Состав газов

Классификация горючих газов

ГАЗОСНАБЖЕНИЕ

Лекционный материал

по дисциплине ДС.04 – «Энергообеспечение предприятий автотранспорта»

Направление 190600 «Эксплуатация наземного транспорта»

Специальность 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство»

ОМСК-2007

Для газоснабжения городов и промышленных предприятий применяют раз­личные горючие газы, отличающиеся по проис­хождению, химическому со­ставу и физическим свойствам.

По происхождению горючие газы разделяются на есте­ственные, или природ­ные, и на искусственные, вырабатывае­мые из твердого и жидкого топлива.

Природные газы добывают из скважин чисто газовых месторождений или нефтяных месторождений попутно с неф­тью. Газы нефтяных месторождений называются попутными.

Газы чисто газовых месторождений в основном состоят из метана с неболь­шим содержанием тяжелых углеводородов. Они характеризуются постоянст­вом состава и теплотворности.

Попутные газы наряду с метаном содержат значительное количество тяже­лых углеводородов (пропан и бутан). Состав и теплотворность этих газов ко­леблются в широких пределах.

Искусственные газы вырабатывают на специальных газовых заводах -или получают как побочный продукт при сжигании уг­ля на металлургических за­водах, а также на заводах по пере­работке нефти.

Газы, вырабатываемые из каменного угля, у нас в стране для городского га­зоснабжения применяются в весьма ограни­ченных количествах, и удельный вес их все время уменьшается. В то же время растет производство и потреб­ление сжиженных углеводородных газов, полученных из попутных нефтяных га­зов на газобензиновых заводах и на нефтеперерабатывающих заводах при переработке нефти. Жидкие углеводородные газы, •используемые для город­ского газоснабжения, состоят в ос­новном из пропана и бутана.

Вид газа и его состав в значительной степени предопреде­ляют область при­менения газа, схему и диаметры газовой сети, конструктивные решения газо­горелочных устройств и отдель­ных узлов газопроводов.

От теплотворной способности зависит расход газа, а отсю­да—диаметры га­зопроводов и условия сжигания газа. При при­менении газа в промышленных установках весьма существен­ное значение имеют температура горения и скорость распро­странения пламени и постоянство состава газового топлива Состав газов, а также физико-химические свойства их преж­де всего зависят от вида и способа получения газов.

Горючие газы представляют механические смеси различ­ных газов <как го­рючих, так и негорючих.

В горючую часть газообразного топлива входят: водород (Н₂)—газ без цвета, вкуса и запаха, низшая теплотворная способность его составляет 2579 ккал/нм³\ метан (СН₄) — газ без цвета, вкуса и запаха, является основной го­рючей частью природных газов, низшая теплотворная способность его 8555 ккал/нм³; окись углерода (СО) — газ без цвета, вкуса и запаха, получается пр.и неполном сгорании любого топлива, очень ядовит, низшая теплотворная способность 3018 ккал/нм³; тяжелые-углеводороды (С_п Н_т), Этим названием <и формулой обозначается целый ряд углеводородов (этан — С2Н₆, пропан — С₃Нв, бутан— С4Н₁₀ и др.), низшая теплотворная способность этих газов колеблется от 15226 до 34890 ккал/нм*.

В негорючую часть газообразного топлива входят: угле­кислый газ (СО₂), ки­слород (О₂) и азот (N₂).

Негорючую часть газов принято называть балластом. При­родные газы харак­теризуются высокой теплотворностью и пол­ным отсутствием окиси угле­рода. В то же время (ряд месторож­дений, главным образом газонёфтяных, содержит очень ядовитый (и агрессивный в коррозионном отношении газ — серо­водород (H₂S). Большинство искусственных каменноугольных газов со­держит значительное количество высокотоксичного га­за — окиси углерода (СО). Наличие в газе окиси углерода и других ядовитых веществ весьма не­желательно, так как они усложняют производство эксплуатационных работ и повышают опасность при использовании газа. Кроме основных компонен­тов е состав газов входят различные примеси, удельное зна­чение которых в процентном отношении ничтожно. Однако ес­ли учесть, что по га­зопроводам подаются тысячи и даже мил­лионы кубических метров газа, то суммарное количество при­месей достигает значительной величины. Многие примеси вы­падают в газопроводах, что в итоге приводит к снижению их про­пускной способности, а иногда и к полному прекращению прохода газа. По­этому наличие примесей в газе необходимо учитывать как при проектирова­нии газопроводов, так и в про­цессе эксплуатации.

Количество и состав примесей зависят от способа производ­ства или добычи газа и степени его очистки. Наиболее вред­ными примесями являются пыль, смола, нафталин, влага и сернистые соединения.

Пыль появляется в газе в процессе производства (добычи) или при транспор­тировке газа по трубопроводам. Смола яв­ляется продуктом термического разложения топлива и сопут­ствует многим искусственным газам. При нали­чии в газе пы­ли смола способствует образованию смоло-грязевых пробок и закупорок газопроводов.

Нафталин обычно содержится в искусственных каменно­угольных газах. При низких температурах нафталин выпадает в трубах и вместе с другими твер­дыми и жидкими приме­сями уменьшает проходное сечение газопроводов.

Влага в виде паров содержится почти во всех естественных и искусствен­ных газах. В естественные газы она попадает в са­мом газовом месторожде­нии вследствие контактов газов с по­верхностью воды, а искусственные газы насыщаются водой в процессе 'производства. Наличие влаги в газе в значи­тельных количествах нежелательно, так как она понижает теплотвор­ную спо­собность газа. Кроме того, отличаясь большой теплоемкостью парообразования, влага при сжигании газа уносит значитель­ное количество тепла вместе с продуктами сгорания в атмосферу. Большое содержание влаги о газе нежелательно еще и потому, что, конденсируясь при охлаждении газа во 'Бремя движения его по тру­бам, она может создавать водяные пробки в газопроводе (в низших точках),которые необходимо удалять. Для этого требуется установка специальных конденсатосборников и откачка их.

К сернистым соединениям, как уже отмечалось, относятся сероводо­род, а также сероуглерод, меркаптан и др. Эти соеди­нения не только вредно действуют на здоровье людей, но и вы­зывают значительную коррозию труб.

Из других вредных примесей следует отметить аммиак и цианистые соединения, которые содержатся главным образом в каменноуголь­ных газах. Наличие аммиака и цианистых сое­динений приводит к увеличенной коррозии металла труб.

Присутствие в горючих газах углекислого газа и азота также нежелательно. Эти газы в процессе горения не уча­ствуют, являясь балластом, уменьшающим теплотворную спо­собность, что приводит к увеличению диаметра газопроводов и к снижению экономической эффективности использования газообразного топлива.

Состав газов, используемых для городского газоснабжения, должен удовлетворять требованиям ГОСТ 6542—50 (табл. 1).

Таблица 1

Требования к составу газа для коммунально-бытового потребления по ГОСТ 5542—50 Физико-химические свойства Показатели Допустимые отклонения от номинальной низшей тепло­ творности в % не более............................... ±10 Содержание различных веществ в газе в г: сероводорода на 100 м* не более................ 2 аммиака на 100 м³ не более........................ 2 смолы и пыли на 100 м³ не более............. 0,1 нафталина на 100 м³ не более: зимой............................................................... 5 летом............................................................,,...................... 10 кислорода в % не более............................. 1 Запах............................................................. Должен появляться при содержании в воздухе 1 % (по объему) газа

Средние значения состава естественных газов наиболее из­вестных месторождений страны представлены в табл. 2.

	Химический состав б % по объему
										Низ­шая
Месторожде­ние	ме­тан СН4	этан С2Нв	про­пан СэН.	бутан СаНю	пентан С6Н12	сероводо­род Н28	углекис­лый газ СО2	азот Ы2	относи­тельный удельный вес (плот-	теплотвор­ность в ккал/нм?
									ность)

Из газовых месторождений (сухие)

Западная Украина...	81,2	7,5	4,5	3,7	2,5	—.	0,1	0,5	0,735
Шебелинское.......	92,9	4,5	0,8	0,6	0,6	____.	0,1	0,5	0,603
Ставропольский край..	98,6	0,4	0,14	0,06		—	0,1	0,7	0,561
Краснодарский край..	92,9		0,5	—	0,5	_	0,01	0,09	0,595
Саратовское......	93,4	2,1	0,8	0,4	0,3	Следы	0,3	2,7	0,576
Газли, Бухарской области	96,7		0,35	0,4'			0,1	0,45	0,575
Из газонефтяных месторождений (попутные)
Ромашкино......			18,5	6,2	4,7		0,1	11,5	1,07
				7,4	4,6	____	Следы		1,112	__.
Туймазы..............			18,4	6,8	4,6	____	0,1	7,1	1,062	—
Зольный.......		23,5		9,3	3,5	____	0,2	4,5	1,132	—
Жирное.......................................				2,5		. ___.		1,5	0,721	—
Сызрань-нефть..	31,9	23,9 -	5,9	2,7	0,8	1,7	1,6	31,5	0,932	—
Ишимбай.........	42,4		20,5	7,2	3,1	2,8			1,040	_
Андижан......	66,5	16,6	9,4	3,1	3,1	0,03	0,2	4,17	0,801 ^;

Дата добавления: 2013-12-13