1. Podstawowe własności fizykochemiczne i termodynamiczne gazu ziemnego — Mariusz Łaciak 11

1.1. Własności fizykochemiczne gazu ziemnego 11
1.1.1. Skład gazu ziemnego 11
1.1.2. Podstawowe własności gazu ziemnego 11
1.1.3. Podział paliw gazowych 13

1.2. Podstawy termodynamiki gazu ziemnego 14
1.2.1. Równanie stanu gazu doskonałego 14
1.2.2. Przemiany charakterystyczne gazu doskonałego 15
1.2.3. Mieszaniny gazowe 17
1.2.4. Gazy rzeczywiste 18
1.2.5. Równania stanu gazów rzeczywistych 21
1.2.6. Efekt Joule’a-Thomsona 26

1.3. Przepływy gazów w rurociągach 28
1.3.1. Równania podstawowe przepływów 28
1.3.2. Charakterystyka przepływów w gazociągach 29
1.3.3. Obliczanie współczynnika liniowego oporu hydraulicznego 32
1.3.4. Obliczanie hydrauliczne gazociągów 34

Wykaz rysunków zamieszczonych w rozdziale 35
Wykaz tabel zamieszczonych w rozdziale 35

2. Pozyskiwanie paliw gazowych
— Bronisława Gniewek-Grzybczyk 37

2.1. Zgazowanie paliw stałych 37
2.2. Schematy zgazowania 39
2.3. Stałe równowagi procesu zgazowania 40
2.4. Produkcja syntetycznego gazu ziemnego z węgla 44
2.5. Metoda hydrozgazowania – Hygas 48
2.6. Zgazowanie węgla w obecności akceptora CO2 49
2.7. Zgazowanie w stopionej soli 50
2.8. Metanizacja 50
2.9. Wysokosprawne procesy zgazowania paliwa 51
2.10. Generatory wysokociśnieniowe 53
2.11. Generator z odprowadzeniem ciekłego żużla 54
2.12. Wykorzystanie energii reaktorów atomowych do produkcji gazu 55

2.13. Zgazowanie podziemne 57
2.13.1. Metody zgazowania 58
2.13.2. Przygotowanie złoża do zgazowania 60
2.13.3. Kontrola procesu 60
2.13.4. Jakość otrzymywanego gazu 61
2.13.5. Wady i zalety zgazowania podziemnego 62

2.14. Gaz kopalniany 63
2.15. Gaz konwertorowy 64
2.16. Konwersja gazu 65
2.17. Piroliza węgla 67
2.18. Przeróbka surowego gazu węglowego 71

Literatura 73
Wykaz rysunków zamieszczonych w rozdziale 73
Wykaz tabel zamieszczonych w rozdziale 73

3. Urządzenia do przetwarzania i uzdatniania paliw gazowych
— Bronisława Gniewek-Grzybczyk, Mariusz Łaciak 75

3.1. Gaz ziemny 75
3.2. Przygotowanie gazu ziemnego do wykorzystania 75
3.3. Oczyszczanie i rozdzielanie gazu ziemnego 76
3.4. Osuszanie gazu ziemnego 78
3.5. Chłodzenie gazu 78
3.6. Oczyszczanie gazu ziemnego z H2S i CO2 81
3.7. Usuwanie składników kwaśnych metodą absorpcji fizycznej 82
3.8. Proces Fluor-Solvent 82
3.9. Oczyszczanie gazu ziemnego w procesie absorpcyjno-utleniającym 83
3.10. Proces Sulfinol 84
3.11. Rozdzielanie gazów ziemnych 85
3.12. Odgazolinowanie gazu ziemnego metodą absorpcyjną 85
3.13. Odazotowanie gazu ziemnego 87
3.14. Wykorzystanie zaazotowanego gazu ziemnego 88
3.15. Gaz płynny (LPG) 89

3.16. Spalanie gazów 91
3.16.1. Ciepło spalania i wartość opałowa gazu 91
3.16.2. Liczba Wobbego 92
3.16.3. Własności technologiczne gazów 93
3.16.4. Elementy teorii spalania 100
3.16.5. Temperatura spalania gazu 103
3.16.6. Specyfika spalania paliw gazowych 106
3.16.7. Długość płomienia 106

3.17. Zamienność gazów 109
3.18. Sposoby określania wymienności gazów 110
3.19. Zamienność gazów w piecach przemysłowych 114

Literatura 115
Wykaz norm cytowanych w rozdziale 115
Wykaz rysunków 115
Wykaz tabel 116

4. Urządzenia do magazynowania paliw gazowych —
Mieczysław Siuciak, Bronisława Gniewek-Grzybczyk, Mariusz Łaciak 117

4.1. Zbiorniki niskiego ciśnienia 117
4.1.1. Zbiorniki mokre 117
4.1.2. Zbiorniki suche 122

4.2. Zbiorniki średniego ciśnienia 124
4.2.1. Zbiorniki kuliste 125
4.2.2. Zbiorniki walcowe 126

4.3. Zbiorniki wysokiego ciśnienia — butle stalowe 127
4.4. Magazynowanie paliw gazowych w złożach wyeksploatowanych i kawernach solnych 128

4.5. Magazynowanie skroplonego gazu ziemnego LNG 130
4.5.1. Zbiorniki stacjonarne 131
4.5.2. Metalowe zbiorniki LNG 131
4.5.3. Zbiorniki żelbetowe LNG 132
4.5.4. Zbiorniki podziemne 132
4.5.5. Zbiorniki LNG na metanowcach 134

4.6. Magazynowanie gazów płynnych LPG 134
4.6.1. Wykorzystanie wyrobisk górniczych do magazynowania LPG 134
4.6.1.1. Wprowadzenie 134
4.6.1.2. Zasady działania 136
4.6.1.3. Szczelność magazynowanego LPG 136
4.6.1.4. Maksymalne ciśnienie robocze 136
4.6.1.5. Eksploatacja i monitorowanie 137
4.6.2. Procedury obsługi w trakcie prac eksploatacyjnych i zagrożenia 137
4.6.3. Butle i zbiorniki do magazynowania LPG 138

Literatura 143
Wykaz PN cytowanych w rozdziale 143
Wykaz rysunków zamieszczonych w rozdziale 143

5. Sieci gazowe wysokiego ciśnienia — Mariusz Łaciak 145

5.1. Budowa sieci gazowych 145
5.1.1. Podział sieci gazowych 145
5.1.2. Rury przewodowe 146
5.1.3. Armatura zaporowa i pomocnicza 149
5.1.3.1. Armatura zaporowa 149
5.1.3.2. Aparatura pomocnicza 150
5.1.4. Obliczenia wytrzymałościowe gazociągów 152

5.2. Budowa gazociągów przesyłowych 154
5.2.1. Rozpoczęcie i organizacja budowy gazociągów 154
5.2.2. Technologia budowy gazociągów 155
5.2.3. Spawanie gazociągów 156
5.2.4. Ochrona antykorozyjna gazociągów 157
5.2.5. Zasyp gazociągów i znakowanie trasy 159
5.2.6. Próby odbiorcze i przekazanie gazociągów do eksploatacji 159
5.2.7. Gazociągi na gruntach niestabilnych 161
5.2.8. Zastosowanie tłoków do czyszczenia i oceny stanu technicznego gazociągów . 163

5.3. Eksploatacja systemu przesyłowego gazu 164
5.3.1. Tłocznie gazu 164
5.3.2. Podstawy teoretyczne sprężania gazu 165
5.3.3. Maszyny do sprężania gazu 169
5.3.3.1. Sprężarki tłokowe 170
5.3.3.2. Sprężarki przepływowe 171
5.3.4. Dobór typu sprężarki i napędu 172
5.3.5. Armatura i orurowanie technologiczne tłoczni gazu 172
5.3.6. Zagrożenia wynikające z eksploatacji tłoczni gazu 173

5.4. Systemy telemechaniki w przesyle magistralnym gazu 174
5.4.1. Dane w systemie telemechaniki 174
5.4.2. Rola i zadania telemechaniki w systemie przesyłowym gazu 175
5.4.3. Struktura organizacyjna telemechaniki w systemie 176

Wykaz norm wymienionych w rozdziale 177
Wykaz aktów prawnych omawianych w rozdziale 177
Literatura 178
Wykaz rysunków zamieszczonych w rozdziale 178
Wykaz tabel zamieszczonych w rozdziale 178

6. Stacje gazowe w transporcie i dystrybucji gazu — Mariusz Łaciak 179

6.1. Stacje gazowe rozdzielczo-pomiarowe wysokiego ciśnienia 179

6.2. Stacje gazowe redukcyjno-pomiarowe 180
6.2.1. Wymagania techniczne stacji redukcyjno-pomiarowych 181
6.2.2. Ciągi redukcyjno-pomiarowe 185
6.2.3. Urządzenia zabezpieczające przed nadmiernym wzrostem lub spadkiem ciśnienia 185
6.2.4. Reduktory ciśnienia 188

6.3. Filtry przeciwpyłowe 191
6.4. Podgrzewacze gazu 192

6.5. Aparatura kontrolno-pomiarowa 194
6.5.1. Gazomierze zwężkowe 195
6.5.2. Gazomierze turbinowe 197
6.5.3. Gazomierze rotorowe 198
6.5.4. Gazomierze miechowe 199
6.5.5. Gazomierze ultradźwiękowe 200
6.5.6. Przepływomierze masowe typu Coriolis 203
6.5.7. Bezinwazyjny termiczny pomiar przepływu 206
6.5.8. Optyczny pomiar przepływu gazu 207

6.6. Układy pomiarowe 207
6.7. Korekcja pomiarów 209
6.8. Dobór gazomierzy 210

6.9. Prostownice strumienia 211
6.9.1. Prostownica strumienia Gallagher’a 211
6.9.2. Prostownica strumienia K-Lab NOVA 211
6.9.3. Prostownica strumienia NEL (Sperman’a) 211
6.9.4. Prostownica strumienia Sprenkle’a 211
6.9.5. Prostownica strumienia Zanker’a 211
6.9.6. Prostownica strumienia wiązkowa 212
6.9.7. Prostownica strumienia AMCA 212
6.9.8. Prostownica strumienia gwiazdowa 212

6.10. Nawanianie gazu 212

6.11. Produkcja energii elektrycznej z rozprężania gazu 214
6.11.1. Charakterystyka układów do rozprężania gazu 214
6.11.2. Urządzenia rozprężające (ekspansyjne) 215

Wykaz norm międzynarodowych, PN i ZN wymienionych w rozdziale 216
Wykaz aktów prawnych omawianych w rozdziale 217
Literatura 217
Wykaz rysunków zamieszczonych w rozdziale 217
Wykaz tabel zamieszczonych w rozdziale 218

7. Sieci rozdzielcze gazu — Mariusz Łaciak 219

7.1. Układy sieci gazowych 219

7.2. Budowa sieci rozdzielczych gazu 220
7.2.1. Materiały stosowane do budowy gazociągów 220
7.2.2. Gazociągi z polietylenu 220
7.2.2.1. Własności polietylenu 220
7.2.2.2. Metody łączenia rur i kształtek z PE 226
7.2.2.3. Zgrzewanie doczołowe 227
7.2.2.4. Zgrzewanie elektrooporowe 228
7.2.2.5. Połączenia polietylenu ze stalą 230
7.2.3. Gazociągi z poliamidu 230

7.3. Zasady sporządzania projektów sieci rozdzielczych gazu 232
7.3.1. Przepisy prawne 232
7.3.2. Sporządzanie projektów sieci rozdzielczych gazu 232
7.3.3. Budowa gazociągów z tworzyw sztucznych 237

7.4. Eksploatacja sieci rozdzielczych gazu 240
7.4.1. Przepisy podstawowe 240
7.4.2. Przyjęcie sieci gazowej do eksploatacji 241
7.4.3. Zasady organizacji prac gazoniebezpiecznych i niebezpiecznych 242
7.4.4. Kontrola stanu technicznego gazociągów 245

7.5. Przyłącza gazowe do budynków 247
7.6. Metody prowadzenia remontów i rekonstrukcji gazociągów 248

Wykaz norm międzynarodowych, PN i ZN wymienionych w rozdziale 250
Wykaz aktów prawnych omawianych w rozdziale 251
Literatura 251
Wykaz rysunków zamieszczonych w rozdziale 251
Wykaz tabel zamieszczonych w rozdziale 251

8. Instalacje i urządzenia gazowe — Mariusz Łaciak 253

8.1. Budowa instalacji gazowych 253
8.1.1. Kurek główny i urządzenia redukcji ciśnienia 254
8.1.2. Przewody i kształtki instalacji gazowych 257

8.2. Gazomierze i zasady ich lokalizacji 260
8.3. Urządzenia gazowe 262
8.4. Odbiór techniczny instalacji gazowych 265

Wykaz norm PN wymienionych w rozdziale 266
Wykaz aktów prawnych omawianych w rozdziale 267
Literatura 267
Wykaz rysunków zamieszczonych w rozdziale 267
Wykaz tabel zamieszczonych w rozdziale 268

9. Turbiny gazowe — Igor Grela 269

9.1. Termodynamika obiegu turbiny gazowej — rozważania projektowe 269
9.1.1. Wprowadzenie 269
9.1.2. Obieg Brayton’a 269
9.1.2.1. Obieg idealny 270
9.1.3. Obieg rzeczywisty 273
9.1.3.1. Efekt sprawności urządzeń i strat ciśnienia 273
9.1.3.2. Efekt chłodzenia turbiny 274
9.1.3.3. Definicje temperatury wlotowej do turbiny 275
9.1.4. Obieg z „przegrzewem wtórnym”/„sekwencyjną komorą spalania” 275
9.1.5. Obieg turbiny gazowej chłodzonej parą 276
9.1.6. Obiegi turbiny gazowej z rekuperatorami ciepła spalin odlotowych oraz z chłodzeniem międzystopniowym i rekuperatorami ciepła spalin odlotowych 277
9.1.7. Obiegi Cheng’a – obiegi turbin gazowych z wtryskiem pary 278
9.1.7.1. Wtrysk pary na jednym poziomie ciśnienia 279
9.1.7.2. Wtrysk pary na dwu poziomach ciśnienia 280

9.2. Turbiny gazowe — komponenty 280
9.2.1. Sprężarki 280
9.2.2. Komory spalania 282
9.2.2.1. Osłona komory spalania 283
9.2.2.2. „Przejściówki” 283
9.2.2.3. Typy komór spalania 284
9.2.2.4. Straty występujące w elementach komory spalania 284
9.2.2.5. Mechanizmy powstawania zanieczyszczeń emitowanych z produktami spalania do atmosfery 285
9.2.3. Turbiny 285

9.3. Turbiny gazowe — zachowanie w przypadku pracy ze zmienionymi parametrami 286
9.3.1. Wprowadzenie 286
9.3.2. Wpływ parametrów instalacji 287
9.3.3. Wpływ sposobu kontroli temperatury spalania przy pracy z obciążeniem podstawowym 288
9.3.4. Wpływ wtrysku pary 288

9.4. Turbiny gazowe — urządzenia pomocnicze/peryferyjne 289
9.4.1. Tłumiki hałasu 289
9.4.2. Filtry powietrza i czyszczenie kompresorów 289
9.4.3. Chłodzenie/ogrzewanie powietrza do spalania 289
9.4.4. Gorące kominy i klapy obejściowe 290
9.4.5. Urządzenia rozruchowe 290
9.4.6. Układy oleju smarnego 291
9.4.7. Układy instalacji uzdatniania paliwa 291

9.5. Turbiny gazowe — paliwa możliwe do zastosowania 292

9.6. Turbiny gazowe — gwarancje i ubezpieczenia 294
9.6.1. Aspekty ryzyka 294
9.6.2. Gwarancje 294
9.6.3. Ubezpieczenia w trakcie realizacji obiektu 295
9.6.4. Ubezpieczenie obiektu w trakcie eksploatacji 295
9.6.5. Zapobieganie powstawaniu strat 298

Literatura 298
Wykaz PN wymienionych w rozdziale 298
Wykaz rysunków zamieszczonych w rozdziale 298

10. Przemysłowe odbiorniki paliw gazowych
— Bronisława Gniewek Grzybczyk 301

10.1. Zużycie gazu 301

10.2. Odbiorcy gazu w przemyśle 303
10.2.1. Hutnictwo żelaza 304
10.2.1.1. Użytkowanie gazu wielkopiecowego 304
10.2.1.2. Zużycie gazu w hutniczych piecach grzewczych 306
10.2.1.3. Gazy konwertorowe 307
10.2.1.4. Wykorzystanie palnych gazów hutniczych 308
10.2.2. Przemysł metalowy 310
10.2.3. Hutnictwo metali nieżelaznych 311
10.2.4. Przemysł mineralny 311

10.3. Buforowe spalanie gazów odlotowych 312
10.4. Bezpłomieniowe gazowe promienniki podczerwieni 312
10.5. Autonomiczne podgrzewanie substratów procesu spalania 313
10.6. Wykorzystanie gazu w przemyśle chemicznym 313
10.7. Generatory magnetogazodynamiczne 316
10.8. Wodór — nowy nośnik energii 317
10.9. Technologie energooszczędne 319

Literatura 320
Wykaz rysunków zamieszczonych w rozdziale 321
Wykaz tabel zamieszczonych w rozdziale 321

11. Racjonalizacja zużycia ciepła — Bronisława Gniewek Grzybczyk 323

11.1. Rekuperacja ciepła 323
11.2. Klasyfikacja wymienników ciepła 323
11.3. Konstrukcje przeponowych wymienników ciepła 324
11.4. Obliczanie przeponowych wymienników ciepła 327
11.5. Obliczenia projektowe wymiennika przy wnikaniu ciepła bez zmiany stanu skupienia 331
11.6. Obliczanie wymienników ciepła o powierzchni ożebrowanej 339
11.7. Regeneratory 342

Literatura 346
Wykaz rysunków zamieszczonych w rozdziale 346
Wykaz tabel zamieszczonych w rozdziale 346


Literatura 347
Wykaz norm wymienionych w treści 349
Wykaz aktów prawnych omawianych w treści 352
Wykaz rysunków zamieszczonych w treści 353
Wykaz tabel zamieszczonych w treści 356