ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГАЗООБРАЗНОМ ТОПЛИВЕ

1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГАЗООБРАЗНОМ ТОПЛИВЕ

1.1. Природные и искусственные газы и их состав

Горючие газы, используемые для сжигания в топках котлов и печей, по своему происхождению разделяются на природные и искусственные.

Природными называются газы, добываемые из недр земли, а искусственными — промышленные газы, образуемые как попутные продукты на газовых, нефтеперерабатывающих, металлургических заводах из твердого или жидкого топлива. Примеры искусственных (промышленных) газов: доменный, коксовый, генераторный, газ пи- ролиза нефти, газ подземной газификации.

Газообразные топлива — это смеси разных газов: горючих и него- рючих. В частности, горючими компонентами в составе природного газа являются следующие газы: метан СН4 — 75…99,3%; этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10, пентан С5Н12 и другие углеводороды — 0,1…20,4%; водород Н2 — 0…1,5%. Негорючую часть природного газа (балласт) составляют: диоксид углерода (углекислый газ) СO2, азот N2, кислород O2, суммарное содержание которых может быть в пределах 0,6…5,2%.

Состав промышленных горючих газов может быть разным: метан СН4 — 0,3…25,5%, монооксид углерода СО — 6,5…27%, водород Н2 — 5…59,8% и балласт (N2, 02, С02) — 5,9…67,9%.

1.2. Основные свойства природного газа

Природный газ не имеет вкуса, цвета и запаха. Для придания запаха с целью распознавания его присутствия в воздухе в случае утечки использу- ется его одоризация — внесение в газ сильнопахнущего вещества. В качестве одоранта используется этилмеркаптан в количестве 16 г на 1 000 м3 природ- ного газа. Это позволяет обнаружить природный газ при концентрации его в воздухе 1%, что составляет 1/5 от нижнего предела взрываемости.

Важнейшей теплотехнической характеристикой природного газа является низшая теплота сгорания Q с, которая характеризует количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 м3 сухого газа и охлаждении продуктов сгорания до температуры, при которой вода, имеющаяся в них, находится в парообразном (несконденсированном) состоянии. Для продуктов сгорания при условии конденсации во- дяных паров используют значение высшей теплоты сгорания Q с_._ Значение теплоты сгорания зависит от состава газа. Принимая тепло- ту сгорания природного газа, равной теплоте сгорания метана, имеем Q с = 35,8 МДж/м3 (8 550 ккал/м3).

Плотность природного газа (метана) при нормальных условиях (0 °С и 0,1 МПа, или 760 мм рт. ст.) rг = 0,73 кг/м3. Плотность воздуха при тех же условиях rв = 1,293 кг/м3. Таким образом, природный газ легче воз- духа примерно в 1,8 раза. Поэтому при утечках газа он будет подниматься вверх и скапливаться у потолка, перекрьггий, верхней части топки.

Температура самовоспламенения природного газа _t_воспл = 645…700 °С. Это означает, что любая смесь природного газа с воздухом, будучи нагрета до этой температуры, воспламеняется даже без источ- ника зажигания и будет гореть.

Концентрационные границы воспламенения (взрыва) природ- ного газа (метана) при нормальных условиях находятся в диапазоне 5…15%. Вне этих границ газовоздушная смесь не воспламеняется и будучи не способной к распространению пламени, не взрывается. При взрыве давление, возникающее в замкнутом объеме, повышается до 0,8…1 МПа (8…10 кгс/см2).

1.3. Преимущества и недостатки природного газа как топлива

К преимуществам природного газа по сравнению с другими видами топлива (в первую очередь с твердыми) относятся высокая теплота сгорания; относительная дешевизна, обусловленная сравнительно простыми способами добычи и транспортировки по магистральным трубопроводам; отсутствие необходимости в складских помещениях для хранения, подготовки топлива к сжиганию; относительно высокая экологичность, характеризующаяся отсутствием в продуктах сгорания твердых включений и меньшим количеством выбросов газообраз- ных вредных веществ; легкость автоматизации процесса сжигания; возможность повышения коэффициента полезного действия (КПД) котельного агрегата; облегчение труда персонала, обслуживающего топливо-сжигающие установки.