesyowych gazu. Pocz tkowo, budowano
magazyny gazów jako zbiorniki stalowe naziemne, lub podziemne. Jednak wykonanietakiego typy magazynów suyo tylko do pokrywania dobowych nierównomiernoci poboru gazu. Wykonanie duych zbiorników stalowych jest jednak mao opacalne, ze wzgl du na due koszty utrzymania, wykonania, a tak e wielko obszaru
przeznaczonego pod taki magazyn gazu. W celu pokrywania nierównomiernoci sezonowych poboru gazu, zwi zanych z
okresem lato – zima, a tak e w przypadku dostaw gazu z jednego kierunku naley budowa due magazyny gazów, które mog by wykonywane w: sczerpanych zoa w glowodorów, strukturach zawodnionych, kawernach solnych, kawernach skalnych oraz w wyrobiskach górniczych.
W Polsce konieczne jest wybudowanie podziemnych magazynów o pojemnoci,
co najmniej 4,5mld mn3 (tabela 1.7). Taki wzrost zapotrzebowania na gaz mia by by osi gni ty w ci gu najbliszych 10 lat. Po zrealizowaniu tego programu pojemno czynna krajowych magazynów gazu w 2010 roku osi gnaby ok. 25 % rocznego zapotrzebowania na gaz, a ich zdolno dyspozycyjna dostaw przekroczya wielko 50 % szczytowych potrzeb. Tabela 1.7. Potrzeba rozbudowy PMG w Polsce, dla optymistycznego wariantu zapotrzebowania na gaz ziemny.
RokParametr
3] 2,0 3,4 4,5
Zdolno odbioru [mln mn
mn 3/dob ]
Przy zak adanym zuyciu gazu w 2010 roku powstaa by rezerwa strategiczna gazu i magazyny gazu mogyby by wykorzystane do wspó pracy z gazoci giem tranzytowym.
Obecnie w Polsce eksploatowanych jest siedem podziemnych magazynów gazu,
których charakterystyk pokazano w tabeli 1.8. Sze z nich zlokalizowanych jest w wyeksploatowanych zoach gazu ziemnego, jeden w kawernie solnej. S to: PMG Brzenica, PMG Swarzów, PMG Husów, PMG Wierzchowice, PMG Janiny, PMG Mogilno.
Tabela 1.8. Charakterystyka PMG eksploatowanych w Polsce. Magazyn gazu Pojemno czynna
[mln mn 3]
Moc odbioru maksymalnego [mln mn
3/dob ] Husów 400 5,8 Swarzów 90 1,2 Brzenica 65 0,9 Strachocina 115 1,2 Janiny 10 0,004 Wierzchowice w budowie – okoo 1200 4,3 Mogilno w budowie – okoo 487 13,0 suma 1500 26,4
Poza wyrównaniem sezonowych dostaw gazu PMG speniaj nast puj ce funkcje: - umoliwiaj eksploatacj systemu gazowniczego przy staych ilociach
przesyanego gazu, co osi ga si przez wysoki wspóczynnik wykorzystania
systemu, co powoduje obnienie kosztów transportu gazu,- zabezpieczenie penych i nieprzerwanych dostaw gazu do odbiorców, - umoliwienie prowadzenia eksploatacji zó gazu ziemnego w sposób ci gy, - moliwo odbioru staych iloci gazu importowanego, - tworzenie gospodarczych i strategicznych rezerw gazu w wypadku przerwania
dostaw gazu importowanego.
1.5. PODZIA SIECI GAZOWYCH
Po wydobyciu ze zoa oraz po przygotowaniu do transportu, gaz ziemny
kierowany jest poprzez urz dzenia reguluj ce i pomiarowe do gazoci gu wysokopr nego, a nast pnie w zalenoci od przeznaczenia do odbiorców gazu, magazynów gazu lub te poddany jest dalszym procesom przeróbki gazu (rys 1.13).
r t
b)
Rys 1.13. Schematy rozprowadzania gazu ziemnego: a) gaz ziemny, b) gaz pynny Przesy i rozdzia paliwa gazowego odbywa przy pomocy systemu gazoci gów,
które wg Rozporz dzenia Ministra dziel si na: - sie gazow – tj. system gazoci gów po czony ze stacjami gazowymi,
toczniami gazu i magazynami gazu, - sie przesyow – sie gazowa, któr jest transportowane paliwo gazowe do sieci
dystrybucyjnej lub bezporednio do odbiorcy przemysowego, - sie dystrybucyjn – sie gazowa, któr dostarcza si paliwo gazowe do
odbiorców zlokalizowanych na okrelonym terytorium. Gazoci gi magistralne su do przesyania gazu z rejonów jego pozyskania do
rejonu odbioru. Na trasie gazoci gu przesyowego w odlegociach okoo 100 ÷ 200km rozmieszcza si tocznie gazu, które su do spr ania gazu, do wymaganego cinienia
roboczego, dzi ki czemu gaz moe by dalej przesyany. Na wszystkich przeszkodachterenowych, oraz rozga zieniach gazoci gów montowane s zespoy zaporowe. W okrelonych miejscach gazoci gów buduje si stacje redukcyjno – pomiarowe su ce do pomiaru iloci przesyanego gazu, oraz zmniejszania cinienia roboczego w ruroci gu. Od stacji redukcyjno – pomiarowych rozpoczyna si system gazoci gów zasilaj cych i rozdzielczych.
Gazoci gi zasilaj ce s to ruroci gi które dostarczaj gaz do poszczególnych czci miejskiego lub rejonowego systemu gazyfikacji. Sie tych gazoci gów budowana
jest w uk adach pier cieniowych, rozga zionych lub mieszanych (rys 1.14). Gaz z tych gazoci gów moe by czciowo odbierany na trasie przez odbiorców, zwaszcza
przemysowych.
30
Q
a)
Q
b)
Q
c) Rys 1.14. Uk ady sieci gazowych: a) rozga ziony, b) pier cieniowy, c) mieszany.
Gazoci gi rozdzielcze s to przewody niskiego lub redniego cinienia dostarczaj ce gaz najbliej pooonym odbiorcom w sposób bezporedni, lub po
przejciu przez redukcje cinienia w szafkach redukcyjnych. Gaz dostarczany przez te przewody odbierany jest w caoci. W zalenoci od penionych funkcji, uk adów rozdzielczych oraz warunków eksploatacji takich jak cinienie, ilo stopni zasilania sieci gazowe moemy podzieli wg poniszego schematu (rys. 1.15).
sieci gazowe
cinienia
redniego
cinienia
1.6. SIECI GAZOWE W STANDARDACH UNII EUROPEJSKIEJ
Gaz ziemny odgrywa wana rol w polityce energetycznej Unii Europejskiej, a prace dotycz ce sektora gazowniczego zmierzaj ce do utworzenia Wspólnego Rynku Gazowego wprowadzaj wspólne przepisy i wymagania dla europejskich przemysów
gazowniczych. Polski przemys gazowniczy w procesie integrowania z wymogami UniiEuropejskiej dostosowuje polskie prawo techniczne do regulacji obowi zuj cych w Unii Europejskiej. Procesy dostosowania polegaj na wprowadzeniu norm europejskich z zakresu gazownictwa do polskich norm jako PN-EN, a tak e zmian przepisów w
polskim prawie technicznym w odniesieniu do dyrektyw europejskich. Jako przyk ad mona poda dostosowanie norm dla obliczania strumienia masy i
strumienia obj toci pynów za pomoc zwek pomiarowych. Norma ta oznaczona przez Polski Komitet Organizacji Miar i Jakoci jako PN-93/M-53950/01 pt. ,,Pomiary strumienia pynu za pomoc zwek pomiarowych’’. Norma ta odpowiada normie EN- ISO 5167-1 i jest opublikowana za zgod Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego (CEN) w Brukseli. Od kilku lat wprowadzona jest w Unii Europejskiej tzw. Dyrektywa
Gazowa, której celem jest rozwój wolnego rynku gazowniczego.
31
Europejska Dyrektywa Gazowa, w penym brzmieniu Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej z dnia 22 czerwca 1998 roku dotycz ca wspólnych zasad wewn trznego rynku gazu ziemnego stanowi jeden z filarów polityki rynku polityki Unii Europejskiej realizowanej w celu jednolitego wewn trznego rynku energetycznego.
Kluczowe dziaania polityki energetycznej Unii Europejskiej oraz dotychczasowezdobycze opieraj si o trzy gówne cele: - zapewnienie bezpieczestwa dostaw energii, a w sektorze gazowym stworzenie
dobrych perspektyw dla penetracji gazu ziemnego na scenie energetycznej, - utworzenie wspólnego, jednolitego rynku energii, b d cego odpowiedzi na
rosn c potrzeb konkurencji, - ochrona rodowiska poprzez zmniejszenie szkodliwego dziaania na rodowisko
produktów powstaych w wyniku uytkowania rónych noników energii. Tym celom odpowiadaj zapisy Europejskiej Dyrektywy Gazowej, która stanowi
post p w kierunku liberalizacji unijnego rynku gazowego, prowadz cej do osi gni cia dwu zasadniczych celów:
- stworzenie realnych moliwoci obnienia cen gazu ziemnego dla odbiorców, - zmniejszenia kosztów wasnych funkcjonowania przedsi biorstw gazowniczych.
Ustala ona podstawowe, wspólne zasady i przepisy dotycz ce transportu, dystrybucji, dostaw i magazynowania gazu ziemnego, natomiast nie obejmuje poszukiwa i wydobycia gazu ziemnego. Ustanawia te zasady i przepisy w odniesieniu do organizacji i funkcjonowania sektora gazu ziemnego z uwzgl dnieniem skroplonego gazu ziemnego (LNG), w odniesieniu do rozdzielenia i przejrzystoci kont, dost pu do rynku, w tym stopnia otwierania rynku, wielkoci poboru gazu przez uprawnionych odbiorców, gazoci gów dla bezporednich dostaw itd. Przewidywane jest stopniowe otwieranie rynków w ci gu 10 lat. Europejska Dyrektywa Gazowa definiuje równie kryteria i
procedury udzielania odst pstw na dost p do sieci, m.in. ze wzgl du na kontrakty dugoterminowe typu "bierz lub pa", zobowi zania z tytuu funkcji przedsi biorstwa uytecznoci publicznej, niskiego stopnia dywersyfikacji dostaw, sytuacji finansowej
przedsi biorstw i poziomów konkurencji na rynku krajowym. Europejska Dyrektywa Gazowa nie stanowi bezporedniego aktu prawnego i jej postanowienia winny by wprowadzane i realizowane poprzez ustawodawstwa krajowe.
Zagadnienia obj te Europejsk Dyrektyw Gazow o szczególnym znaczeniu dla polskiego sektora gazowego to: - otwieranie rynku gazowego i dost p do systemu gazowniczego, - odmowa dost pu do sieci,
- wypenienie przez przedsi biorstwa gazownicze zobowi zania z tytuu ich usug uytecznoci publicznej,
- rozdzielenie i przejrzysto kosztów na prowadzenie dziaalnoci.
1.6.1. UNIJNE WYMAGANIA STAWIANE SIECIOM GAZOWYM
Jednym z elementów podlegaj cych dostosowaniu do wymogów Unii Europejskiej s sieci gazowe. Sie gazowa to system gazoci gów po czony ze stacjami gazowymi, toczniami gazu i magazynami gazu. Gazoci gi budowane s z rur stalowych oraz rur
polietylenowych w zalenoci od cinienia gazu, jakiemu b d poddawane. Zgodnie z Ustaw Prawo Budowlane gazoci g jest wyrobem budowlanym stosowanym w
budownictwie gazowniczym, którego dopuszczenie do obrotu i powszechnego stosowania
uwarunkowane jest obowi zkiem uzyskania certyfikatu na znak bezpieczestwa i oznaczenia tym znakiem zgodnie z Ustaw o badaniach i certyfikacji.
32
Ogólne zalecenia funkcjonalne dotycz ce materiaów, projektowania, budowy, eksploatacji, konserwacji oraz renowacji systemów dostaw gazu o cinieniu do 16bar w cznie zawarte s w prEN 12007-1. Istotn spraw w czasie eksploatacji gazoci gu jest waciwy sposób zarz dzania sieci .
Zgodnie z norm , aby zapewni spójny i waciwy poziom zarz dzania, operator
sieci gazowej powinien posiada opracowane odpowiednie procedury organizacyjne,operacyjne i administracyjne, które zapewni , e podejmowane czynnoci b d pozwalay na bezpieczn i waciw eksploatacj gazoci gu. Operator sieci gazowej powinien
posiada odpowiednie systemy su ce kontroli technicznej. Aby zapewni bezpieczne i nieprzerwane dostarczanie gazu naley zadba o to, aby materia na rury jak i na ca armatur by dostosowany do rodzaju dostarczanego gazu oraz do warunków, w
jakich ta sie ma funkcjonowa. Rury stalowe stosowane do budowy gazoci gów musz by wykonane zgodnie z
PN-EN 10208-2 + AC "Rury stalowe przewodowe dla mediów palnych. Rury o klasie wymaga B" oraz PN-EN 10208-1 "Rury stalowe przewodowe dla mediów palnych. Rury o klasie wymaga A". Rury przewodowe klasy A powinny by stosowane do' budowy
sieci gazowej niskiego i redniego cinienia, za rury przewodowe klasy B powinny by stosowane przy budowie gazoci gów podwyszonego redniego cinienia i wysokiego cinienia. Rury wykonane wg wymaga klasy B w stosunku do rur klasy A musz dodatkowo spenia okrelone wymagania, mi dzy innymi w zakresie udarnoci. Wymagania w zakresie udarnoci i wyduenia A [%] zwi zane s z
bezpieczestwem eksploatacji gazoci gów obcionych duym cinieniem wewn trznym gazu i zmianami temperatur, szczególnie w zakresie temperatur ujemnych, w których krucho materiau i ewentualnie osabienie gruboci cianki rury moe spowodowa
p kni cie gazoci gu. Materiay na rury stalowe powinny mie odpowiedni spawalno wynikaj ca z procesów wytwarzania rur i ruroci gów.
Wymagania dla rur polietylenowych do budowy gazoci gów okrela norma prEN 155. Rury z polietylenu powinny charakteryzowa si odpowiedni odpornoci zarówno na szybk jak i powoln propagacj p kni jak równie minimaln dan wytrzymaoci . Szybka propagacja p kni ( Rapid Crack Propagation RCP ) to stan w którym ciliwy gaz b d cy pod cinieniem i o okrelonej energii powoduje szybkie rozprzestrzenienie si
p kni na dugich odcinkach ruroci gu. Moe to wyst pi gdy pr dko propagacji p kni jest wi ksza od spadku cinienia gazu wywouj cego to zjawisko. Dopuszczenie w prEN 12007-1 maksymalnego cinienia roboczego [MOP] do l,0MPa wymaga zastosowania dla rur i ksztatek odpowiednich materiaów o zwi kszonej wytrzymaoci czasowej na pezanie i zwi kszonej odpornoci RCP. MOP to maksymalne cinienie, przy którym
sie gazowa moe pracowa w sposób ci gy w normalnych warunkach roboczych -normalne warunki robocze oznaczaj brak zak óce w urz dzeniach i strumieniu gazu.
Uoenie gazoci gu w terenie jest bardzo istotne dla bezpiecznej eksploatacji gazoci gu. Wedug prEN 12007-1 gazoci gi powinny by podparte, zakotwiczone lub zakopane w taki sposób, aby w czasie ich uytkowania nie przemieszczay si w stosunku do pooenia ich w czasie budowy (oprócz przewidzianych przemieszcze dopuszczalnych). W razie koniecznoci naley stosowa dodatkowe niezb dne rodki w celu zabezpieczenia gazoci gu przed uszkodzeniami przez osoby trzecie. Do rodków tych mona zaliczy: zwi kszenie g bokoci warstwy przykrycia, zwi kszenie gruboci cianki rury, dodatkowe zabezpieczenia mechaniczne, wprowadzenie kontrolowanej
strefy wzdu trasy sieci gazowej, zwi kszon cz sto kontroli inspekcyjnej. Gazoci gnaley do tzw. inwestycji liniowych i cz sto przebiega zarówno przez tereny publiczne
33
jak i prywatne, gazoci g w celu przeprowadzenia czynnoci zwi zanych z okresowymi przegl dami oraz konserwacj gazoci gu. W przypadku koniecznoci uoenia gazoci gu ponad ziemi naley rozway wprowadzenie zabezpiecze ograniczaj cych wpyw na ruroci g, co najmniej nast puj cych czynników: - zwietrzenie materiau pod wpywem dziaania promieniowania ultrafioletowego,
- rozszerzalnoci termicznej materiaów,- obcie wywieranych przez dziaanie obcie gruntem, - uszkodze spowodowanych dziaaniem czynników zewn trznych, - korozj .
Przy projektowaniu sieci gazowych naley wzi pod uwag ryzyko negatywnych wpywów na system gazoci gów ze strony rónych podziemnych instalacji, z powodu ruchów gruntu, ze strony drzew rosn cych w pobliu, pobliskich
budowli, wpyw ruchu ulicznego w tym ruchu tramwajowego a tak e kolejowego. Zastosowanie specjalnych rodków ostronoci wymagaj : - tereny o niestabilnym gruncie, - obszary o sypkim piasku lub wirze,
- grunty podlegaj ce wypukiwaniu lub naraone na powodzie, - obszary o specjalnych warunkach wód gruntowych, -&n

Documents

Gazownictwo skrypt