ES2373802T3 - DEVICE FOR CONNECTING A NON-FOSSAL NATURAL GAS PRODUCTION INSTALLATION TO A GAS DISTRIBUTION NETWORK, IN PARTICULAR A PUBLIC GAS DISTRIBUTION NETWORK. - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositivo para conectar una instalación de producción de gas natural no fósil a una red de distribución de gas, en particular una red pública de distribución de gas Device for connecting a non-fossil natural gas production facility to a gas distribution network, in particular a public gas distribution network
La invención se refiere primeramente a un dispositivo para conectar una instalación de producción de gas natural no fósil a una red de distribución de gas, en particular una red pública de distribución de gas, en el cual se mide y se monitoriza el suministro de gas a la red. The invention relates first to a device for connecting a non-fossil natural gas production facility to a gas distribution network, in particular a public gas distribution network, in which the gas supply to the gas is measured and monitored. the net.
El documento JP 57 200799 A da a conocer una solución técnica para conmutar entre un suministro de gas ciudad y un suministro de gas natural usando un sistema de suministro satélite. A partir del gas ciudad y el gas propano de un tanque se prepara un gas natural que sustituye el gas ciudad. El gas ciudad es ajustado a una presión predeterminada mediante un compresor, y un regulador de presión ajusta la presión del gas propano. Luego se pre mezclan los componentes mediante un premezclador y subsiguientemente se remezclan en un posmezclador antes de suministrarse a la zona de suministro de gas ciudad. JP 57 200799 A discloses a technical solution for switching between a city gas supply and a natural gas supply using a satellite supply system. From the city gas and the propane gas of a tank, a natural gas is prepared that replaces the city gas. The city gas is adjusted to a predetermined pressure by means of a compressor, and a pressure regulator adjusts the propane gas pressure. The components are then pre-mixed by a premixer and subsequently remixed in a post-mixer before being supplied to the city gas supply zone.
En la actualidad, el tratamiento de materiales de residuos biológicos y de desecho que finalmente han de ser descargados, por ejemplo, en un vertedero o una planta de incineración, recibe mucha atención. La fermentación del estiércol de animales, tales como vacas, cerdos y aves de corral, es un ejemplo de dicho tratamiento que viene usándose en la cría de ganado. La fermentación también se aplica en las plantas de tratamiento de agua, pero en este caso para los lodos de aguas cloacales. Tal proceso resulta en la formación de un combustible gaseoso no fósil (también denominado biogás en adelante), que contiene una cantidad significativa de metano (en comparación con cualquier hidrocarbono más pesado que pueda estar presente). En algunos casos, este biogás se quema, en otros casos se consume internamente o se usa para generar electricidad. El biogás también puede tratarse para producir un gas natural no fósil, esto es un combustible gaseoso no fósil, que puede usarse como sustituto del gas natural fósil. At present, the treatment of biological waste and waste materials that ultimately have to be unloaded, for example, in a landfill or an incineration plant, receives a lot of attention. Fermentation of animal manure, such as cows, pigs and poultry, is an example of such a treatment that is being used in livestock rearing. Fermentation is also applied in water treatment plants, but in this case for sewage sludge. Such a process results in the formation of a non-fossil gaseous fuel (also called biogas hereinafter), which contains a significant amount of methane (compared to any heavier hydrocarbon that may be present). In some cases, this biogas is burned, in other cases it is consumed internally or used to generate electricity. Biogas can also be treated to produce a non-fossil natural gas, this is a non-fossil gaseous fuel, which can be used as a substitute for fossil natural gas.
En los Países Bajos, la red pública de distribución de gas para gas natural consiste en una red nacional a alta presión con ramificaciones a redes de distribución regionales y locales en las que la presión es inferior (usualmente 8 bares o menor). El operador de la red es responsable de la calidad del gas natural, tanto de su composición como de su contenido calórico. In the Netherlands, the public gas distribution network for natural gas consists of a national high-pressure network with ramifications to regional and local distribution networks in which the pressure is lower (usually 8 bars or less). The network operator is responsible for the quality of natural gas, both its composition and its caloric content.
La presente invención se refiere a la introducción de gas natural no fósil en tal red, generalmente la red local que está a una presión relativamente baja. En conexión con la garantía de calidad, deben imponerse unos requisitos estrictos para el gas natural no fósil que va a introducirse en la red. La composición y por lo tanto las propiedades de los gases naturales no fósiles pueden variar considerablemente, dependiendo del proceso que se use para procesar el residuo biológico y el material de desecho, del material de inicio y de las condiciones de proceso aplicadas. The present invention relates to the introduction of non-fossil natural gas into such a network, generally the local network that is at a relatively low pressure. In connection with the quality assurance, strict requirements must be imposed for non-fossil natural gas to be introduced into the network. The composition and therefore the properties of non-fossil natural gases can vary considerably, depending on the process used to process the biological waste and waste material, the starting material and the process conditions applied.
Por lo tanto, existe una demanda de una conexión entre una planta de tratamiento arbitraria (que también es la instalación de producción de gas natural no fósil) y la red pública de distribución de gas, en la cual se mida y se monitorice la introducción del gas natural no fósil en la red. Therefore, there is a demand for a connection between an arbitrary treatment plant (which is also the non-fossil natural gas production facility) and the public gas distribution network, in which the introduction of the non-fossil natural gas in the network.
Es un objeto de la invención satisfacer esta demanda. It is an object of the invention to satisfy this demand.
De acuerdo con la invención, el dispositivo para conectar una instalación de producción de gas natural no fósil a una red de distribución de gas, en particular una red pública de distribución de gas natural, comprende According to the invention, the device for connecting a non-fossil natural gas production facility to a gas distribution network, in particular a public natural gas distribution network, comprises
una línea de suministro para introducir el gas natural no fósil producido en dicha instalación de producción, provista de al menos una válvula de cierre; a supply line for introducing the non-fossil natural gas produced in said production facility, provided with at least one shut-off valve;
una línea de retorno para retornar el gas natural no fósil, que está en conexión fluida con dicha línea de suministro mediante una válvula de cierre; a return line for returning non-fossil natural gas, which is in fluid connection with said supply line by means of a shut-off valve;
una línea de descarga para descargar el gas natural no fósil, que está en conexión fluida con dicha línea de suministro mediante una válvula de cierre; a discharge line for discharging non-fossil natural gas, which is in fluid connection with said supply line by means of a shut-off valve;
un medio de reducción de presión para reducir la presión del gas natural no fósil producido en dicha instalación de producción a un valor predeterminado; a pressure reduction means for reducing the pressure of the non-fossil natural gas produced in said production facility to a predetermined value;
un caudalímetro para medir el caudal del gas natural no fósil; a flowmeter to measure the flow rate of non-fossil natural gas;
un dispositivo medidor para medir el valor calórico del gas natural no fósil o una característica relacionada con el a measuring device for measuring the caloric value of non-fossil natural gas or a characteristic related to the
mismo en una localización de la línea de suministro corriente arriba de la válvula de cierre; un dispositivo de análisis para analizar al menos parcialmente la composición del gas natural no fósil en una localización de la línea de suministro corriente arriba de la válvula de cierre; same at a location of the supply line upstream of the shut-off valve; an analysis device for at least partially analyzing the composition of non-fossil natural gas at a location of the supply line upstream of the shut-off valve;
un dispositivo de control para controlar la válvula de cierre en base a los datos provistos por el dispositivo de medición y por el dispositivo de análisis. a control device for controlling the shut-off valve based on the data provided by the measuring device and the analysis device.
El dispositivo de acuerdo con la invención es un aparato independiente que puede colocarse fácilmente entre cualquier instalación de producción de gas natural no fósil, con su propia unidad de control específica, para el proceso y la red pública de distribución de gas, y que puede medir y monitorizar la calidad y cantidad del gas natural no fósil que ha de suministrarse a la red de distribución de gas dependiendo de la instalación de producción usada, el proceso específico usado, las condiciones de proceso y los materiales de inicio. The device according to the invention is an independent apparatus that can be easily placed between any non-fossil natural gas production facility, with its own specific control unit, for the process and the public gas distribution network, and which can measure and monitor the quality and quantity of non-fossil natural gas to be supplied to the gas distribution network depending on the production facility used, the specific process used, the process conditions and the starting materials.
Con este fin, el dispositivo de acuerdo con la invención comprende una línea de suministro entre la instalación de producción y una válvula de cierre. Por dicha línea de suministro fluye el gas producido en la instalación de producción. En dicha línea la calidad del gas se mide mediante unos dispositivos de muestreo de gas que usan análisis de componentes en el dispositivo de análisis y una determinación del valor calórico o una característica relacionada con el mismo en dicho dispositivo de medición. Normalmente sólo existe un límite superior con respecto al contenido aceptable de componentes dañinos o no deseables en el gas a suministrar a la red de distribución, mientras que el valor calórico normalmente tiene que estar dentro de un rango definido con un límite superior y un límite inferior. Generalmente se determinará la composición completa del gas natural no fósil, aunque en la mayoría de los casos un análisis más limitado de los hidrocarburos presentes (principalmente metano) y dióxido de carbono será suficiente. La válvula de cierre es operada en base a los valores medidos. Si el gas es de una calidad deseada, fluirá hasta la red de distribución a través del medio de reducción de presión y a través de la válvula de cierre de la línea de descarga. El medio de reducción de presión reduce a un valor deseado la presión del gas natural no fósil producido, típicamente a la presión existente en la red pública en cuestión. Si el gas no cumple con los estándares de calidad, fluirá hacia la línea de retorno. Esta línea de retorno puede, por ejemplo, estar conectada a la instalación de producción, de manera que el gas regrese al proceso, o a parte del mismo, por ejemplo, únicamente a las posibles etapas de tratamiento. La línea de retorno también puede terminar en una antorcha, en la que se quema el gas producido. El caudalímetro mide el volumen de gas por unidad de tiempo, cuyo gas es introducido en la red de distribución. Tal como ya se ha mencionado, la unidad de control controla la válvula de cierre, por ejemplo una válvula de tres vías, en base a las señales medidas originadas en el analizador de gas y el dispositivo de medición, que son comparadas con unos valores o rangos predeterminados. To this end, the device according to the invention comprises a supply line between the production facility and a shut-off valve. The gas produced in the production facility flows through said supply line. In this line the quality of the gas is measured by means of gas sampling devices that use component analysis in the analysis device and a determination of the caloric value or a characteristic related thereto in said measuring device. Normally there is only an upper limit with respect to the acceptable content of harmful or undesirable components in the gas to be supplied to the distribution network, while the caloric value normally has to be within a defined range with an upper limit and a lower limit . Generally, the complete composition of the non-fossil natural gas will be determined, although in most cases a more limited analysis of the hydrocarbons present (mainly methane) and carbon dioxide will be sufficient. The shut-off valve is operated based on the measured values. If the gas is of a desired quality, it will flow to the distribution network through the pressure reduction means and through the discharge line shut-off valve. The pressure reduction means reduces to a desired value the pressure of the non-fossil natural gas produced, typically at the pressure existing in the public network in question. If the gas does not meet the quality standards, it will flow to the return line. This return line may, for example, be connected to the production facility, so that the gas returns to the process, or to part of it, for example, only to the possible treatment stages. The return line can also end in a torch, in which the gas produced is burned. The flowmeter measures the volume of gas per unit of time, whose gas is introduced into the distribution network. As already mentioned, the control unit controls the shut-off valve, for example a three-way valve, based on the measured signals originated in the gas analyzer and the measuring device, which are compared with values or default ranges.
El dispositivo de medición es preferiblemente un medidor (certificado) para determinar índice de Wobbe del gas a suministrar a la red de distribución. El índice de Wobbe es un indicador de la energía de combustión del gas. En los Países Bajos, el gas natural de la red estándar tiene un índice de Wobbe de entre 43,46 y 44,41, por ejemplo. The measuring device is preferably a meter (certificate) for determining Wobbe index of the gas to be supplied to the distribution network. The Wobbe index is an indicator of the combustion energy of gas. In the Netherlands, the natural gas of the standard network has a Wobbe index of between 43.46 and 44.41, for example.
El dispositivo de análisis de gas está diseñado preferiblemente para analizar al menos el contenido en CO2, O2 y H2S del biogás. Estos son los gases que se encuentran frecuentemente en el biogás. Estos gases deberán estar presentes en la red de distribución únicamente en cantidades limitadas. Adicionalmente, también se determinan ventajosamente la temperatura, los hidrocarburos (en particular el metano) y la humedad relativa. The gas analysis device is preferably designed to analyze at least the CO2, O2 and H2S content of the biogas. These are the gases that are frequently found in biogas. These gases must be present in the distribution network only in limited quantities. Additionally, temperature, hydrocarbons (in particular methane) and relative humidity are also advantageously determined.
El muestreo, análisis y la medición son preferiblemente llevados a cabo de manera semicontinua, difiriendo entre sí la periodicidad del análisis y de la medición, si es posible. Sampling, analysis and measurement are preferably carried out semi-continuously, differing from each other the periodicity of the analysis and measurement, if possible.
Ventajosamente, la línea de suministro, la línea de retorno y la línea de descarga están provistas de dispositivos de muestreo de gas que permitirán tomar muestras de gas en estas líneas. Advantageously, the supply line, the return line and the discharge line are provided with gas sampling devices that will allow gas sampling on these lines.
El dispositivo de control preferiblemente comprende una memoria, para almacenar los datos originados en el dispositivo de análisis, el dispositivo de medición y el caudalímetro, que puede ser usada más adelante con propósitos de verificación y/o facturación. Ventajosamente, puede accederse a la memoria de manera remota, por ejemplo mediante una línea telefónica o de otra manera telemétrica. The control device preferably comprises a memory, for storing the data originated in the analysis device, the measuring device and the flowmeter, which can be used later for verification and / or billing purposes. Advantageously, the memory can be accessed remotely, for example via a telephone line or otherwise telemetric.
La invención también se refiere a un conjunto que comprende una instalación de producción para producir gas natural no fósil y al dispositivo de acoplamiento de acuerdo con la invención. The invention also relates to an assembly comprising a production facility for producing non-fossil natural gas and to the coupling device according to the invention.
La invención será descrita en mayor detalle con referencia a la figura adjunta, que muestra esquemáticamente una realización de un dispositivo de acuerdo con la invención. The invention will be described in greater detail with reference to the attached figure, which schematically shows an embodiment of a device according to the invention.
En dicha figura, una instalación de producción para producir gas natural no fósil a partir de un material residual biológico, tal como estiércol o lodo, está denotada con el número de referencia 10. La red regional de distribución que distribuye gas natural a usuarios/as privados e industriales está denotada con el número de referencia 12. Un dispositivo 14 de acoplamiento de acuerdo con la invención está situado entre la instalación 10 de producción y la In said figure, a production facility for producing non-fossil natural gas from a biological waste material, such as manure or mud, is denoted by reference number 10. The regional distribution network that distributes natural gas to users private and industrial is denoted by reference number 12. A coupling device 14 according to the invention is located between the production installation 10 and the
red 12. El dispositivo 14 independiente generalmente comprende una carcasa 16 dentro de la que están dispuestos los diversos componentes. El dispositivo 14 comprende una línea 18 de suministro que está acoplada a la instalación 10 de producción. Un analizador 20 de gas, para al menos CO2, O2 y H2S, y un medidor 22 del índice de Wobbe están acoplados a dicha línea 18 de suministro corriente arriba de una válvula 24 de cierre. Las señales 5 originadas en el analizador 20 de gas y el medidor 22 son procesadas por el dispositivo 26 de control para controlar la válvula 24 de cierre. La válvula 24 de cierre conecta la línea 18 de suministro a una línea 28 de descarga que está conectada a la red 12, o a una línea 30 de retorno que en este caso está conectada al dispositivo 10 de producción. Un medio 38 de reducción de presión, por ejemplo una válvula reductora, y un caudalímetro 32 están provistos en la línea 28 de descarga, cuyas señales son transmitidas a un dispositivo 26 de control. Este dispositivo network 12. The independent device 14 generally comprises a housing 16 within which the various components are arranged. The device 14 comprises a supply line 18 that is coupled to the production facility 10. A gas analyzer 20, for at least CO2, O2 and H2S, and a meter 22 of the Wobbe index are coupled to said supply line 18 upstream of a shut-off valve 24. The signals 5 originated in the gas analyzer 20 and the meter 22 are processed by the control device 26 to control the shut-off valve 24. The shut-off valve 24 connects the supply line 18 to a discharge line 28 that is connected to the network 12, or to a return line 30 which in this case is connected to the production device 10. A pressure reducing means 38, for example a reducing valve, and a flow meter 32 are provided on the discharge line 28, whose signals are transmitted to a control device 26. This device
10 26 de control comprende una memoria 34 para almacenar datos. Tal como se ha indicado anteriormente, estos datos pueden ser enviados con propósitos de facturación, por ejemplo a través de un medio de comunicación (no representado), tal como un teléfono, un ordenador, etc. El número de referencia 36 denota los sensores relevantes del analizador 20 de gas, del medidor 22 del índice de Wobbe y del caudalímetro 32. Control 26 comprises a memory 34 for storing data. As indicated above, this data can be sent for billing purposes, for example through a means of communication (not shown), such as a telephone, a computer, etc. Reference number 36 denotes the relevant sensors of the gas analyzer 20, the Wobbe index meter 22 and the flow meter 32.
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