Gaz sieciowy 13A, LNG i LPG: liczba Wobbego i przeliczenia

Na tabliczce znamionowej japońskiego kotła, palnika lub podgrzewacza widnieje napis „都市ガス 13A” (toshi gasu 13A, w skrócie: gaz sieciowy 13A) albo „LPG”. Twój zakład jest zasilany gazem ziemnym z sieci (zwykle grupy E), regazyfikowanym LNG albo gazem płynnym ze zbiornika. Zanim ktokolwiek otworzy zawór, trzeba ustalić, czy „13A” obejmuje Twój gaz.

Krótko: 13A nie jest recepturą gazu. To japońska grupa gazu, określona przez zakres liczby Wobbego i zakres prędkości spalania, a podane liczby Wobbego dotyczą 1 m³ w 0°C i są liczone od górnego ciepła spalania (総発熱量, sōhatsunetsuryō).

Dane gazu w Polsce podaje się inaczej. Objętość odnosi się do warunków normalnych (0°C, 101,325 kPa), spalanie do 25°C, a energię często w kWh. W specyfikacjach europejskich występuje też 15°C oraz wartość opałowa, więc sprawdź podstawę u swojego dostawcy i przelicz dane przed porównaniem.

Artykuł wyjaśnia, czym są LNG, LPG i japoński gaz sieciowy, co oznacza 13A i jak obliczać oraz przeliczać liczbę Wobbego. Pokazuje też, jak oszacować przepływ gazu z zapotrzebowania na ciepło. Na końcu znajdziesz listę kontrolną, pytania do japońskiego producenta i wzór zapytania.

Spis treści

1. LNG, LPG i gaz sieciowy: trzy nazwy, trzy różne kryteria
2. Co oznacza „13A” na japońskiej tabliczce
3. Liczba Wobbego: definicja i obliczenie
4. m³n, Sm³, kWh: przeliczanie danych o gazie
5. Grupy gazu w Japonii, w Polsce i w PN-EN 437
6. Od zapotrzebowania na ciepło do przepływu gazu
7. Porównanie kosztów paliwa w tej samej podstawie
8. Po zmianie paliwa: spalanie i spaliny
9. Lista kontrolna: czy to japońskie urządzenie zadziała na Twoim gazie?
10. Pytania do japońskiego producenta
11. Ograniczenia tego artykułu
12. FAQ
13. Źródła

LNG, LPG i gaz sieciowy: trzy nazwy, trzy różne kryteria

LNG to gaz ziemny schłodzony do postaci cieczy. LPG to gaz płynny, którego głównymi składnikami są propan i butan. Gaz sieciowy (toshi gasu, 都市ガス) to po prostu gaz dostarczany przez przedsiębiorstwo gazownicze rurociągami, a w Japonii powstaje głównie przez odparowanie LNG.

Po polsku „gaz miejski” oznaczał dawniej gaz z węgla, dlatego w artykule używamy określenia „gaz sieciowy”. Trzy nazwy nie są klasyfikacją według jednego kryterium: dwie opisują paliwo i jego stan skupienia, a trzecia sposób dostawy. Zestawienie poniżej pokazuje je obok siebie.

Rys. 1. LNG i LPG nazywają paliwo, gaz sieciowy nazywa dostawę

Kolumna gazu sieciowego przedstawia typową dostawę w Japonii, opartą głównie na gazie ziemnym.

Pozycja	LNG	LPG	Gaz sieciowy (Japonia)
Główne składniki	Gaz ziemny, głównie metan	Propan i butan	Zwykle bogaty w metan; sprawdź specyfikację dostawy
Magazynowanie i transport	Ciecz kriogeniczna	Skroplony głównie pod ciśnieniem	Do odbiorcy zwykle gazociągiem, w postaci gazu
Stan przy palniku	Odparowany, potem do palnika	Odparowany, potem do palnika	Gaz w takiej postaci, w jakiej dotarł
Co sprawdzić w instalacji	Zbiornik, parownik, zdolność dostawy	Butle lub zbiornik, wydajność odparowania, reduktor	Grupa gazu, ciśnienie zasilania, moc zamówiona
Podstawa podawania ciepła spalania	Masa albo objętość normalna po odparowaniu	Masa albo objętość normalna po odparowaniu	Objętość w ustalonej temperaturze i ciśnieniu

Metr sześcienny cieczy, gazu w warunkach przewodu i gazu w warunkach normalnych to bardzo różne ilości. Zanim porównasz liczby, ujednolić stan i jednostki.

LNG: gaz ziemny przewożony jako ciecz

LNG (skroplony gaz ziemny) to gaz ziemny schłodzony do postaci cieczy. Gaz ziemny składa się głównie z metanu, a zawartość etanu, propanu i innych składników zależy od pochodzenia.

Pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego gaz ziemny skrapla się w temperaturze około −162°C. Jego objętość zmniejsza się wtedy do około 1/600 objętości gazu w temperaturze i ciśnieniu otoczenia. Sens LNG polega na magazynowaniu i transporcie w tej zwartej postaci oraz na ponownym odparowaniu w miejscu użycia.

Wartość −162°C jest wartością reprezentatywną; rzeczywista temperatura zależy od składu i ciśnienia. Zbiorniki i parowniki dobiera się do właściwości faktycznie stosowanego LNG i do warunków pracy.

Drogą morską LNG płynie na gazowcach, które utrzymują niską temperaturę ładunku. Terminale odbiorcze magazynują ciecz, odparowują ją zgodnie z zapotrzebowaniem i kierują dalej do sieci gazowej, elektrowni i innych odbiorców (w Polsce taką rolę pełni m.in. terminal w Świnoujściu). Gaz ziemny płynie też gazociągami w postaci gazowej; wybór zależy od odległości, przeszkód morskich, wolumenu i istniejących sieci.

Zbiorniki na LNG mają inną konstrukcję i inaczej się je eksploatuje niż zwykłe zbiorniki cieczy o temperaturze otoczenia. Ciepło przenikające z zewnątrz odparowuje część cieczy, dlatego układ zbiornika musi jednocześnie pilnować zapasu cieczy i ciśnienia gazu.

Niektóre japońskie zakłady, do których nie dochodzi sieć gazowa, stosują zasilanie satelitarne LNG. Autocysterny dowożą LNG do zbiornika izolowanego na terenie zakładu, a parownik zamienia go w gaz wedle bieżących potrzeb. Podobny układ (stacja regazyfikacji LNG) spotyka się także w polskim przemyśle poza zasięgiem sieci.

Rys. 2. LNG przyjeżdża jako ciecz, a parownik zamienia go z powrotem w gaz

Schemat dostawy autocysterną i zasilania satelitarnego na terenie zakładu. Źródło ciepła dla parownika zależy od jego typu.

Odparowanie wymaga ciepła, które najczęściej pobiera się z powietrza lub wody. Wydajność zależy od typu parownika i warunków otoczenia, więc specyfikacja powinna uwzględniać najzimniejszą porę roku i pracę ciągłą. Instalacja satelitarna musi też pokryć krótkotrwałe szczytowe obciążenie, a nie tylko zużycie roczne.

Po odparowaniu gaz jest redukowany do ciśnienia wymaganego przez palniki, a w razie potrzeby koryguje się jego ciepło spalania i dodaje nawaniacz. Zestaw urządzeń, które posiada i obsługuje odbiorca, różni się zależnie od tego, czy na terenie zakładu stoi zbiornik z cieczą, czy gaz przychodzi gazociągiem. Porównując warianty, porównuj podział zadań (odbiór, magazynowanie, odparowanie, utrzymanie ruchu), a nie tylko cenę paliwa.

LPG: propan i butan magazynowane pod ciśnieniem

LPG (gaz płynny) składa się głównie z propanu i butanu. W Japonii domowe LPG potocznie nazywa się „gazem propanowym” (puropan gasu), a skład mieszaniny zależy od zastosowania.

LPG nie pochodzi wyłącznie z rafinacji ropy. Część jest wydzielana i odzyskiwana z gazu wydobywanego na polach naftowych i gazowych, a część powstaje przy przerobie ropy naftowej.

Propan i butan w temperaturze pokojowej są gazami, ale skraplają się pod umiarkowanym ciśnieniem. Jako ciecz LPG zajmuje około 1/250 objętości gazu w warunkach otoczenia, więc nawet małe butle i zbiorniki mogą pomieścić użyteczną ilość. Takie magazynowanie pod ciśnieniem w temperaturze zbliżonej do otoczenia bardzo różni się od kriogenicznego LNG i wymaga innego wyposażenia.

W tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem pary propanu i butanu są cięższe od powietrza, inaczej niż gaz bogaty w metan. Zachowanie rzeczywistego wycieku zależy jednak także od jego temperatury i otoczenia. Wokół zbiorników i parowników strefy zagrożenia wybuchem wyznacza służba BHP według polskich przepisów; ten artykuł tego nie zastępuje.

LPG dostarcza się w wymienianych butlach albo hurtowo autocysternami do zbiornika na terenie zakładu. Układ zasilania planuj według zużycia, miejsca na terenie, dojazdu dostaw i gospodarki zapasami, a nie tylko według tego, czy w pobliżu jest gazociąg.

W pojemniku zasilającym fazą gazową ciecz zalega na dnie, a nad nią znajduje się para. Gdy para jest pobierana, część cieczy wrze, by ją uzupełnić, i pobiera na to ciepło z otoczenia.

Rys. 3. Pobór fazy gazowej: gaz jest pobierany znad lustra cieczy

Uproszczony przekrój przy poborze fazy gazowej. Układy z poborem cieczy i zewnętrznym parownikiem działają inaczej.

Dlatego pojemnik, w którym jeszcze jest ciecz, może nie dać potrzebnego przepływu gazu. Szybkość naturalnego odparowania zmienia się z temperaturą zewnętrzną, składem LPG, poziomem cieczy i szybkością poboru. Przy dużym zapotrzebowaniu można zamiast tego pobierać ciecz i odparowywać ją w odpowiednio dobranym parowniku, więc oba sposoby poboru i ich wyposażenie trzeba rozróżniać.

Planując zmianę paliwa, porównaj przepływ gazu przy szczytowym obciążeniu z wydajnością, jaką układ zasilania potrafi odparować i zredukować w tych warunkach. Jeśli jej brakuje, rozwiązaniem jest prawidłowo dobrany układ zasilania, a nie doraźne ogrzewanie butli czy manipulowanie zaworami.

Gaz sieciowy w Japonii

Gaz sieciowy to gaz dostarczany obiektami i gazociągami przedsiębiorstwa gazowniczego do domów, usług i zakładów. W Japonii większość powstaje z gazu ziemnego, zwykle przez odparowanie LNG.

W terminalu produkcyjnym przedsiębiorstwo dostosowuje ciepło spalania odparowanego gazu do swojej specyfikacji dostaw i dodaje nawaniacz. Niektóre firmy dodają do tego LPG, ale skład i proces nie są jednakowe w całym kraju.

Nawet gdy dominuje metan, udział etanu, propanu i butanu zmienia ciepło spalania i gęstość względną. Tokyo Gas Network podaje na przykład reprezentatywny skład 13A: 89,60% metanu, 5,62% etanu, 3,43% propanu i 1,35% butanu, z zastrzeżeniem, że skład może się różnić zależnie od sprzedawcy gazu. To przykład jednego przedsiębiorstwa, a nie definicja 13A.

Co oznacza „13A” na japońskiej tabliczce

W Japonii grupy gazu, takie jak 13A, klasyfikują gaz według tego, jak spala się w urządzeniu. Każda grupa jest określona kombinacją liczby Wobbego (WI) i wskaźnika prędkości spalania zwanego MCP (maximum combustion potential). Grupa nie jest recepturą w rodzaju „X% metanu”.

Litera oznacza klasę prędkości spalania: A (wolne), B (średnie) lub C (szybkie). Liczba pochodzi ze starej jednostki ciepła i z grubsza odpowiada liczbie Wobbego w kcal/m³ podzielonej przez 1000. Dlatego „13A” nie oznacza liczby Wobbego równej 13 MJ/m³.

Rzeczywiste granice japońscy dostawcy gazu publikują w warunkach dostaw. Poniższe dane pochodzą z warunków jednego przedsiębiorstwa i pokazują, jak wygląda specyfikacja 13A.

Rys. 4. Przykład opublikowanej specyfikacji dostaw 13A

Z ogólnych warunków dostaw gazu Saibu Gas Kumamoto (po japońsku). Ciepło spalania jest górne, na 1 m³ gazu suchego w 0°C i 101,325 kPa.

Pozycja	Wartość	Co to oznacza dla Ciebie
Grupa gazu	13A	Urządzenia oznaczone 13A są zaprojektowane na taką dostawę
Liczba Wobbego (WI)	52,7–57,8 (w MJ/m³)	Zakres do oceny zgodności urządzenia
Prędkość spalania (MCP)	35–47	Japoński wskaźnik obliczany ze składu gazu
Standardowe ciepło spalania	46 MJ/m³ (minimum 44 MJ/m³)	Zależy od dostawcy; Tokyo Gas Network podaje 45 MJ/m³
Ciśnienie zasilania na wylocie gazu	1,0–2,5 kPa nadciśnienia (10–25 mbar)	Ciśnienie statyczne przy kurku gazowym; spada podczas pracy urządzeń

Tokyo Gas Network podaje dla 13A ten sam zakres 1,0–2,5 kPa. Wyższe ciśnienia zasilania uzgadnia się indywidualnie z dostawcą, więc duży japoński palnik przemysłowy mógł być ustawiony na inne ciśnienie wlotowe. W każdym przypadku sprawdź, czy ciśnienie na wlocie urządzenia przy wymaganym przepływie mieści się w zakresie, z uwzględnieniem strat ciśnienia w przewodach.

Na japońskich urządzeniach spotkasz jeszcze dwa oznaczenia. 12A to inna grupa gazu ziemnego, o niższym zakresie liczby Wobbego niż 13A. Zanim założysz, że urządzenie 13A może pracować na gazie 12A (albo odwrotnie), zapytaj producenta.

Urządzenia oznaczone „LPG” (LP gas) są przeznaczone na gaz płynny, a nie na gaz sieciowy. Według japońskich norm technicznych dla LP gas ciśnienie na wlocie palnika do użytku domowego ma wynosić 2,0–3,3 kPa. Palniki na gaz sieciowy i na LPG mogą wyglądać identycznie, a wymagają innych przepływów gazu i innych ustawień spalania.

Liczba Wobbego: definicja i obliczenie

Liczba Wobbego to górne ciepło spalania na jednostkę objętości, podzielone przez pierwiastek z gęstości względnej gazu względem powietrza. Ma znaczenie, bo dwa gazy o tym samym cieple spalania mogą przez tę samą dyszę dostarczyć różną ilość ciepła.

Przy tej samej dyszy, tym samym spadku ciśnienia i pozostałych równych warunkach gaz cięższy płynie z mniejszym natężeniem objętościowym. Liczba Wobbego łączy ciepło na jednostkę objętości z tą różnicą przepływu, dzięki czemu odzwierciedla moc cieplną, jaką dostaje palnik o stałej dyszy. W polskich przepisach i kartach dostawców występuje jako „górna liczba Wobbego” Ws.

Rys. 5. Przez tę samą dyszę gęstość względna wpływa na przepływ

Schemat przepływu przy tym samym spadku ciśnienia i tej samej średnicy dyszy. Liczba Wobbego wykorzystuje ciepło spalania H i gęstość względną a.

Przykład obliczeniowy: przyjmij górne ciepło spalania H równe 45 MJ/m³ i gęstość względną a równą 0,64. Pierwiastek z 0,64 wynosi 0,8, więc liczba Wobbego to 45 ÷ 0,8 = 56,25 MJ/m³.

Rys. 6. Liczba Wobbego = górne ciepło spalania ÷ √gęstość względna

Wartości założone, aby pokazać metodę. Nie są składem ani gwarantowanymi parametrami żadnej rzeczywistej dostawy gazu.

Wzór ogólny

WI = H√a

Podstawienie H = 45 i a = 0,64

WI = 45√0,64 = 450,8

WI = 56,25 MJ/m³

H: górne ciepło spalania na jednostkę objętości w podanych warunkach odniesienia [MJ/m³]. a: gęstość względna gazu względem powietrza w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem [bezwymiarowa]. WI: liczba Wobbego w tej samej jednostce co H. H i a muszą dotyczyć tych samych warunków.

Liczba Wobbego jest tylko jedną z miar wymienności gazów. O bezpiecznej pracy palnika decydują też prędkość spalania i ciśnienie zasilania, więc porównuj grupę gazu dostawcy z rodzajami gazu, do których palnik jest dopuszczony.

W arkuszu obliczeń zapisz jednostkę ciepła spalania, warunki odniesienia i definicję gęstości względnej. Dzięki temu później łatwo wyjaśnić różnice. Nigdy nie mieszaj wartości górnych z dolnymi ani nie podstawiaj ciepła spalania odniesionego do innej objętości.

m³n, Sm³, kWh: przeliczanie danych o gazie

Warunki odniesienia łatwo pomylić przy porównywaniu danych z różnych krajów. Japońskie dane dotyczą metra sześciennego gazu suchego w 0°C i 101,325 kPa (często zapisywanego jako Nm³, „normalny” metr sześcienny) oraz górnego ciepła spalania (総発熱量, sōhatsunetsuryō). W Polsce i Europie spotkasz trochę inne podstawy.

• Japonia (gaz sieciowy): m³ w 0°C i 101,325 kPa, gaz suchy, górne ciepło spalania.
• Polska: w przepisach o systemie gazowym i w publikacjach branżowych objętość odnosi się do 0°C i 101,325 kPa (m³n), a spalanie do 25°C. Wielkością podstawową jest ciepło spalania (górne), często wyrażane w kWh/m³; 1 kWh = 3,6 MJ.
• Normy europejskie (rodziny gazów wg PN-EN 437): m³ gazu suchego w 15°C i 1013,25 mbar. Europejskie normy urządzeń, np. EN 26, podają moc cieplną w odniesieniu do wartości opałowej (Hi).

Objętość w 0°C, jak w Japonii i w polskich danych o gazie, można więc porównywać wprost, o ile potwierdzisz różnicę temperatury spalania (25°C w Polsce) i podstawę górną/dolną. Różnica temperatury spalania jest niewielka, ale w umowie liczy się dokładne przeliczenie według PN-EN ISO 6976. Dane w 15°C trzeba przeliczyć.

Do szybkich obliczeń potraktuj gaz jako gaz doskonały i przeskaluj ciepło spalania (oraz liczbę Wobbego) stosunkiem temperatur bezwzględnych i ciśnień. Gęstość względna nie zmienia się wraz z warunkami odniesienia, więc liczba Wobbego skaluje się tym samym współczynnikiem co ciepło spalania.

Po zastosowaniu tych współczynników do opublikowanych danych 13A otrzymujemy wartości poniżej. Traktuj je jako przybliżone tłumaczenie, a nie oficjalną specyfikację.

Rys. 7. Dane 13A w innych podstawach odniesienia (przybliżone)

Wszędzie górne ciepło spalania. Przeliczono z wartości japońskich współczynnikami gazu doskonałego podanymi wyżej.

Wartość	Japonia: 0°C, 101,325 kPa [MJ/m³]	To samo [kWh/m³]	15°C, 101,325 kPa [MJ/m³]	To samo [kWh/m³]
Standardowe ciepło spalania (Tokyo Gas Network)	45	12,5	ok. 42,7	ok. 11,9
13A, liczba Wobbego, minimum	52,7	ok. 14,6	ok. 50,0	ok. 13,9
13A, liczba Wobbego, maksimum	57,8	ok. 16,1	ok. 54,8	ok. 15,2

Same średnie ciepło spalania nie wystarcza do wyznaczenia liczby Wobbego; potrzebna jest jeszcze gęstość względna. Porównując z polską kartą dostawcy, patrz na podstawę: objętość w 0°C i spalanie w 25°C.

Przykład obliczeniowy: porównanie lokalnego gazu z 13A

Załóżmy, że karta jakości gazu od dostawcy (wartości fikcyjne) podaje górne ciepło spalania 39,5 MJ/m³n (objętość w 0°C, spalanie w 25°C) i gęstość względną 0,58. Liczba Wobbego wynosi 39,5 ÷ √0,58 = 39,5 ÷ 0,762 ≈ 51,9 MJ/m³n.

Porównanie z zakresem 13A (52,7–57,8) pokazuje, że ta wartość leży nieco poniżej dolnej granicy, choć jest to zwykły gaz ziemny wysokometanowy. To powód, żeby zapytać producenta, a nie żeby uruchamiać urządzenie. Gdyby karta była podana dla 15°C, przed porównaniem trzeba by ją przeliczyć na 0°C, dzieląc przez 0,948.

Wartości z przykładu nie opisują żadnego rzeczywistego gazu w polskiej sieci. Prędkość spalania (MCP) trzeba i tak sprawdzić na podstawie składu gazu, podobnie jak ciśnienie zasilania, dopuszczenia palnika i wymagania lokalnych przepisów.

Ciepło spalania i wartość opałowa

Ciepło spalania (górne, HHV) obejmuje ciepło wydzielone przy skraplaniu pary wodnej ze spalin, a wartość opałowa (dolna, LHV) go nie obejmuje. Dla gazu ziemnego wartość opałowa to mniej więcej 90% ciepła spalania.

Japońskie dane o dostawach gazu są górne, europejskie moce urządzeń zwykle podaje się w odniesieniu do wartości opałowej, a w polskich rozliczeniach stosuje się ciepło spalania. Jeśli japońska karta katalogowa podaje zużycie gazu w kW, zapytaj, na jakiej podstawie, zanim porównasz je z lokalną ofertą lub dokumentem do zgłoszenia.

Grupy gazu w Japonii, w Polsce i w PN-EN 437

Nie ma oficjalnej tabeli przejścia między japońskimi grupami gazu a rodzinami gazów z PN-EN 437 (to norma europejska o tym samym numerze co EN 437). Poniższe zestawienie pokazuje tylko to, co da się porównać po ujednoliceniu warunków odniesienia.

W Polsce sieciowy gaz ziemny dzieli się na grupy: wysokometanowy E (dawniej GZ-50) i zaazotowane Lw oraz Ls. Dla gazu E przepisy o systemie gazowym podają zakres liczby Wobbego 45,0–54,0 MJ/m³ (publikacja INiG z 2012 r., warunki 25°C/0°C), a operator przesyłu (Gaz-System) wymaga w sieci przesyłowej 45,0–56,9 MJ/m³ i górnego ciepła spalania co najmniej 38,0 MJ/m³. Urządzenia na gaz E mają według typowego oznaczenia „PL E – G20 – 20 mbar”, czyli ciśnienie nominalne 2,0 kPa.

Rys. 8. Japońskie grupy gazu i rodziny gazów wg PN-EN 437

Nakładanie się zakresów liczby Wobbego nie oznacza, że oznaczenia są równoważne. Dopuszczenie urządzeń w każdym regionie opiera się na własnych gazach probierczych i kryteriach.

Kraj / grupa	Podstawa	Najbliższa rodzina wg PN-EN 437 (gaz suchy, 15°C, 1013,25 mbar)	Uwagi
Japonia: 13A	WI 52,7–57,8 MJ/m³ w 0°C (ok. 50,0–54,8 w 15°C); MCP 35–47	Druga rodzina (gaz ziemny), WI 39,1–54,7 MJ/m³; grupa H ok. 45,7–54,7 MJ/m³	13A leży w górnej części zakresu grupy H. Jej maksimum jest nieco powyżej górnej granicy drugiej rodziny, a MCP nie ma odpowiednika w EN.
Japonia: 12A	Niższy zakres liczby Wobbego niż 13A	Druga rodzina	Zakres nie jest tu podany; zapytaj dostawcę o granice.
Polska: gaz E	WI 45,0–54,0 MJ/m³ (rozdzielczy), 45,0–56,9 MJ/m³ (przesyłowy); objętość w 0°C, spalanie w 25°C; ciśnienie nominalne 20 mbar	Druga rodzina, grupa H; gaz probierczy G20	Zakres E jest szerszy i sięga niżej niż 13A, więc część polskiego gazu E leży poniżej dolnej granicy 13A (patrz przykład wyżej).
Japonia: LPG	LP gas (często zwany w Japonii gazem propanowym); wlot palnika domowego 2,0–3,3 kPa	Trzecia rodzina (LPG), WI 72,9–87,3 MJ/m³; grupy B/P, P, B	Gazy probiercze: G31 (propan, WI ok. 76,8 MJ/m³) i G30 (butan, ok. 87,3 MJ/m³). Sprawdź, na jaką mieszaninę propanu i butanu ustawiono urządzenie.

Granice grup z PN-EN 437 pochodzą z wtórnych źródeł powtarzających treść normy. Przed użyciem sprawdź aktualne wydanie normy. Ciśnienie zasilania polskich urządzeń na gaz płynny podano w krajowym zestawieniu jako 45 mbar (propan), czyli powyżej japońskiego zakresu 2,0–3,3 kPa. Zawsze sprawdzaj tabliczkę i deklarację zgodności urządzenia.

Dla porównania: czysty metan (gaz probierczy G20 wg PN-EN 437) ma liczbę Wobbego około 50,7 MJ/m³ w 15°C. W japońskiej podstawie 0°C to około 53,5 MJ/m³, czyli w zakresie 13A, co zgadza się z tym, że 13A jest grupą gazu ziemnego.

Od zapotrzebowania na ciepło do przepływu gazu

Aby porównać zużycie paliwa, zacznij od ciepła użytecznego, które urządzenie ma oddać. Weźmy przykład z podręcznika: moc użyteczna 1000 kW i sprawność 90% w odniesieniu do górnego ciepła spalania.

Jedna godzina pracy przy 1000 kW to 3600 MJ ciepła użytecznego, więc moc dostarczana w paliwie wynosi 3600 ÷ 0,90 = 4000 MJ/h. Przy gazie o górnym cieple spalania 45 MJ/m³ daje to 4000 ÷ 45 ≈ 88,9 m³/h w japońskich warunkach odniesienia.

Jeśli górne ciepło spalania LPG przyjąć jako 50 MJ/kg, te same 4000 MJ/h wymaga 80 kg/h. Jedna liczba to objętość gazu, a druga masa, więc 88,9 i 80 nic nie mówią o tym, które paliwo zużywa się „mniej”.

Ten sam palnik na gazie ziemnym E o ciepłe spalania 38,0 MJ/m³n (to dolna granica wymagana przez operatora przesyłu, a nie wartość typowa) potrzebowałby 4000 ÷ 38 ≈ 105,3 m³n/h. To około 18% więcej objętości niż przy gazie 45 MJ/m³, mimo że oddane ciepło jest takie samo.

Zwróć też uwagę na podstawę sprawności. Jeśli 90% podano w odniesieniu do wartości opałowej, moc w podstawie górnej wynosi około 4000 ÷ 0,9 ≈ 4440 MJ/h, czyli około 11% więcej gazu. Sprawność zmienia się też z paliwem i obciążeniem, więc sprawdź, czy dla obu paliw można założyć tę samą wartość.

Wreszcie, są to przepływy objętości normalnej. Nie używaj ich wprost jako rzeczywistego natężenia przepływu w przewodzie pod ciśnieniem. Przy doborze rurociągów i liczników przelicz je na rzeczywiste ciśnienie i temperaturę, a w razie potrzeby uwzględnij współczynnik ściśliwości.

Porównanie kosztów paliwa w tej samej podstawie

Nie ma ogólnej reguły, że gaz sieciowy (lub gaz ziemny z gazociągu) jest tańszy od LPG. Ceny zależą od dostawcy, umowy, wolumenu i tego, kto płaci za jakie urządzenia, więc porównuj koszt za ten sam okres i to samo ciepło użyteczne.

• Podziel każdą cenę za objętość lub masę przez ciepło spalania, aby otrzymać cenę za 1 MJ (lub kWh) paliwa, a potem uwzględnij sprawność, by uzyskać cenę za 1 MJ ciepła użytecznego.
• Dodaj opłaty stałe, urządzenia odbiorcze, źródło ciepła parownika, utrzymanie ruchu i ustawowe przeglądy lub odbiory.
• Porównuj przyłącze gazociągowe i zbiornik na terenie zakładu w tym samym zakresie oferty.
• Podaj dostawcom szczytowe zapotrzebowanie godzinowe i zmienność obciążenia, a nie tylko zużycie roczne, i sprawdź zakres regulacji, którego wymaga układ spalania, razem ze sterowaniem stosunku paliwo–powietrze.

Wyższa cena za m³ dla LPG sama w sobie nie czyni go droższym, ponieważ pary LPG niosą znacznie więcej ciepła na m³.

Po zmianie paliwa: spalanie i spaliny

W odróżnieniu od oleju paliwa gazowe nie wymagają rozpylania; spalają się po zmieszaniu z powietrzem. Mimo to zmiana paliwa wpływa na spalanie i obsługę spalin na kilka sposobów.

• Nadmiar powietrza: mniej powietrza zmniejsza stratę kominową, ale zbyt mało pogarsza spalanie. Utrzymuj współczynnik nadmiaru powietrza i stężenie O₂ w spalinach w zakresie właściwym dla paliwa i palnika.
• NOx i spalanie niezupełne: wpływają na nie mieszanie i obciążenie. Porównując odczyty NOx przed zmianą i po niej, przelicz je na to samo odniesienie O₂.
• CO₂: LNG, LPG i gaz sieciowy zawierają węgiel. Porównuj redukcję emisji dla tego samego ciepła użytecznego i tego samego zakresu emisji.
• Skraplanie: gaz zawiera mało siarki, ale spalin nie można chłodzić bez ograniczeń. Poniżej punktu rosy skropliny stykają się z materiałami i wymagają odprowadzenia oraz neutralizacji, a jakość paliwa też trzeba sprawdzić. Odzysk ciepła z kondensacją ma inne warunki projektowe niż odzysk ciepła jawnego, więc oceniaj ekonomizer razem z temperaturą spalin, parametrami wody zasilającej i ochroną przed korozją.
• Objętość spalin: liczba zależy od tego, czy wlicza się parę wodną. Rozróżniaj spaliny suche i wilgotne.

Lista kontrolna: czy to japońskie urządzenie zadziała na Twoim gazie?

Przejdź przez te punkty, zanim poprosisz o ofertę, podpiszesz zamówienie lub zaplanujesz rozruch.

• Grupa gazu na tabliczce: 13A, 12A albo LPG, a także czy jest to model na jeden rodzaj gazu, czy z fabryczną opcją na inne gazy.
• Dane Twojego gazu: górne ciepło spalania, gęstość względna i skład od dostawcy, z podaną temperaturą i ciśnieniem odniesienia (w Polsce także temperaturą spalania).
• Ta sama podstawa: liczba Wobbego i ciepło spalania przeliczone na jedne warunki odniesienia oraz na podstawę górną albo dolną, zanim cokolwiek porównasz.
• Prędkość spalania: czy producent ocenił skład Twojego gazu, ponieważ japoński wskaźnik MCP nie ma bezpośredniego odpowiednika w Europie.
• Ciśnienie zasilania: zakres ciśnienia wlotowego z tabliczki (przy gazie sieciowym 13A do użytku domowego 1,0–2,5 kPa) w porównaniu z ciśnieniem dostępnym w Twoim przyłączu przy szczytowym przepływie. Dla gazu E w Polsce nominalnie jest to 20 mbar.
• Moc cieplna i przepływ: znamionowe zużycie gazu, jego podstawa (górna lub dolna) i wynikający stąd przepływ w Twoich jednostkach (m³n/h, kWh/h lub kg/h).
• Zgodność i dopuszczenia: jakie oznakowanie i deklaracje (w UE m.in. wymagania rozporządzenia (UE) 2016/426 o urządzeniach spalających paliwa gazowe) są potrzebne w miejscu instalacji oraz czy japońskie urządzenie je posiada.
• Kto decyduje: o zmianie rodzaju gazu, dysz lub ustawień decydują producent oraz osoba z odpowiednimi uprawnieniami gazowymi, w uzgodnieniu ze służbą BHP. Nie zmieniaj tych elementów na własną rękę.

Pytania do japońskiego producenta

Wyślij je wcześnie, razem z kartą jakości gazu od dostawcy. Pisemne odpowiedzi przydadzą się także przy lokalnych odbiorach i zgłoszeniach.

• Na jaką grupę lub rodzaj gazu ten model jest zaprojektowany i nastawiony? Czy dostępne są inne rodzaje gazu jako opcja fabryczna?
• Czy palnik oceniono na naszym gazie (skład w załączeniu)? Na jakiej podstawie potwierdzacie zgodność: liczba Wobbego, MCP czy próba spalania?
• Jakiego zakresu ciśnienia wlotowego wymaga urządzenie i przy jakim przepływie?
• Czy znamionowe zużycie gazu (kW) podano w odniesieniu do ciepła spalania, czy wartości opałowej, i w jakich warunkach odniesienia?
• Jeśli potrzebna jest przebudowa, które części się zmieniają (dysze, kryzy, zawór gazowy, sterowanie) i kto jest uprawniony do jej wykonania i do ponownej regulacji spalania?
• Jakie certyfikaty lub sprawozdania z badań posiada palnik i czy któreś obowiązują w Polsce lub w UE?
• Czy gwarancja pozostaje ważna, gdy urządzenie pracuje na naszym gazie?

Wzór zapytania (po angielsku)

Wzór jest po angielsku, bo w tym języku najłatwiej porozumieć się z japońskim działem handlowym lub technicznym. Dostosuj go do swojego projektu; krótkie, numerowane pytania łatwiej przetłumaczyć i odpowiedzieć.

Wzór: zapytanie o zgodność z gazem

Subject: Gas compatibility check for [model number], [project name] Dear [Name], We are considering your [boiler / burner / water heater], model [model number], for our plant in Poland. The nameplate and catalog list the gas type as 13A. Our site is supplied with [natural gas from the grid, group E / regasified LNG]. The supplier's analysis sheet is attached. Gross heating value: [value] [MJ/m³ or kWh/m³] at [reference temperature and pressure, e.g. 0°C volume, 25°C combustion] Specific gravity (air = 1): [value] Available supply pressure at the equipment inlet: [value] kPa Could you please confirm the following? 1. Can this model operate on our gas as delivered, or does it require a different specification? 2. If changes are needed, which parts and settings change, and who should carry out the work? 3. The required inlet pressure range at full load. 4. Whether the rated gas consumption is on a gross or net heating value basis. 5. The certifications or test reports available for this burner, including conformity with EU Regulation 2016/426 if applicable. Best regards, [Your name] [Company]

Ograniczenia tego artykułu

• Dane 13A pochodzą z opublikowanych warunków dostaw jednego przedsiębiorstwa. Granice liczby Wobbego i MCP są ustalone dla grupy gazu, ale ciepło spalania i ciśnienie mogą się różnić między przedsiębiorstwami.
• Przeliczenia opierają się na przybliżeniu gazem doskonałym. Wartości umowne i rozliczeniowe wyznacza się według PN-EN ISO 6976 lub metody dostawcy.
• Zakresy PN-EN 437 pochodzą ze źródeł wtórnych. Polskie wartości dla gazu E pochodzą z publikacji branżowej i ze strony operatora przesyłu; sprawdź aktualne brzmienie przepisów i taryfę swojego dostawcy.
• Pokrywanie się zakresów liczby Wobbego to tylko pierwsze sito. Dopuszczenie palnika do innego gazu jest decyzją producenta, a instalacja musi spełniać lokalne przepisy.
• Podane ciśnienia zasilania dotyczą zasilania na poziomie gospodarstw domowych. Japońskie palniki przemysłowe często pracują przy innych ciśnieniach uzgodnionych z dostawcą.

FAQ

Co to jest gaz 13A?

13A to japońska grupa gazu sieciowego, opartego na gazie ziemnym, stosowana m.in. przez dużych dostawców, takich jak Tokyo Gas. Określa ją liczba Wobbego 52,7–57,8 MJ/m³ (górna, 0°C i 101,325 kPa) oraz wskaźnik prędkości spalania (MCP) 35–47, a nie stały skład.

Czy 13A to to samo co gaz ziemny?

13A opiera się na gazie ziemnym, ale jest zakresem specyfikacji, a nie samym gazem. Lokalny gaz ziemny może się w nim mieścić albo nie, zależnie od liczby Wobbego w japońskiej podstawie, prędkości spalania i ciśnienia. Polski gaz grupy E ma szerszy zakres liczby Wobbego niż 13A.

Jak obliczyć liczbę Wobbego?

Podziel górne ciepło spalania na jednostkę objętości przez pierwiastek z gęstości względnej gazu względem powietrza. Na przykład 45 MJ/m³ ÷ √0,64 = 56,25 MJ/m³. Ciepło spalania i gęstość względna muszą dotyczyć tych samych warunków odniesienia.

Czy LNG i gaz sieciowy to to samo?

Nie. LNG to gaz ziemny w postaci cieczy, a gaz sieciowy to nazwa gazu dostarczanego gazociągiem. W Japonii przedsiębiorstwa odparowują LNG, korygują jego ciepło spalania i dodają nawaniacz, aby otrzymać gaz sieciowy.

Czy przy tej samej liczbie Wobbego można zamienić paliwo?

Nie na podstawie samej liczby Wobbego. Prędkość spalania, ciśnienie zasilania, rodzaj gazu i specyfikacja urządzenia wpływają na bezpieczne spalanie. Każdą zmianę paliwa potwierdza producent, a wykonuje osoba z odpowiednimi uprawnieniami.

Źródła

• Granice grupy gazu 13A (WI 52,7–57,8, MCP 35–47), wzór liczby Wobbego, podstawa ciepła spalania i ciśnienie zasilania: Saibu Gas Kumamoto, ogólne warunki dostaw gazu (po japońsku)
• Standardowe ciepło spalania 13A, warunki odniesienia, przykładowy skład i ciśnienie zasilania: Tokyo Gas Network, rodzaje gazu sieciowego, ciepło spalania, ciśnienie i skład (po japońsku)
• Podstawa standardowego ciepła spalania (górne, 0°C, 101,325 kPa): Tokyo Gas FAQ (po japońsku)
• Znaczenie liczby i litery w nazwie grupy gazu: Tokai Gas FAQ (po japońsku)
• Gaz sieciowy a LP gas: The Japan Gas Association (po japońsku)
• Produkcja gazu sieciowego z LNG: The Japan Gas Association (po japońsku)
• Źródła LPG: Japan LP Gas Association (po japońsku)
• Właściwości LPG i naturalne odparowanie: Japan LP Gas Association (po japońsku)
• Właściwości i dostawy LPG: LP Gas Safety Committee, Q&A (po japońsku)
• Ciśnienie LP gas na wlocie palnika (2,0–3,3 kPa do użytku domowego): Prefektura Saitama, wzór dotyczący norm technicznych LP gas (po japońsku)
• Zasilanie satelitarne LNG: Daigas G&P Solution (po japońsku); Daigas Energy (po japońsku)
• Wymagania jakościowe dla gazu E w sieci przesyłowej (liczba Wobbego 45,0–56,9 MJ/m³, ciepło spalania min. 38,0 MJ/m³): GAZ-SYSTEM, Jakość paliwa gazowego KSP
• Wymagania prawne dotyczące jakości gazów w Polsce (WI 45,0–54,0 MJ/m³, warunki odniesienia 25°C/0°C): Nafta-Gaz, czerwiec 2012, INiG
• Oznaczenia urządzeń gazowych i ciśnienia nominalne w Polsce: e-budownictwo.pl, Oznaczenie urządzeń gazowych
• Rozporządzenie (UE) 2016/426 o urządzeniach spalających paliwa gazowe: EUR-Lex, streszczenie
• Zakresy liczby Wobbego rodzin gazów wg EN 437 i warunki odniesienia: Certifico, klasyfikacja gazów i liczba Wobbego (po włosku)
• Zakres grupy H (odtworzenie tabeli z EN 437): National Aviation University, Ukraina (dokument z tabelą klasyfikacji)
• Liczba Wobbego i ciepło spalania G20, G30, G31 w 15°C: Kiwa, Useful Gas Information Leaflet
• Moc cieplna w odniesieniu do wartości opałowej w EN 26: GlobalSpec, streszczenie NEN-EN 26
• Odzysk ciepła utajonego i korozja w kotłach kondensacyjnych: Ministerstwo Środowiska Japonii, SHIFT (po japońsku)
• Współczynnik nadmiaru powietrza według paliwa i urządzenia: Ministerstwo Środowiska Japonii (po japońsku)