СОСТАВ И СВОЙСТВА ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
В газообразном топливе газовых месторождений преобладают метан СН4 (80.98 %), тяжелые углеводороды (этан, пропан, бутан и т. д.), водород, сероводород, в небольших количествах кислород, азот, углекислый газ и водяные пары. Состав газообразного топлива дается в процентах по объему [3, 12, 17], а расчеты ведут исходя из единиц объема сухого газа, взятого при нормальных условиях.
При окислении 1 м3 метана образуются углекислый газ, водяные пары и 36 МДж теплоты; этана - 63,8 МДж, пропана - 91,4 МДж, бутана - 120 МДж и т. д.
Природный газ не имеет цвета, запаха, вкуса, легче воздуха (плотность 0,75 кг/м3). Теплота сгорания 33.40 МДж/м3. Природный газ на человека действует удушающе, а смертельная доза - 25 % от объема помещения. Температура воспламенения в воздухе - это температура, которую должен иметь газ или газовое топливо, чтобы начался самопроизвольный процесс горения за счет выделения теплоты горящими частицами газа без подвода теплоты извне. Для метана температура воспламенения в воздухе 654.790 °С. При концентрации природного газа более 17 % - он огнеопасен.
Объемное содержание горючего газа в газовоздушной смеси, ниже (или выше) которого пламя не может самопроизвольно распространяться в этой смеси при наличии или внесении в нее источника высокой температуры, называется нижним (верхним) пределом воспламенения, или нижним (верхним) пределом взрываемости данного газа. Пределы взрываемости газов в зависимости от объема воздуха помещения приведены в табл. 1.2 [28].
Для того чтобы своевременно обнаружить утечки, горючие газы подвергают одоризации, т. е. придают им резкий специфический запах. Газы одорируют после их очистки и осушки перед поступлением в магистральный газопровод в одоризационных установках при помощи одоранта - этилмеркаптана, в количестве 16 г на 1000 м3 природного газа. Одоризация считается эффективной, если наличие газа в воздухе может быть обнаружено при концентрации его, равной 1/5 от нижнего предела взрываемости. Это значит, что одоризация газа, имеющего нижний предел взрываемости 5 %, будет достаточной, если запах его хорошо ощутим в воздухе помещения при концентрации газа в нем 1 %. Основные требования к одоранту: должен мгновенно растворяться в газах и сгорать, не образовывая вредных для человека соединений; не должен взаимодействовать с влагой и вызывать коррозию труб и оборудования.
Основные преимущества и недостатки газообразного топлива перед другими видами топлива:
• преимущества - легко транспортируется, не требует больших затрат физического труда (по сравнению с твердым и жидким топливом), поддается автоматизированному процессу сжигания, не нужны складские помещения для хранения, хорошие санитарные условия на рабочем месте;
• недостатки - взрывоопасен (4.16 % от объема помещения), пожароопасен (при 17 % и более), удушающе действует на человека, трудно обнаружить утечку.
Содержание вредных примесей регламентируется ГОСТ 5542-87:
А) сероводород ^S - не более 2 г на 100 м3 газа;
Б) смола и пыль - не более 0,1 % на 100 м3, так как они приводят к закупоркам и отложениям на стенках труб, а пыль ухудшает процесс горения и приводит к засорению приборов;
В) нафталин - не более 10 г на 100 м3 летом и не более 5 г на 100 м3 газа зимой;
Г) аммиак КН3 - не более 2 г на 100 м3, так как токсичен и коррозионно воздействует на медные сплавы;
Д) влага нежелательна, так как увеличивает коррозию труб и арматуры, снижает теплоту сгорания, поэтому газ до подачи осушают специальными поглотителями; относительная влажность газа должна быть не более 60 % при самой низкой температуре в газопроводе.
Сжиженный газ имеет плотность 2,6 кг/м3 (т. е. тяжелее воздуха в 1,5 раза), теплоту сгорания 110.120 МДж/м3, предел взрываемости 1,5.9,5 % от объема помещения (при наличии искры), температуру вспышки 750.850 °С. Зимняя смесь состоит из 75 % пропана и 25 % бутана, летняя - 25 % пропана и 75 % бутана. Одорант (этилмеркаптан) используется в количестве 40 г на 1000 м3 газа, для того чтобы ощутить запах при концентрации 0,5 % от объема помещения.
