Модуль I. Общие сведения о газоснабжении

1. Состав и основные свойства газообразного топлива

2. Природные газы

3. Сжиженные газы

4. Искусственные газы

5. Биогаз

6. Структура газопотребления

7. Основные пути экономии газа по отраслям

1. Состав и основные свойства газообразного топлива

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащих некоторое количество примесей. К горючим газам относятся: углеводороды, водород и оксид углерода. Негорючие компоненты - это азот, диоксид углерода и кислород. Они составляют балласт газообразного топлива. К примесям относятся: водяные пары, сероводород, пыль и др. Газообразное топливо очищают от вредных примесей, содержание которых в газе, предназначенном для газоснабжения городов, регламен­тируется ГОСТ 5542-78.

В соответствии с этим ГОСТом содержание вред­ных примесей не должно превышать в 100 м³ газа: H₂S - 2 г, RSН -3,6 г, механических примесей - 0,1 г. Отклонение теплоты сгорания не должно превышать –5 % от номинального значения. Для газооборазного топлива применяют, как правило, сухие газы. Содержание влаги не должно превышать количества, насыщающего газ при температуре t = - 20 С° (зимой) и t = 35 С (летом).

Природный газ не имеет запаха. Для подачи в сеть его одорируют, т.е. придают ему резкий неприятный запах, который ощущается при концентрации в воздухе 1 %. Это позволяет обнаружить утечки газа из трубопроводов и арматуры. Запах токсичных газов должен ощущаться при концентрациях, допустимых санитарным нормам.

Концентрация кислорода в газообразном топливе не должно превышать

1 %. Теплота сгорания газообразного топлива определяется как сумма произведений величин теплоты сгорания горючих компонентов на объемные доли

, (1.1.1)

где - теплота сгорания (низшая)i - го компонента;

- объемное содержание i -го компонента.

Плотность газа определяется как сумма произведений плотности компонентов на их объемные доли

, (1.1.2)

где - плотность i - го компонента.

Относительная плотность определяется как отношение

, (1.1.3)

где - плотность воздуха при нормальных условиях,=1,293 кг/м³.

Основной характеристикой газа является сухой состав, но т. к. используемый газ может быть влажным, то производится пересчёт значений на рабочий состав (с учётом влажности).

Пересчет производится по формулам

(1.1.4)

, (1.1.5)

, (1.1.6)

где: d - влагосодержание газа, выраженное в кг на 1 м³ сухого газа при

температуре t = 0 C и P = 101,3 кПа;

k - коэффициент, определяемый по формуле

, (1.1.7)

В зависимости от происхождения залежи смесь углеводородов имеет те или иные присущие только ей состав и свойства. Как видно из таблицы 1.1 состав природных углеводородных газов существенно отличается от одного месторождения к другому.

Газообразное топливо различают также по составу горючих компонентов, негорючих компонентов (балласта) и вредных примесей.

Таблица 1.1 – Состав природных углеводородных газов и газоконденсатных месторождений

Страна	Месторож-дение	Содержание компонентов, % (молярная доля)
		C1	C2	C3	C4	C5+	C7+	N2	CO2	H2S
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Алжир	Гельта	15,8	23,3	34,0	18,9	7,8	–	–	–	–
Австра-лия	Прингл-Даунс	16,7	10,6	24,2	28,0	19,3	–	1,2		–
США, Колора-до	Южный Маклалум	3,5	1,7	–	–	–	–	–	91,9	–
Россия	Вуктыльс-кое	74,8	8,7	3,9	1,8	6,4	–	4,3	0,1	–
Россия	Совхозное	79,1	6,4	3,6	2,2	4,8	–	3,4	0,5	–
Россия	Оренбургс-кое	85,2	5,0	1,7	0,8	1,9	–	4,8	0,6	–
Россия	Астрахан-ское	48,78	2,71	1,38	1,25	3,73	–	0,54	15,7	25,7
Россия	Ямбургское (объект I)	89,63	4,88	2,03	0,72	1,78	–	0,28	0,68	–
Россия	Медвежье	98,56	0,09	–	–	–	–	1,0	0,35	–
Россия	Уренгойс-кое (сеноман)	98,33	0,15	0,002	0,001	0,001	–	1,16	0,35	Сл.
Россия	Уренгойс-кое (валажин)	87,27	5,42	2,5	1,02	3,07	–	0,38	0,34	–

Состав газообразного топлива (в % по объему) характеризуется наличием индивидуальных горючих газов. К горючей массе относятся: углерод и водород, а также оксид углерода (СО). К балласту углеводородных газов относятся компоненты, содержащиеся в небольших количествах: азот, диоксид углерода, кислород.

К вредным примесям относятся:

- сероводород H₂S. Он оказывает сильное коррозионное воздействие на газопроводы, особенно при одновременном присутствии в газе H₂S, Н₂О и О₂;

- механические примеси и вода. Они оказывают коррозионное воздействие на металлические поверхности. Кроме того конденсация воды приводит к образованию гидратов и нарушает нормальные условия эксплуатации объектов добычи, транспортировки и переработки углеводородного газа, что иногда приводит и к аварийным остановкам.

Кристаллогидратами (или просто гидратами) называются кристаллические соединения, схожие со снегом или льдом, образуемые ассоциированными молекулами углеводородов и воды. Основным условием образования гидратов является наличие взвешенных водяных частиц в газовой среде или полная насыщенность газа.

Влажный газ, характеризуется следующими параметрами: абсолютной и относительной влажностью и влагосодержанием [60, 125].

Влагоемкость (влагосодержание) газа – максимальное количество влаги (кг), необходимое для насыщения газа при заданном давлении и температуре.

Абсолютная влажность (или просто влажность) определяется количеством водяного пара (в кг), содержащегося в 1 м³ влажного газа. Относительной влажностью называется отношение массы водяного пара в 1 м³ влажного газа при данных температуре и давлении к максимально возможной массе водяного пара в 1 м³ газа при тех же условиях. Относительную влажность φ выражают также отношением парциального давления водяных паров в газе р_г к давлению насыщенного пара р_н при той же

температуре (). Газ, содержащий максимальное количество водяных паров, называется насыщенным [60, 67].

Важной характеристикой влажных газов является так называемая точка росы – это температура, охлаждаясь до которой газ при постоянном влагосодержании становится насыщенным водяными парами [60, 67].

Депрессия точки росы – это разность точек росы влажного и осушенного газа [125].

При нормальных условиях влажность углеводородных газов выше влажности воздуха, однако, с повышением температуры эта разница уменьшается. Влажность газа также зависит от его углеводородного состава: она снижается с увеличением в газе концентрации углеводородов C₂ и выше. Присутствие сероводорода и диоксида углерода увеличивает влажность газа, а наличие азота – уменьшает ее [60].