An analysis of the effects of hydrogen addition to natural gas on the work of gas appliances

• Autorzy: Wojtowicz Robert

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2019.08.03

Warianty tytułu

PL

Analiza wpływu dodatku wodoru do gazu ziemnego na pracę urządzeń gazowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Investigation results of hydrogen addition to natural gas 2E on the work of selected gas appliances for both domestic (gas hob with burners equipped with adjustable combustion air aperture, gas-fired air heaters for space heating, air heater type balanced flue, gas fireplace) and commercial (gas stock pot range, gas-fired overhead luminous radiant heater) use have been presented in this paper. A brief description of gas appliances chosen for testing has been given. Gas burners and automation installed in the above mentioned appliances were prepared for natural gas combustion. The tests were carried out with three mixtures of natural gas with 10%, 15% and 23% of hydrogen. Approximate compositions of gases used in the tests and their energy parameters were provided. The following parameters were checked: combustion quality, ignition, cross lighting and flame stability, nominal heat input and thermal efficiency. The results obtained for each device, with consideration of all tested operational and safety parameters, were discussed. When analyzing the results, special attention was given to the matter of heat input of appliances, lowering with decreasing energy parameters of particular gases with hydrogen addition and to the effect of the above on thermal efficiency of the appliance tested. The results were presented on diagrams. The conclusions were formulated considering why, depending on the construction of a particular appliance, the decrease in heat input differently effected its thermal efficiency. By basing on the obtained results the following questions were answered: • Whether the safe and proper operation of domestic appliances might not be affected by hydrogen addition to natural gas; • What amount of hydrogen could be added to natural gas in order to ensure safe and not requiring any modification operation of appliances adapted to natural gas combustion.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badania wpływu dodatku wodoru do gazu ziemnego wysokometanowego 2E na pracę wybranych domowych urządzeń gazowych (płyta gazowa z palnikami wyposażonymi w regulowaną przysłonę powietrza do spalania, gazowa nagrzewnica powietrza do ogrzewania pomieszczeń, ogrzewacz powietrza typu balanced flue, kominek gazowy) oraz urządzeń do zastosowań komercyjnych (taboret gazowy oraz promiennik gazowy). W artykule podano krótką charakterystykę wytypowanych do badań urządzeń gazowych. Palniki gazowe oraz automatyka zainstalowane w wyżej wymienionych urządzeniach przystosowane były do spalania gazu ziemnego wysokometanowego. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem trzech mieszanin gazu ziemnego wysokometanowego z wodorem o zawartości wodoru odpowiednio: 10%, 15% i 23%. Podano przybliżone składy gazów użytych w badaniach oraz ich parametry energetyczne. Na wybranych do badań urządzeniach sprawdzano takie parametry urządzeń jak: jakość spalania, zapalanie, przenoszenie i stabilność płomienia, znamionowe obciążenie cieplne oraz sprawność cieplna. Wyniki badań uzyskane dla każdego urządzenia omówiono odnosząc się do wszystkich sprawdzanych parametrów użytkowych i bezpieczeństwa. Analizując wyniki badań, szczegółowo poruszono kwestię obniżenia się obciążenia cieplnego urządzeń w miarę spadku parametrów energetycznych poszczególnych gazów z dodatkiem wodoru i wpływ tego zjawiska na uzyskiwaną sprawność cieplną przez badane urządzenia. Otrzymane wyniki badań zobrazowano na wykresach. Sformułowano także wnioski na temat tego, dlaczego w zależności od konstrukcji urządzenia spadek obciążenia cieplnego ma różny wpływ na osiąganą przez urządzenie sprawność cieplną. Na podstawie uzyskanych wyników udzielono odpowiedzi na pytania: • czy dodatek wodoru do gazu ziemnego nie wpłynie na prawidłową i bezpieczną pracę urządzeń gazowych użytku domowego; • jaką ilość wodoru można zatłoczyć do gazu ziemnego wysokometanowego, aby urządzenia przystosowane do spalania gazu ziemnego pracowały bezpiecznie bez potrzeby ich modyfikacji.

Słowa kluczowe

EN

hydrogen; natural gas; Power to gas

PL

wodór; gaz ziemny; Power to gas

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 75, nr 8
• Strony: 465--472
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Wojtowicz Robert

• Oil and Gas Institute – National Research Institute, Lubicz 25A 31-503 Kraków

Bibliografia

• Ciechanowska M., 2014. Polityka energetyczna Polski do 2050 roku. Nafta-Gaz, 11: 839–842.
• Łach M., 2016. Dokładność wyznaczania współczynnika ściśliwości gazu z podwyższoną zawartością wodoru – porównanie metod obliczeniowych. Nafta-Gaz, 5: 329–338. DOI: 10.18668/NG.2016.05.04.
• Piskowska-Wasiak J., 2017. Doświadczenia i perspektywy procesu Power to Gas. Nafta-Gaz, 8: 597–604. DOI: 10.18668/NG.2017.08.07.
• INiG – PIB’s own data.
• Legal and normative acts
• PN-EN 30-1-1 + A3:2013 Domestic cooking appliances burning gas – Part 1-1: Safety – General.
• PN-EN 30-2-1:2015 Domestic cooking appliances burning gas – Part 2-1: Rational use of energy– General.
• PN-EN 203-1:2014 Gas heated catering equipment – Part 1: General safety rules.
• PN-EN 203-2-1:2015 Gas heated catering equipment – Part 2-1: Specific requirements – Open burners and wok burners.
• PN-EN 613:2002 Independent gas-fired convection heaters.
• PN-EN 1020:2010 Non-domestic forced convection gas-fired air heaters for space heating not exceeding a net heat input of 300 kW incorporating a fan to assist transportation of combustion air or combustion products.
• PN-EN 419-1:2012 Non-domestic gas-fired overhead luminous radiant heaters – Part 1: Safety.
• PN-EN 437 + A1:2012 Test gases – Test pressures – Appliance categories.
• The decree of the Minister of Economy of July 2, 2010 on the detailed conditions of the gas system operation (Journal of Laws of 2010, No 133 item 891, single text).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).