Тема 10: Системы газоснабжения.

Системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс взаимосвязанных технических устройств по добыче естественного (природного) или производству искусственного горючего газа, хранению, транспортировке и распределению газа для использования его в качестве химического сырья или топлива промышленными и коммунально-бытовыми потребителями.

Газообразное топливо, по сравнению с другими топливами, имеет целый ряд преимуществ: это, как правило, практически сухое и бесзольное топливо с высокой теплотворной способностью (исключение составляют некоторые искусственные газы), легко транспортирующееся по трубопроводам, легко воспламеняющееся и эффективно сгорающее при небольших избытках воздуха, процесс сжигания которого легко механизируется и автоматизируется и, наконец,- наиболее «экологически чистое топливо».

По способу получения газообразные топлива подразделяются на естественные (природные) и искусственные.

Естественные (природные) газообразные топлива представляют собой смесь предельных углеводородов метанового ряда (CnH₂n₊₂) с преобладающим содержанием метана CH₄ (в некоторых природных газах содержание CH₄ доходит до 95÷99 % по объему) и относительно небольшим содержанием более тяжёлых гомологов метана→этана (С₂H₆), пропана (С₃H₈), бутана (C₄H₁₀), пентана (C₅H₁₂) и др. Кроме углеводородов метанового ряда в природных газах могут содержаться: сероводород (H₂S), водород (H₂)*) и балластные газы – азот (N₂) и углекислый газ (CO₂).

Природные газы принято подразделять на газы из чисто газовых и газоконденсатных месторождений и нефтепромысловые (попутные газы).

В природных газах из чисто газовых или газоконденсатных месторождений отмечается повышенное содержание метана (от ≈ 85% до ≈ 99%) и, соответственно, небольшое содержание более тяжелых углеводородов (≈ от 3 до 7,5 %). Содержание балластных составляющих в них относительно невелико – N2≈1÷3%; CO2 ≈ 0.1÷0.8%. Теплотворная способность таких газов находится на уровне – Q_н^с ≈ 35÷38 мДж/м³.

В нефтепромысловых (попутных) газах содержание метана понижено (от≈ 38% до ≈ 77%), а содержание более тяжелых углеводородов, обладающих большей теплотворной способностью, повышено (от≈20% до ≈40%). Поэтому, несмотря на повышенное содержание балластных составляющих (N₂ – до ≈ 16≈24%; CO₂- до 0.6≈1.1%), теплотворная способность таких газов, как правило, оказывается заметно больше, чем у газов из чисто газовых и газоконденсатных месторождений - Q_н^с ≈ 38÷47 мДж/м³.

Искусственные газовые топлива получают, как правило, при технологической переработке твердых и жидких топлив. Разнообразие исходного сырья и технологических процессов определяет и широкий спектр составов и теплотворных способностей искусственных газообразных топлив. К искусственным газообразным топливам относятся: 1) газ подземной газификации углей - Q_н^с ≈ 4,0 мДж/м³; 2) доменный газ - Q_н^с ≈ 4,0 мДж/м³; 3) генераторный газ - Q_н^с ≈ 5÷6,5 мДж/м³; 4) коксовый газ - Q_н^с ≈ 17,0 мДж/м³; нефтяные газы (крекинг-газ) - Q_н^с ≈ 47,0 мДж/м³ и др.

Особое место в газоснабжении коммунально-бытовых потребителей занимают т.н. «сжиженные газы» - углеводородные газы метанового ряда, которые при обычных температурах и относительно небольших давлениях переходят в жидкое состояние.

Основными компонентами сжиженных газов являются пропан (С₃H₈) и бутана (C₄H₁₀). Для снабжения потребителей в летние месяцы используется сжиженный газ, состоящий из 80% бутана и 20% пропана (Q_н^с ≈ 113,0 мДж/м³)**), а в зимние месяцы – сжиженный газ, состоящий из 35% бутана и 65% пропана (Q_н^с ≈ 101,0 мДж/м³)**).

Одними из важнейших характеристик газообразных топлив являются: температура воспламенения (взрываемости) и концентрационные пределы взрываемости (воспламенения).

Температура воспламенения (взрываемости) – минимальная температура, при которой газовоздушная и газокислородная горючая смесь воспламеняется или взрывается (см. табл.1).

Концентрационные пределы взрываемости (воспламенения) – такие концентрации горючих компонентов в газовоздушной или газокислородной смеси (минимальные или максимальные) при которых не могут происходить реакции воспламенения (см. табл.1).

Следует помнить, что горючие газы часто содержат тактичные примеси: оксид углерода (CO);сероводород (H₂S); сероуглерод (CS₂); циан (C₂N₂); цианистый водород (HCN); аммиак (NH₃) и др.

Кроме того, сероводород (H₂S), содержащихся в горючих газах, приводит к коррозии металла газового оборудования и газопроводов. При высоких температурах интенсивную коррозию вызывают также оксид и диоксид углерода и цианиды.

Большинство природных и искусственных газов не имеют запаха, в результате чего затрудняется своевременное обнаружение места утечки газа и присутствия его в помещении. Это обстоятельство привело к необходимости адорации горючих газов специально физиологически безвредными и обладающими резким запахом веществами, в частности – меркаптанами.

*) очень редко. **) теплотворная способность смеси газообразных компонентов.

Наиболее широкое применение для адорации горючих газов получил этилмеркаптан (C₂H₅SH), расход которого на 1000 м³ газа составляет 19,1 см³ (16 гр.).

Таблица 1.

Газ	Температура воспламенения, ^оС	Пределы взрываемости при 20^оС, % по объёму
с воздухом	с кислородом	с воздухом	с кислородом
min	max	min	max
Водород (H2)			4.1	75.0	4.5	95.0
Метан (CH4)			5.3	15.0	5.0	60.0
Этан (С2H6)			3.0	14.0	3.9	50.5
Пропан (С3H8)			2.1	9.5	-	-
Бутан (C4H10)			1.5	8.5	-	-
Оксид углерода (CO)			12.5	75.0	13.0	96.0
Сероводород (H2S),			4.3	45.5	-	-
Этилен (C2H4)			3.0	16.0	3.0	80.0

Дата добавления: 2015-07-18