- •Симферополь-2006
- •Симферополь-2006
- •Содержание
- •Введение
- •Тема 1. Общие сведения о горючих газах
- •Природные газы
- •1.2. Искусственные газы
- •1.3. Контрольные вопросы по теме 1 и введению
- •Тема 2. Добыча, обработка и транспортирование природного газа
- •2.1. Газовые месторождения
- •2.2. Добыча газа
- •Т урбинное бурение отличается от роторного тем, что буровой двигатель ( турбобур) крепится непосредственно над буром. Турбобур вращается под действием промывочного раствора высокого давления.
- •2.3. Обработка газа
- •2.4. Транспортирование газа по магистральному газопроводу
- •2.5.Добыча газа в Крыму
- •2.6. Контрольные вопросы по теме 2
- •Тема 3. Система газоснабжения населенного пункта
- •3.1. Уровни давления газа
- •3.2. Трубы и арматура газопроводов
- •3.3. Защита газопроводов от коррозии
- •3.4. Газораспределительные станции
- •3.5.Газорегуляторные пункты и установки
- •3.6. Регулирование давления газа
- •3.7. Особенности проектирования регуляторов давления
- •3.8.Контрольные вопросы по теме 3
- •Тема 4. Потребление газа населенным пунктом
- •4.1. Годовое потребление газа
- •Потребление теплоты хлебозаводами, хлебопекарнями, хлебокомбинатами.
- •Годовое потребление теплоты на централизованное горячее водоснабжение
- •4.2.Неравномерность потребления газа
- •4.3.Определение расчетного часового расхода газа
- •4.4.Контрольные вопросы по теме 4
- •Тема 5. Гидравлический расчет газовых сетей
- •5.1. Определение потерь давления в газопроводе
- •5.2. Обоснование использования газопроводов повышенного давления
- •5.3. Расчетные схемы газоотдачи газовых сетей
- •Сеть с сосредоточенными расходами газа
- •Сеть с равномерно распределенными расходами газа
- •Сеть с равномерно распределенными и сосредоточенными расходами
- •5.4. Гидравлический расчет распределительной тупиковой газовой сети низкого давления
- •5.5. Гидравлический расчет распределительной кольцевой газовой сети низкого давления
- •5.6. Особенности гидравлического расчета распределительной кольцевой газовой сети низкого давления с тупиковыми ответвлениями
- •5.7. Особенности гидравлического расчета кольцевых газовых сетей высокого и среднего давления
- •5.8. Гидравлический расчет кольцевых газовых сетей высокого и среднего давления на аварийные режимы
- •5.9. Контрольные вопросы по теме
- •Тема 6. Использование газа
- •6.1. Теоретические основы сжигания газа
- •6.2. Горение газа в потоке газовоздушной смеси
- •6.3. Диффузионное горение газа.
- •6.4. Газовые горелки
- •Горелки предварительного смешения газа с частью воздуха, необходимой для горения
- •6.5. Контрольные вопросы по теме 6
- •Тема 7. Газоснабжение жилых , общественных и производственных зданий
- •7.1.Газоснабжение жилых домов
- •7.2. Газоснабжение общественных зданий
- •7.3. Газоснабжение производственных зданий
- •Двухступенчатые системы газоснабжения
- •7.4. Использование сжиженных газов
- •7.5. Контрольные вопросы по теме 7
- •Рекомендуемая литература
- •Боровский Борис Иосифович Курс лекций по дисциплине «Газоснабжение» капкс, Симферополь, 2003.
Тема 1. Общие сведения о горючих газах
Горючие газы делятся на две большие группы: 1- природные газы, 2- искусственные газы. Горючие газы являются топливом, используются для газоснабжения городов, населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Природные газы- ценное сырье химической промышленности и топливо для автотранспорта.
Природные газы
Природные газы добываются из недр земли и представляют собой смесь углеводородов метанового ряда, в которую могут входить: метан, этан, пропан, Н-бутан, изобутан, пентан. Природные газы не содержат водорода, окиси углерода и кислорода. Содержание азота и диоксида углерода обычно не высоко. Газы некоторых месторождений содержат сероводород. В таб. 1.1 приведены физические характеристики и теплота сгорания чистых горючих газов при температуре 00С и давлении 101,3 кПа.
Таблица 1.1. Характеристика чистых горючих газов
Газ |
Химическая формула |
Плотность, кг/м3 |
Относительная плотность по воздуху |
Теплота сгорания
|
|||
МДж/кг |
МДж/м3 |
||||||
высшая |
низшая |
высшая |
низшая |
||||
Метан |
СН4 |
0.7168 |
0.5545 |
55.59 |
50.08 |
39.86 |
35.84 |
Этан |
С2Н6 |
1.3566 |
1.049 |
51.92 |
47.52 |
70.42 |
63.73 |
Пропан |
С3Н8 |
2.019 |
1.562 |
50.37 |
46.39 |
101.74 |
93.37 |
Н-бутан |
С4Н10 |
2.703 |
2.091 |
49.57 |
45.76 |
133.98 |
123.77 |
Изобутан |
С4Н10 |
2.668 |
2.064 |
49.45 |
45.68 |
131.89 |
121.84 |
Пентан |
С5Н12 |
3.221 |
2.491 |
49.20 |
45.43 |
158.48 |
146.34 |
Водород |
Н2 |
0.090 |
0.0695 |
141.9 |
120.08 |
12.77 |
10.8 |
Из таблицы 1.1 следует, что пропан, Н-бутан, изобутан, пентан значительно тяжелее воздуха, поэтому их называют тяжелыми углеводородами. Плотность является важнейшей характеристикой газа, определяющей условия эксплуатации газовых систем.
Теплоту сгорания разделяют на высшую и низшую. Низшая теплота сгорания, в отличие от высшей, не учитывает тепло, теряемое с парами воды ( для углеводородов различие высшей и низшей теплоты сгорания не превышает 10%). Высшая теплота сгорания углеводородов, отнесенная к единице массы (МДж/кг) находится на уровне 50 МДж/кг. Эта величина примерно в 3 раза ниже высшей теплоты сгорания водорода, принимаемого в качестве эталона горючего газа. Высшая теплота сгорания, отнесенная к единице объема ( МДж/м3) возрастает с увеличением плотности углеводородов: метан –39.86 МДж/м3, пентан- 158.48 МДж/м3
( различие в 4 раза). По этой характеристике водород значительно уступает углеводородам: метану в 3 раза, пентану – в 12 раз. Отметим, что 1м3 метана примерно эквивалентен 1 л бензина, керосина, дизельного топлива, мазута и 1,3 кг каменного угля.
Состав природных газов зависит от месторождений. По этому признаку природные газы подразделяются на три группы:
1.Природные газы , добываемые из чисто газовых месторождений. Они состоят из метана и являются тощими и сухими. Тощие - малое содержание тяжелых углеводородов ( менее 50 г/м3); сухие – содержание влаги не превышает количества, насыщающего газа: 1 г/м3 при температуре минус 200С ( зимнее время) и 50 г/м3 при температуре 350С ( лето). Высшая теплота сгорания этих газов примерно 40 МДж/м3.
2. Природные газы из нефтяных месторождений ( попутные газы). Это жирные газы, т.к. помимо метана, содержат тяжелые углеводороды и газовый бензин в количестве более 150 г/м3. Высшая теплота сгорания этих газов составляет 46… 65 МДж/м3.
3.Природные газы, добываемые из конденсатных месторождений, состоят из смеси сухого газа и паров конденсата. Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов, бензина, лигроина, керосина. Конденсат находится в месторождении в парообразном состоянии по действием высокого давления и высокой температуры ( рис. 1.1). Если скважину сообщить с атмосферой ( падение давления), то в газовом пласте выпадает конденсат, потерянный для добычи. Поэтому добыча газа ведется при обеспечении высокого давления, что усложняет технологию добычи.
Р
жидкость
Ркр
пар + жидкость пар
Ткр Т
Рис.1.1 Диаграмма давление- температура для углеводородов: Ркр., Ткр- критические значения давления и температуры.
Из газов конденсаторных месторождений и попутных газов получают сжиженный углеводородный газ (СУГ), который используют для газоснабжения населения. Для перевода газа в жидкость повышают давление и снижают температуру ниже критической ( см. рис. 1.1) Критическая температура, например, пропана 960С, ему соответствует высокая теплота сгорания 101 МДж/м3.