⛽ Ciepło spalania, wartość opałowa, gęstość, gęstość względna i liczby Wobbego gazu ziemnego i innych paliw gazowych — obliczanie ze składu w ułamkach molowych; PN-EN ISO 6976:2016-11

Petrochemia PN-EN ISO 6976

Przegląd

CO TA NORMA OPISUJE. Zakres z karty PKN PN-EN ISO 6976:2016-11 (wersja polska), część zasadnicza w całości: „W niniejszym dokumencie podano metody obliczania wartości opałowej, ciepła spalania, gęstości, gęstości względnej, górnej liczby Wobbego i dolnej liczby Wobbego gazów ziemnych, substytutów gazu ziemnego i innych paliw gazowych, gdy znany jest skład gazu wyrażony w ułamkach molowych. Metody te podają sposoby obliczania właściwości mieszanin gazowych w powszechnie stosowanych warunkach odniesienia. Ułamki molowe z definicji sumują się do jedności. Wytyczne dotyczące spełnienia tego wymagania za pomocą analizy chromatograficznej są dostępne w ISO 6974-1 i ISO 6974-2. Metody obliczania wymagają wartości różnych właściwości fizycznych czystych składników; te wartości, razem z powiązanymi niepewnościami, są podane w tablicach a ich źródła są zidentyfikowane. Podane są metody szacowania niepewności standardowych obliczanych właściwości. Metody obliczania wartości właściwości na podstawie składu wyrażonego w ułamkach molowych, masowych lub objętościowych stosuje się do dowolnego gazu ziemnego, substytutu gazu ziemnego lub innego paliwa palnego, które zwykle jest w fazie gazowej, z tym wyjątkiem, że dla właściwości na podstawie składu wyrażonego w ułamkach objętościowych metoda jest ograniczona do mieszanin, dla których współczynnik ściśliwości w warunkach odniesienia jest większy od 0,9. Przykładowe obliczenia dla zalecanych metod obliczania podano w Załączniku D.” Dalej karta przytacza uwagi 1–5 z zakresu normy: synonimy terminów (np. „heating value” to „calorific value”, „Wobbe number” to „Wobbe index”), brak jawnych granic składu (pośrednią granicę wyznacza warunek współczynnika ściśliwości większego od 0,9), obliczanie zwykle dla gazu suchego z osobnym uwzględnieniem pary wodnej (ISO/TR 29922), dołączanie izomerów węglowodorów o liczbie atomów węgla 7 i większej do izomeru „n-” oraz pseudoskładniki (np. grupy C6+ albo C7+, a także „spectator water” i niepalny siarkowodór, którym przypisuje się entalpię spalania równą zeru). Treść metody czytamy we fragmencie próbnym ISO 6976:2016 od okładki do punktu 8.1, ze spisem treści.

WEDŁUG TEKSTU ISO 6976:2016 (przedmowa, wprowadzenie, rozdziały 1–8.1). Normę przygotował ISO/TC 193 „Natural gas”, podkomitet SC 1 „Analysis of natural gas”; wydanie trzecie (2016-08-15) zastąpiło drugie (ISO 6976:1995). Wprowadzenie: przy przekazywaniu gazu między stronami potrzebne są zarówno ilość, jak i jakość gazu; wartości obliczone według wydania 2016 różnią się od obliczonych według wydania 1995 tylko bardzo niewiele, ale wdrożenie kosztuje (trzeba zaktualizować oprogramowanie przyrządów), nieco zmienia zapisywaną i fakturowaną energię, a wdrożone bezkrytycznie — np. na wejściu do systemu przesyłowego, ale nie na wyjściu — może spowodować kosztowną nierównowagę rozliczeń; trzeba też uwzględnić zobowiązania handlowe, umowne, regulacyjne i prawne, dlatego może być właściwe przeprowadzenie oceny skutków i uzgodnienie terminu wdrożenia. Powołania (2): ISO 6974-1 i ISO 6974-2 (skład i jego niepewność z chromatografii gazowej) oraz ISO 14912:2003 (przeliczanie danych o składzie mieszanin). Definicje (3): ciepło spalania — ciepło całkowitego spalania określonej ilości gazu w tlenie przy stałym ciśnieniu p1, po sprowadzeniu wszystkich produktów do temperatury t1 substratów, z wodą skroploną; wartość opałowa — to samo, ale ze wszystkimi produktami w stanie gazowym; gęstość względna — gęstość gazu podzielona przez gęstość suchego powietrza o składzie odniesienia w tych samych warunkach (jako idealna albo rzeczywista); górna i dolna liczba Wobbego — ciepło spalania albo wartość opałowa w ujęciu objętościowym podzielone przez pierwiastek z gęstości względnej, przy czym sama „liczba Wobbego” oznacza zwyczajowo górną; współczynnik ściśliwości — objętość rzeczywista podzielona przez objętość obliczoną z równania gazu doskonałego; warunki odniesienia spalania (t1, p1) i pomiaru objętości (t2, p2) nie muszą być takie same, a na świecie używa się wielu ich zestawów; 15,55 °C oznacza 60 °F, a 101,325 kPa przyjmuje się za równe 14,696 psi. Zasady (5): ciepło spalania mieszaniny w ujęciu molowym to suma tablicowych wartości gazu doskonałego dla poszczególnych składników ważonych ich ułamkami molowymi; z niej oblicza się wartość opałową oraz wartości w ujęciu masowym i objętościowym; gęstość i gęstość względną — ze średniej masy molowej ważonej ułamkami molowymi; dla gazu rzeczywistego stosuje się poprawkę objętościową (współczynnik ściśliwości), a poprawkę entalpową uznano za pomijalnie małą (ISO/TR 29922), więc wartości dla gazu rzeczywistego w ujęciu molowym i masowym przyjmuje się równe wartościom dla gazu doskonałego; niepewności liczy się według GUM, z uwzględnieniem korelacji między ułamkami molowymi i między masami molowymi składników (wzory w załączniku B); tablice danych są w rozdziale 12, dane pomocnicze w załączniku A, przykłady w załączniku D. Entalpie spalania (6.1) podano dla temperatur t1 = 25 °C, 20 °C, 15,55 °C (60 °F), 15 °C (59 °F) i 0 °C. Współczynnik ściśliwości (6.2), potrzebny dla wszystkich wartości w ujęciu objętościowym oraz dla gęstości, gęstości względnej i liczby Wobbego, liczy się wzorem (1) z czynnikami sumacyjnymi z tablicy 2, ważnym dla 90 < p2/kPa < 110 przy p0 = 101,325 kPa; tym samym wzorem nie uzyska się akceptowalnych wartości dla czystego wodoru, helu i neonu (Z > 1) ani dla składników, które w warunkach pomiaru nie są gazami. Wzory (7.1–8.1): ciepło spalania w ujęciu molowym (Hc)G = Σ xj·[(Hc)G°]j; wartość opałowa (Hc)N = (Hc)G − Σ xj·(bj/2)·L°(t1), gdzie bj to liczba atomów wodoru w cząsteczce składnika, a L°(t1) — standardowa entalpia parowania wody; ciepło spalania w ujęciu masowym — wartość molowa podzielona przez masę molową mieszaniny M = Σ xj·Mj.

STATUS (stan na 08.10.2026). Karty PKN PN-EN ISO 6976:2016-11 — wersja polska (publikacja 03-06-2019, 64 strony) i wersja angielska (publikacja 08-11-2016, 70 stron), obie bez etykiety wycofania: tytuł „Gaz ziemny -- Obliczanie wartości kalorycznych, gęstości, gęstości względnej i liczby Wobbego na podstawie składu”, grupa cenowa V, Sektor Maszyn i Inżynierii, KT 277/PK 1 Pomiarów i Oceny Jakości Paliw Gazowych, „Wprowadza: EN ISO 6976:2016 [IDT], ISO 6976:2016 [IDT]”, „Zastępuje: PN-EN ISO 6976:2008 - wersja polska”, ICS 75.060. PN-EN ISO 6976:2008 (wersja polska, publikacja 28-01-2008), która wprowadzała EN ISO 6976:2005, czyli ISO 6976:1995 z poprawkami Cor 1:1997, Cor 2:1997 i Cor 3:1999, ma etykietę „Wycofana i zastąpiona przez PN-EN ISO 6976:2016-11 - wersja angielska” i datę wycofania 08-11-2016. Wyszukiwarka PKN, hasło „ISO 6976” (08.10.2026): 6 pozycji, wszystkie z tym numerem; aktualne są tylko dwie wersje wydania 2016, wycofane — PN-ISO 6976:2003, PN-EN ISO 6976:2008 i obie wersje PN-EN ISO 6976:2005. Katalog evs.ee: ISO 6976:2016 obowiązuje od 04.08.2016, w historii ISO 6976:1995 z poprawkami.

ILE LABORATORIÓW I W JAKIEJ POSTACI (kopia bazy zakresów akredytacji i aktualne dokumenty PCA, odczyt 08.10.2026). W kopii bazy numer stoi w 27 rekordach u 9 laboratoriów; w aktualnych dokumentach PCA (wydania od 02.12.2024 do 01.10.2026) występuje 24 razy u tych samych laboratoriów; żadna z tych pozycji nie jest zawieszona (zawieszenie części zakresu AB 484 od 30.07.2026 ich nie obejmuje). Postaci: „PN-EN ISO 6976:2016-11” — 8 laboratoriów (AB 081, AB 278, AB 300, AB 484, AB 511, AB 1220, AB 1228, AB 1780); AB 041 — „PN-EN ISO 6976:2008”, czyli wydanie wycofane, oparte na ISO 6976:1995, w jednej pozycji i „PN-EN ISO 6976” bez roku w dwóch. Zakładka „Laboratoria” (hasło „PN-EN ISO 6976”) pokazuje 8 laboratoriów i 22 rekordy; nie pokazuje AB 1220, u którego zapis w bazie zaczyna się od numeru procedury własnej „PB/02 wyd. 17 z 01.07.2024” (w dokumencie PCA ta procedura dotyczy oznaczania składu, a norma — ciepła spalania i wartości opałowej). Hasło nie wciąga norm o innym numerze.

CO BADAJĄ LABORATORIA (dokumenty PCA). Wszystkie wielkości są „z obliczeń”, na podstawie składu: wartość opałowa — wszystkie laboratoria; ciepło spalania — wszystkie poza AB 484; gęstość — AB 041, AB 081, AB 278, AB 300, AB 484, AB 511, AB 1228; gęstość względna — AB 041, AB 278, AB 300, AB 511, AB 1228, AB 1780; liczba Wobbego — AB 041, AB 278 i AB 1228 (górna i dolna), AB 300, AB 511, AB 1780. Przedmiot: gaz ziemny (AB 041, AB 278, AB 484, AB 511, AB 1220, AB 1228, AB 1780), mieszaniny gazowe (AB 041, AB 278, AB 1228), gaz rafineryjny i biogaz (AB 041), gaz koksowniczy (AB 081, AB 300, AB 1220), gaz nadmiarowy, energetyczny i kopalniany oraz biogaz (AB 300), gazy z procesów technologicznych — pooksydacyjne i węglowodorowe — oraz gaz opałowy (AB 484), gaz konwertorowy, wielkopiecowy i mieszankowy (AB 1220). Skład gazu laboratoria oznaczają chromatografią gazową (detektory TCD i FID) według innych dokumentów — np. PN-EN ISO 6974-1 (AB 511), PN-EN 27941 i ASTM D 1946 (AB 484) albo procedur własnych.

GDZIE ŁATWO O WYNIK POZORNIE POPRAWNY. Pierwsze — warunki odniesienia: wartość bez podanej temperatury spalania t1 oraz temperatury i ciśnienia pomiaru objętości t2, p2 jest niejednoznaczna; norma podaje tablice dla pięciu temperatur spalania, a warunki pomiaru objętości nie muszą być takie same jak warunki spalania. Drugie — ujęcie objętościowe: wartości na metr sześcienny, gęstość, gęstość względna i liczby Wobbego wymagają poprawki na współczynnik ściśliwości; ujęcie objętościowe jest ograniczone do mieszanin o współczynniku ściśliwości większym niż 0,9 w warunkach odniesienia, a wzór (1) obowiązuje dla ciśnień 90–110 kPa. Opis zakresu na karcie PKN mówi w tym miejscu o „składzie wyrażonym w ułamkach objętościowych”, a tekst ISO 6976:2016 — o właściwościach w ujęciu objętościowym („properties on the volume basis”); skład wejściowy jest zawsze w ułamkach molowych. Trzecie — gaz suchy: zwykle liczy się właściwości gazu suchego, a wpływ pary wodnej uwzględnia osobno (uwaga 3, ISO/TR 29922). Czwarte — skład: ułamki molowe z definicji sumują się do jedności (wytyczne w ISO 6974-1 i ISO 6974-2), pseudoskładniki takie jak C6+ czy C7+ ustala sam użytkownik tak, by odpowiadały zastosowaniu, a niepewność składu przechodzi do niepewności wyniku (rozdział 11). Piąte — wydanie: AB 041 powołuje w jednej pozycji PN-EN ISO 6976:2008, czyli ISO 6976:1995; według wprowadzenia do wydania 2016 wyniki różnią się niewiele, ale zmiana dotyka rozliczeń energii i wymaga uzgodnionego wdrożenia. Szóste — gazy przemysłowe: zakres obejmuje „inne paliwa gazowe” o znanym składzie i nie ustala jawnych granic składu (uwaga 2), więc gaz koksowniczy, wielkopiecowy czy konwertorowy mieszczą się w tym sformułowaniu; czy tablice normy obejmują wszystkie ich składniki, z czytanego fragmentu nie wynika.

CZEGO NIE PODAJEMY. Nie mamy punktów 8.2–12 ani załączników: wzorów dla wartości opałowej w ujęciu masowym, dla ujęcia objętościowego, gęstości, gęstości względnej i liczb Wobbego (rozdziały 9–10), metod szacowania niepewności — analitycznej, ogólnej i awaryjnej (rozdział 11), tablic danych czystych składników (rozdział 12), stałych pomocniczych, wzorów niepewności i przykładów obliczeń (załączniki A–D). Wartości liczbowych z tablic NIE PODAJEMY.

Zasada metody

Ze składu gazu w ułamkach molowych (zwykle z analizy chromatograficznej) oblicza się ciepło spalania mieszaniny jako sumę tablicowych wartości czystych składników ważonych ich ułamkami molowymi, a z niego wartość opałową, wartości w ujęciu masowym i objętościowym, gęstość, gęstość względną oraz górną i dolną liczbę Wobbego, w wybranych warunkach odniesienia; dla ujęcia objętościowego stosuje się współczynnik ściśliwości mieszaniny (ISO 6976:2016, rozdziały 5–8). Norma podaje też metody szacowania niepewności wyników według GUM. Sama norma niczego nie mierzy — liczy z wyniku analizy składu.

Zastosowania

• Gaz ziemny — ciepło spalania, wartość opałowa, gęstość i liczby Wobbego z obliczeń; w aktualnych zakresach akredytacji 9 laboratoriów
• Biogaz, gaz rafineryjny i mieszaniny gazowe (AB 041)
• Gazy przemysłowe — koksowniczy, wielkopiecowy, konwertorowy, mieszankowy, nadmiarowy, kopalniany i gazy procesowe (AB 081, AB 300, AB 484, AB 1220)
• Rozliczanie energii przekazywanego gazu — wartości razem z niepewnością, w uzgodnionych warunkach odniesienia

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN ISO 6976:2016-11 (wersja polska i wersja angielska; wprowadza EN ISO 6976:2016 [IDT] i ISO 6976:2016 [IDT])

Tytuł (PL)

Gaz ziemny — Obliczanie wartości kalorycznych, gęstości, gęstości względnej i liczby Wobbego na podstawie składu

Title (EN)

Natural gas — Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe indices from composition

Procedura krok po kroku

1. Skład gazu

   Ustalić skład w ułamkach molowych, sumujących się do jedności (zwykle chromatografią gazową; wytyczne w ISO 6974-1 i ISO 6974-2); pseudoskładniki, np. C6+, zdefiniować odpowiednio do zastosowania (zakres, uwagi 4–5).

2. Warunki odniesienia

   Ustalić temperaturę spalania t1 (25, 20, 15,55, 15 albo 0 °C) oraz temperaturę i ciśnienie pomiaru objętości t2, p2 (3.11–3.12, 6.1).

3. Wartości w ujęciu molowym

   Ciepło spalania mieszaniny = Σ xj·[(Hc)G°]j; wartość opałowa = ciepło spalania − Σ xj·(bj/2)·L°(t1) (7.1–7.2).

4. Ujęcie masowe i objętościowe

   Masowe: podzielić przez masę molową mieszaniny M = Σ xj·Mj (8.1); objętościowe, gęstość, gęstość względna i liczby Wobbego — z poprawką na współczynnik ściśliwości według wzoru (1), tylko gdy Z > 0,9 (6.2); wzorów z rozdziałów 9–10 NIE PODAJEMY.

5. Niepewność

   Oszacować niepewność według rozdziału 11 i załącznika B, z uwzględnieniem korelacji między ułamkami molowymi (rozdział 5); wzorów NIE PODAJEMY.

6. Wynik

   Podać wartości razem z warunkami odniesienia i wydaniem normy; zasad wyrażania wyników (11.5) NIE PODAJEMY.

Wymagany sprzęt i aparatura

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Sama metoda jest obliczeniowa; zagrożenia dotyczą pobierania i analizy próbek gazów palnych — według dokumentów i instrukcji dla tych czynności
• UWAGA MERYTORYCZNA: wynik bez warunków odniesienia jest niejednoznaczny; ujęcie objętościowe tylko dla mieszanin z Z > 0,9; zmiana wydania z 1995 na 2016 zmienia wyniki niewiele, ale wpływa na rozliczenia energii

Najczęstsze pytania