Федеральное агентство по образованию

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Кафедра ТиТД

Лекционный материал

по дисциплине ДС.04 – «Энергообеспечение предприятий автотранспорта»

Направление 190600 «Эксплуатация наземного транспорта»

Специальность 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство»

ОМСК-2007

ГАЗОСНАБЖЕНИЕ

Классификация горючих газов

Для газоснабжения городов и промышленных предприятий применяют раз­личные горючие газы, отличающиеся по проис­хождению, химическому со­ставу и физическим свойствам.

По происхождению горючие газы разделяются на есте­ственные, или природ­ные, и на искусственные, вырабатывае­мые из твердого и жидкого топлива.

Природные газы добывают из скважин чисто газовых месторождений или нефтяных месторождений попутно с неф­тью. Газы нефтяных месторождений называются попутными.

Газы чисто газовых месторождений в основном состоят из метана с неболь­шим содержанием тяжелых углеводородов. Они характеризуются постоянст­вом состава и теплотворности.

Попутные газы наряду с метаном содержат значительное количество тяже­лых углеводородов (пропан и бутан). Состав и теплотворность этих газов ко­леблются в широких пределах.

Искусственные газы вырабатывают на специальных газовых заводах -или получают как побочный продукт при сжигании уг­ля на металлургических за­водах, а также на заводах по пере­работке нефти.

Газы, вырабатываемые из каменного угля, у нас в стране для городского га­зоснабжения применяются в весьма ограни­ченных количествах, и удельный вес их все время уменьшается. В то же время растет производство и потреб­ление сжиженных углеводородных газов, полученных из попутных нефтяных га­зов на газобензиновых заводах и на нефтеперерабатывающих заводах при переработке нефти. Жидкие углеводородные газы, •используемые для город­ского газоснабжения, состоят в ос­новном из пропана и бутана.

Состав газов

Вид газа и его состав в значительной степени предопреде­ляют область при­менения газа, схему и диаметры газовой сети, конструктивные решения газо­горелочных устройств и отдель­ных узлов газопроводов.

От теплотворной способности зависит расход газа, а отсю­да—диаметры га­зопроводов и условия сжигания газа. При при­менении газа в промышленных установках весьма существен­ное значение имеют температура горения и скорость распро­странения пламени и постоянство состава газового топлива Состав газов, а также физико-химические свойства их преж­де всего зависят от вида и способа получения газов.

Горючие газы представляют механические смеси различ­ных газов <как го­рючих, так и негорючих.

В горючую часть газообразного топлива входят: водород (Н₂)—газ без цвета, вкуса и запаха, низшая теплотворная способность его составляет 2579 ккал/нм³\ метан (СН₄) — газ без цвета, вкуса и запаха, является основной го­рючей частью природных газов, низшая теплотворная способность его 8555 ккал/нм³; окись углерода (СО) — газ без цвета, вкуса и запаха, получается пр.и неполном сгорании любого топлива, очень ядовит, низшая теплотворная способность 3018 ккал/нм³;тяжелые-углеводороды (С_п Н_т), Этим названием <и формулой обозначается целый ряд углеводородов (этан — С2Н₆, пропан — С₃Нв, бутан— С4Н₁₀ и др.), низшая теплотворная способность этих газов колеблется от 15226 до 34890 ккал/нм*.

В негорючую часть газообразного топлива входят: угле­кислый газ (СО₂), ки­слород (О₂) и азот (N₂).

Негорючую часть газов принято называть балластом. При­родные газы харак­теризуются высокой теплотворностью и пол­ным отсутствием окиси угле­рода. В то же время (ряд месторож­дений, главным образом газонёфтяных, содержит очень ядовитый (и агрессивный в коррозионном отношении газ — серо­водород (H₂S). Большинство искусственных каменноугольных газов со­держит значительное количество высокотоксичного га­за — окиси углерода (СО). Наличие в газе окиси углерода и других ядовитых веществ весьма не­желательно, так как они усложняют производство эксплуатационных работ и повышают опасность при использовании газа. Кроме основных компонен­тов е состав газов входят различные примеси, удельное зна­чение которых в процентном отношении ничтожно. Однако ес­ли учесть, что по га­зопроводам подаются тысячи и даже мил­лионы кубических метров газа, то суммарное количество при­месей достигает значительной величины. Многие примеси вы­падают в газопроводах, что в итоге приводит к снижению их про­пускной способности, а иногда и к полному прекращению прохода газа. По­этому наличие примесей в газе необходимо учитывать как при проектирова­нии газопроводов, так и в про­цессе эксплуатации.

Количество и состав примесей зависят от способа производ­ства или добычи газа и степени его очистки. Наиболее вред­ными примесями являются пыль, смола, нафталин, влага и сернистые соединения.

Пыль появляется в газе в процессе производства (добычи) или при транспор­тировке газа по трубопроводам. Смола яв­ляется продуктом термического разложения топлива и сопут­ствует многим искусственным газам. При нали­чии в газе пы­ли смола способствует образованию смоло-грязевых пробок и закупорок газопроводов.

Нафталин обычно содержится в искусственных каменно­угольных газах. При низких температурах нафталин выпадает в трубах и вместе с другими твер­дыми и жидкими приме­сями уменьшает проходное сечение газопроводов.

Влага в виде паров содержится почти во всех естественных и искусствен­ных газах. В естественные газы она попадает в са­мом газовом месторожде­нии вследствие контактов газов с по­верхностью воды, а искусственные газы насыщаются водой в процессе 'производства. Наличие влаги в газе в значи­тельных количествах нежелательно, так как она понижает теплотвор­ную спо­собность газа. Кроме того, отличаясь большой теплоемкостью парообразования, влага при сжигании газа уносит значитель­ное количество тепла вместе с продуктами сгорания в атмосферу. Большое содержание влаги о газе нежелательно еще и потому, что, конденсируясь при охлаждении газа во 'Бремя движения его по тру­бам, она может создавать водяные пробки в газопроводе (в низших точках),которые необходимо удалять. Для этого требуется установка специальных конденсатосборников и откачка их.

К сернистым соединениям, как уже отмечалось, относятся сероводо­род, а также сероуглерод, меркаптан и др. Эти соеди­нения не только вредно действуют на здоровье людей, но и вы­зывают значительную коррозию труб.

Из других вредных примесей следует отметить аммиак и цианистые соединения, которые содержатся главным образом в каменноуголь­ных газах. Наличие аммиака и цианистых сое­динений приводит к увеличенной коррозии металла труб.

Присутствие в горючих газах углекислого газа и азота также нежелательно. Эти газы в процессе горения не уча­ствуют, являясь балластом, уменьшающим теплотворную спо­собность, что приводит к увеличению диаметра газопроводов и к снижению экономической эффективности использования газообразного топлива.

Состав газов, используемых для городского газоснабжения, должен удовлетворять требованиям ГОСТ 6542—50 (табл. 1).

Таблица 1

Требования к составу газа для коммунально-бытового потребления по ГОСТ 5542—50 Физико-химические свойства Показатели Допустимые отклонения от номинальной низшей тепло­ творности в % не более ±10 Содержание различных веществ в газе в г: сероводорода на 100 м* не более 2 аммиака на 100 м3 не более 2 смолы и пыли на 100 м3 не более 0,1 нафталина на 100 м3 не более: зимой 5 летом ,, 10 кислорода в % не более 1 Запах Должен появляться при содержании в воздухе 1 % (по объему) газа

Средние значения состава естественных газов наиболее из­вестных месторождений страны представлены в табл. 2.

	Химический состав б % по объему
										Низ­шая
Месторожде­ние	ме­тан СН4	этан С2Нв	про­пан СэН.	бутан СаНю	пентан С6Н12	сероводо­род Н28	углекис­лый газ СО2	азот Ы2	относи­тельный удельный вес (плот-	теплотвор­ность в ккал/нм?
									ность)

Из газовых месторождений (сухие)

Западная Украина . . .	81,2	7,5	4,5	3,7	2,5	— .	0,1	0,5	0,735	10000
Шебелинское	92,9	4,5	0,8	0,6	0,6	.	0,1	0,5	0,603	8540
Ставропольский край . .	98,6	0,4	0,14	0,06		—	0,1	0,7	0,561	7960
Краснодарский край . .	92,9	6	0,5	—	0,5	_	0,01	0,09	0,595	8500
Саратовское	93,4	2,1	0,8	0,4	0,3	Следы	0,3	2,7	0,576	8300
Газли, Бухарской области	96,7	2	0,35	0,4'			0,1	0,45	0,575	8180
Из газонефтяных месторождений (попутные)
Ромашкино	39	20	18,5	6,2	4,7		0,1	11,5	1,07
	35	22	19	7,4	4,6		Следы	12	1,112	.
Туймазы	42	21	18,4	6,8	4,6		0,1	7,1	1,062	—
Зольный .......	36	23,5	23	9,3	3,5		0,2	4,5	1,132	—
Жирное .	82	5	3	2,5	1	. .	5	1,5	0,721	—
Сызрань-нефть	31,9	23,9 -	5,9	2,7	0,8	1,7	1,6	31,5	0,932	—
Ишимбай	42,4	12	20,5	7,2	3,1	2,8	1	11	1,040	_
Андижан .	66,5	16,6	9,4	3,1	3,1	0,03	0,2	4,17	0,801 ;