Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
В топливном балансе страны газовое топливо занимает существенное место. С каждым годом его потребление возрастает не только в промышленности, но и во всех отраслях народного хозяйства. Газовое топливо используется как высококалорийное топливо и сырье для получения синтетических каучуков, волокон, пластмасс, ацетилена, спиртов и т.д. Оно имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими видами топлива: широко распространено, дешево, имеются его большие запасы, легко осуществляется дозировка и регулировка с воздухом. Многие газы обладают высокой тепловой ценностью. При сгорании они развивают высокую температуру, полностью сгорают с небольшим коэффициентом избытка воздуха. Газовое топливо очень удобно в использовании: в помещениях сохраняется чистота, так как при его сгорании не выделяются копоть и смолы, не остается золы, а продукты сгорания почти не содержат веществ, вредных для окружающей живой природы. Хранение газового топлива централизовано, что удобно для потребления - не нужны индивидуальные складские помещения, специальные хранилища.
Основной недостаток многих видов газового топлива - их высокая взрывоопасность (природные газы, водород, метан). Легкая утечка горючих газов через мельчайшие неплотности требует внимания и осторожности при использовании. Те газы, в состав которых входит окись углерода (генераторный, доменный), сильно ядовиты. Сжиженные газы, попадая на кожу человека, вызывают обмораживание. Однако соблюдение правил технической и противопожарной безопасности, а также выполнение рекомендуемых мер, делает эксплуатацию газовых установок надежной и безопасной.
В состав горючей части газообразного топлива входят горючие газы: метан, пропан, бутан, окись углерода, водород и др. Балластом газового топлива являются негорючие газы: пары воды, азот, углекислый газ, кислород и др.
Важнейшими характеристиками газового топлива являются: теплота сгорания; плотность; концентрированные пределы взрываемости топлив с воздухом.
По теплоте сгорания газовые топлива значительно отличаются друг от друга и делятся на три группы:
низкокалорийные газы (генераторный, доменный, смешанный и др.), выделяющие до 10 000 кДж/м3 (до 2500 ккал/ м3);
среднекалорийные газы (коксовый, водяной, светильный и др.), при их сгорании выделяется 10 000-20 000 кДж/м3 (2500-5000 ккал/ м3);
высококалорийные газы (природные и попутные газы, различные крекинговые и другие газы, получаемые при переработке нефти), выделяющие более 2000 кДж/м3 (более 5000 ккал/ м3).
Плотность газового топлива определяют как выбор размеров газохранения при заданном давлении в них и количества запасаемой энергии, так и возможность скопления газа в верхних и нижних частях помещений, колодцев при возникновении утечек газового топлива из газопроводов.
Концентрированные пределы взрываемости смесей газового топлива с воздухом характеризуют интервалы концентраций, в которых эти смеси способны взрываться при соприкосновении с открытым пламенем. В наиболее широких интервалах концентраций взрывоопасны смеси водорода, этилена и окиси углерода с воздухом.
Все газы топлива делят на два вида: естественные и искусственные.
К естественным газовым топливам относят природные газы чисто газовых месторождений, а также легкие газообразные углеводороды, улавливаемые при добыче нефти: попутные газы. Основными компонентами природного газа являются предельные углеводороды: метан (82-98%), этан (до 6%), пропан (до 5%), бутан (до 1%). В попутных газах метана содержится 40-85%, этана и пропана до 20% каждого.
К искусственному газовому топливу относят горючие газы, образующиеся при переработке жидких и твердых топлив путем газификации, пиролиза и крекинга. Искусственные горючие газы могут являться целевым или побочным продуктом переработки. Получают их или с целью замены низкосортного твердого, жидкого топлива получаемым высококачественным горючим газом или с целью сокращения выбросов в атмосферу вредных примесей соединений серы, так как провести очистку газа от соединений серы значительно проще, чем освободить от серы твердое и жидкое топливо.
Эффективность и особенности применения газовых топлив обуславливается составом и свойствами их углеводородной части.
В зависимости от физических свойств углеводородной части все газовые топлива условно делят на две группы: сжатые и сжиженные газы.
Сжатые газы- это горючие газы с низкой критической температурой (критическая температура- предельная температура равновесного сосуществования двух фаз (жидкости и ее пара), выше которой может существовать лишь одна), которые остаются в газообразном состоянии не только при нормальных условиях (20ºС; 0,1 МПа), но и при очень высоком давлении (до 20 МПа). В своем составе сжатые газы содержат метан, водород, окись углерода. Теплота, выделяемая при сгорании 1 см3 водорода и окиси углерода, низкая (около 10 000 кДж/м3), поэтому эти составляющие невыгодно использовать для получения сжатых газов. Обычно сжатию подвергают природные газы (основной компонент метан) с теплотой сгорания 39 600 кДж/м3.
Выпускают три вида сжатых газов:
природный, теплота сгорания- 29 000 кДж/м3;
коксовый метанизированный, теплота сгорания- 27 000 кДж/м3;
коксовый обогащенный /теплота сгорания- 22 000 кДж/м3.
В сжатых газах ограничивается содержание влаги: в зимнее время оно не должно быть выше 0,5 г /м3, в летнее - не более 7,0 г /м3. Не допускается присутствие даже небольших количеств коррозионно-агрессивных соединений: сероводорода, кислорода, смол и пыли, цианистых соединений.
Сжатые газы используют как топливо для грузовых автомобилей, но широкого распространения они не имеют. При переводе двигателей с жидкого топлива на сжатые газы на 10-20 % снижается их мощность вследствие уменьшения наполнения цилиндров, а также снижается грузоподъемность автомобиля. Газ, сжатый до высокого давления, требует для хранения тяжелых баллонов (масса 60-70 кг). Обычно на автомобиле устанавливают шесть таких последовательно соединенных баллонов, емкость каждого по 10 м3 газа при нормальных условиях.
Сжиженные газы - это газы с относительно высокой критической температурой: при повышении давления до 1,0-1,5 МПа переходят в жидкое состояние. В основном они содержат пропан-бутановые углеводороды с 3- и 4-углеродными атомами (табл. 4.5.).
Сжиженные газы выпускают трех марок:
пропан технический, теплота сгорания- 45 000 кДж/м3;
бутан технический, теплота сгорания- 46 000 кДж/м3;
смесь пропан-бутановых фракций, теплота сгорания - 45 500 кДж/м3.
В техническом пропане не менее 93,0 % (по объему) пропановых фракций, в техническом бутане не менее 93,0 % бутановых фракций. Остальные 7 % состоят из смеси более легких газообразных углеводородов: этана, этилена, пропилена, бутилена, пентана, амилена. Допустимое содержание сероводорода в сжиженных газах - не более 5 г/100 м3. Поскольку природные сжиженные газы не обладают ни цветом, ни запахом, в них добавляют в небольших количествах газообразные вещества с сильным запахом, что позволяет обнаружить скопление газа при утечке.
Табл. 4.5.. Требования к качеству сжиженных газов. ГОСТ 21443-75
Показатель | Норма | ||
Пропан технический | Бутан технический | Смесь пропан-бутан техническая | |
Углеводородный состав, массовая доля компонентов, %: | |||
метан-этан, не более | 2,0 | - | 4,0 |
пропан, не более | - | 1,0 | - |
не менее | 95,0 | - | 40,0 |
В том числе: | |||
нормальный бутан, не менее | - | 96,0 | - |
изобутан, не более | - | 2,0 | - |
непредельные углеводороды, не более | 2,0 | Отсутствует | 2,0 |
Жидкий остаток (в том числе углеводороды С5 и выше) при 20 °С, объемная доля, не более | Отсутствует | 2,0 | 2,0 |
Давление насыщенных паров при 45 "С, МПа (кгс/см2), не более | 1,6 (16) | 0,6 (6,0) | 1,6 (16) |
Массовая доля общей серы (для неодорированного газа), %, не более | 0,01 | 0,005 | 0,01 |
Испытание на медную пластинку (для неодорированного газа) | Выдерживает | ||
Содержание свободной воды | Отсутствует | ||
Содержание щелочи | Отсутствует |
Сжиженные газы удобны как топливо для автомобильных двигателей, для обеспечения коммунально-бытовых и производственных нужд, так как их можно хранить и транспортировать в баллонах,.цистернах, рассчитанных на небольшие давления.
При работе двигателя на газовом топливе снижается износ деталей, уменьшается интенсивность коррозии. Горючие газы обладают высокой детонационной стойкостью, их октановое число 85-100 ед., двигатель может работать с более высокой степенью сжатия, а значит экономичнее.
Одним из важнейших преимуществ работы двигателей на газе является существенное снижение токсичности выхлопных газов по сравнению с бензином. Так, если при работе на бензине в выхлопных газах может содержаться до 3 % различных несгоревших углеводородов, то при использовании сжиженного газа только 0,5-0,6 %. Особенно заметно уменьшается (в десятки раз) количество токсичных ароматических, полициклических и олефиновых углеводородов.
Несмотря на серьезные преимущества газового топлива, количество газобаллонных автомобилей пока невелико из-за ограниченного числа газонаполнительных станций и сравнительно небольшого радиуса пробега автомобиля. Кроме того, пропанбутановые фракции являются ценным сырьем нефтехимической промышленности.
Дата публикования: 2014-11-04; Прочитано: 6915 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!