Горючие газы, используемые в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 13Следующая ⇒

Горючие газы разделяют по их происхождению на природные (естественные) и искусственные - вырабатываемые из твердого или жидкого топлива или являющиеся отходом производства (доменный и коксовый газы). В наших условиях искусственные газы применяются редко, и поэтому далее будут рассматриваться вопросы газоснабжения только с применением природного газа.

Существуют два способа снабжения потребителей природным газом: непосредственный - по газопроводам и снабжение сжиженным газом, поставляемым потребителям в специальных баллонах.

Природные газы добывают из недр земли. Они представляют собой смесь различных углеводородов и делятся на три группы:

1) добываемые из чисто газовых месторождений - сухие и состоящие в основном из метана;

2) попутные, выделяющиеся из скважин нефтяных месторождений - жирные и содержащие помимо метана большое количество более тяжелых углеводородов;

3) добываемые из конденсатных месторождений и являющиеся смесью сухого газа и паров конденсата - бензина, лигроина и др.

Природные газы перед поступлением в магистральные газопроводы очищают на специальных заводах от содержащихся в них примесей. Присутствие влаги в газе приводит к образованию кристаллогидратов (СН4·7Н₂O), которые могут полностью закупорить газопровод, а также вызывает значительные затруднения при транспортировке его по газопроводам. В зимний период наличие влаги приводит к образованию ледяных пробок; поэтому одним из основных этапов обработки газа является его осушка. Газ очищают также от сероводорода и углекислого газа, затем его одоризируют. На всем протяжении магистрального газопровода, на расстоянии примерно 150 км друг от друга, устанавливают компрессорные станции. С помощью компрессоров газ сжимается примерно до 75 кгс/см², чем и обеспечивается его последующее движение по газопроводу.

В результате неравномерности расхода газа по дням и месяцам года возникает необходимость в его временном хранении. С этой целью устраивают подземные хранилища в водоносных пластах почвы или используют выработанные газовые и нефтяные месторождения.

Сжижение газа производится на газобензиновых заводах, откуда он в железнодорожных цистернах поступает на газораздаточные станции. Здесь сжиженным газом наполняют баллоны и автоцистерны. Газ в баллонах доставляют непосредственно потребителям. Из автоцистерн заполняют сжиженным газом резервуарные установки промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей.

Для коммунально-бытового потребления используют газы углеводородные, сжиженные, топливные марок СПБТЗ (смесь пропан-бутановая техническая зимняя); СПБТЛ (смесь пропан-бутановая техническая летняя); БТ (бутан технический).

В соответствии с требованиями ГОСТ 20448-80* к сжиженным газам предъявляются следующие требования:

суммарное объемное количество в газе пропана и бутана - не менее 75 %;
давление насыщенных паров при 45° С - не более 1,6 СПа;
содержание сероводорода и меркаптановой серы - не более 0,015%;
содержание свободной воды и щелочи не допускается;
пределы воспламеняемости в смеси с воздухом при температуре 15-20 °С, об. %: нижний -1,8, верхний - 9,5;
низшая теплота сгорания для пропана- 93,1 МДж/м³ , для бутана- 122 МДж/м³.
Жаропроизводительность, °С, метана равна 2043, пропана -2110, бутана-2118, водорода - 2 235.

Количество кислорода, необходимое для горения, составляет примерно 1 м³ на 21 МДж

теплотворной способности газа.

В связи с тем, что в воздухе около 21 % кислорода, для сжигания 1 м³ метана необходимо около 10 м³ воздуха, пропана - 24 м³ , бутана - 31 м³.

Температура воспламенения, °С, водорода - 510, метана - 650, бутана - 430, пропана - 500.

Нижний предел воспламеняемости, об. %: для водорода - 4, метана - 5, пропана - 2,3, бутана - 1,9; верхний для водорода - 74,2, метана - 15, пропана - 9,5, бутана - 8,5.

Плотность компонентов горючих газов приведена в табл. 1.

Таблица 1

Плотность горючих газов

Газ	Химическая формула	Плотность при t =0°С P =100 кПа (760 мм рт. ст.), кг/м³	Оносительная плотность по воздуху
Водород Оксид углерода Метан Пропан Бутан Кислород Углекислый газ	Н₂ СО СН₄ С₃Н₈ С₄Н₁₀ О₂ СО₂	0,09 1,25 0,72 2,01 2,7 1,43 !.53	0,07 0,97 0,55 1,55 2,01 1,11 1,53

Примечание. Плотность жидкой фазы пропана составляет 585 кг/м³ , бутана - 600 кг/м³ . Жидкая фаза пропана и бутана значительно легче воды, т. е. относительная плотность пропана по отношению к воде равна 0,585, а бутана - 0,6.

Для сравнения плотности газа с другими газами или средами применяется понятие относительная плотность. Это отношение плотности данного газа (вещества) к плотности стандартного вещества (воздуха, воды и др.) при определенных условиях (см. табл. 1).

При относительной плотности меньше единицы газы при утечках скапливаются, прежде всего в верхней зоне помещений, а газы с относительной плотностью более единицы (сжиженные) опускаются в каналы, подвалы и т. п. Плотность жидкой фазы с изменением давления практически не меняется. Жидкая фаза пропана и бутана имеет большой коэффициент объемного расширения, в среднем 0,003, что в 15 раз больше, чем у воды, поэтому при изменении температуры объем жидкой фазы газа значительно увеличивается. Изменение объема жидкости в зависимости от температуры вычисляется по формуле:

V_t₁= V_t₂(1+k∆t)

где k - коэффициент объемного расширения;

t1, t2 - начальная и конечная температуры газа; V_t₁, V_t₂- объемы жидкости при t1, t2.

Пример. Баллон объемом 50 л заполнен 45 л сжиженного газа при температуре 0°С. Что произойдет при нагревании баллона в помещении до 40°С?

Решение: V_t₄₀ = 45 (1 + 0,003•40) = 45 • 1,12 = 54 л.

Полученный объем превышает объем баллона. Поэтому произойдет его разрушение, что приведет к тяжелым последствиям.

Для предупреждения случаев, приведенных в примере, баллоны заполняются не более чем на 85 % объема, не допускается перегрев баллонов, а их наполнение производится при положительных температурах.

Степень изменения объема сжиженного газа при переходе из жидкого состояния в газообразное определяется по формуле

П = ρ_ж/ρ_газ ,

где ρ_ж/ρ_газ - плотности жидкой и газовой фаз (П = 585/2,01 = 290 -для пропана, П = 500/2,7 = 185 - для бутана).

Сжиженный газ по сравнению со сжатым обладает следующими преимуществами:

в баллонах одинаковой емкости сжиженного газа помещается примерно в 2 раза больше, чем сжатого;
сжиженный газ при сгорании выделяет теплоты в 3 раза больше, чем такое же объемное количество сжатого природного газа;
сжиженный газ хранят в резервуарах при давлении более чем в 10 раз меньшем по сравнению со сжатым, что снижает стоимость резервуаров и арматуры, упрощает конструкцию и повышает безопасность хранения.

По сравнению с природным газом сжиженный обладает рядом специфических свойств, требующих сложного оборудования для его хранения, транспортировки и использования. Основная особенность сжиженного газа состоит в том, что он хранится и транспортируется в жидком виде, а используется в газообразном.

При незначительном понижении температуры и повышении давления этот газ превращается в жидкость, а при температуре -40 -40°С и атмосферном давлении переходите газообразное состояние.

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 350; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!