какие горючие компоненты входят в состав газов используемых для газоснабжения городов

Газоснабжение. Горение газов: Учебное пособие (Разделы 1-9. Газообразное топливо. Расчеты эффективности использования топлива)

Страницы работы

Содержание работы

Волгоград 2010

1. газообразное топливо

1.1. Состав газообразного топлива

В состав газообразного топлива входят горючие и негорючие компоненты. Физико-химические и теплотехнические характеристики газового топлива обусловлены различием в составе горючих компонентов и наличием в газе негорючих газообразных компонентов и вредных примесей. Горючая часть топлива состоит из углеводородов, водорода и оксида углерода. В негорючую часть входят диоксид углерода, азот и кислород. К примесям относят сероводород, аммиак, цианистые соединения, водяные пары, нафталин, смолы, пыль и др. Негорючие газы и примеси являются балластом газового топлива, ухудшающим его теплофизические и эксплуатационные качества.

Предельные углеводороды характеризуются высокой теплотой сгорания, не имеют цвета и запаха, не токсичны, но оказывают слабое наркотическое действие при большой концентрации (высокомолекулярные углеводороды). При скоплениях в помещениях более 10 % по объему они способны вызывать удушье из-за недостатка кислорода воздуха. С увеличением молекулярной массы углеводородов повышаются их теплота сгорания, плотность и способность к конденсации.

Непредельные углеводороды (С_nH_2n) входят в значительных количествах в искусственные газы. Углеводороды этого ряда: этилен (С₂H₄), пропилен (С₃H₆), бутилен (С₄H₈) — по своим свойствам сходны с предельными углеводородами.

Водород (Н₂) имеется во всех искусственных газах. Это горючий газ без цвета, запаха и вкуса, не токсичен. В реакциях горения водород весьма активен.

Оксид углерода (СО) — горючий газ без цвета, запаха и вкуса, тяжелее воздуха, очень токсичен. Содержится в больших количествах в искусственных газах, а также образуется при неполном сгорании топлива.

Негорючие компоненты. Диоксид углерода (СО₂) не имеет цвета и запаха, со слабым кисловатым вкусом, не токсичен, но при скоплении в помещении способен вызвать удушье из-за недостатка кислорода воздуха. Химически инертен.

Азот (N₂) — газ без цвета, запаха и вкуса, не горит и не поддерживает горение, не токсичен. При высоких температурах, например, в топках промышленных агрегатов, возможно образование оксидов азота, являющихся высокотоксичными компонентами продуктов сгорания.

Кислород (О₂) — газ без цвета, запаха и вкуса, не горит, но поддерживает горение. Содержится в небольших количествах в некоторых искусственных газах. В присутствии влаги активно способствует коррозии металла газопроводов и арматуры.

Примеси. Сероводород (Н₂S) — бесцветный горючий газ с характерным запахом тухлых яиц. Может содержаться в искусственных и плохо очищенных природных газах. Как сам сероводород, так и продукты его сгорания — оксиды серы (SО₂ и SО₃) — весьма токсичны и разрушают металлы, образуя с железом пирофорные соединения, способные самовоспламеняться в воздухе.

Аммиак (NН₃) — бесцветный газ с острым запахом нашатырного спирта, вредная токсичная примесь некоторых искусственных газов.

Цианистые соединения, в первую очередь синильная кислота (НСN), могут образоваться в коксовых газах в результате взаимодействия углерода топлива с аммиаком. При нормальных условиях синильная кислота — бесцветная легкая жидкость с весьма высокими токсичными и коррозионными свойствами.

Пары воды могут содержаться в недостаточно осушенных газах. При высоких давлениях они образуют с тяжелыми углеводородами кристаллогидратные соединения, внешне напоминающие частички снега или льда, которые закупоривают газопроводы.

Нафталин, смолы и пыль, откладываясь на внутренних стенках газопроводов, уменьшают их сечения, а при плохой очистке газа закупоривают отдельные участки газопроводов, преждевременно засоряют фильтры, арматуру и другие устройства.

1.2. Классификация горючих газов

В практике газоснабжения применяются различные газы, отличающиеся по происхождению, химическому составу и физическим свойствам. По происхождению горючие газы разделяются на естественные, или природные, и искусственные, вырабатываемые из твердого и жидкого топлива. Природные газы добываются из скважин чисто газовых месторождений, а также нефтяных месторождений попутно с нефтью и газоконденсатных месторождений.

Газы чисто газовых месторождений преимущественно состоят из метана (до 99 %) с небольшим содержанием тяжелых углеводородов и негорючих примесей. Они характеризуются относительным постоянством состава и теплотой сгорания.

Источник

Какие горючие компоненты входят в состав газов используемых для газоснабжения городов

Название работы: Состав горючих газов

Предметная область: Химия и фармакология

Описание: Состав горючих газов. В состав газообразного топлива входят горючие и негорючие газы. Физико-химические и теплотехнические характеристики газового топлива обусловлены различием в составе горючих компонентов и наличием в газе негорючих газообразных к.

Дата добавления: 2012-12-28

Размер файла: 32.23 KB

Работу скачали: 17 чел.

Состав горючих газов.

В состав газообразного топлива входят горючие и негорючие газы.

Физико-химические и теплотехнические характеристики газового топлива обусловлены различием в составе горючих компонентов и наличием в газе негорючих газообразных компонентов (балластов) и вредных примесей.

К горючим компонентам газообразного топлива относятся следующие вещества.

Содержание метана в природных газах достигает до 98%, поэтому его свойства практически полностью определяют свойства природных газов.

Сгорание метана в воздухе протекает по уравнению:

В результате сгорания образуется 10,52нм 3 продуктов горения.

Н С Н Н С С Н Н С С С Н

С увеличением числа атомов в молекуле тяжёлых углеводородов возрастает их плотность и теплота сгорания.

CO + 0,5 O 2 + 1,88 N 2 = CO 2 + 1,88 N 2

и образует 2,88нм 3 продуктов горения.

Вследствие малого объёма продуктов горения оксида углерода на каждый м 3 их приходится тепла, чем на 1м 3 продуктов горения углеводородов. Поэтому продукты горения оксида углерода нагреваются до более высокой температуры, хотя теплота сгорания оксида углерода ниже, чем у углеводородов.

H 2 + 0,5 O 2 + 1,88 N 2 = H 2 + 1,88 N 2

Водород отличается высокой реакционной способностью, водородно-воздушные смеси имеют широкие пределы воспламенения и весьма взрывоопасны.

В негорючую часть газообразного топлива входят азот и углекислый газ.

К вредным примесям относится сероводород.

Все природные газы бесцветны и в большинстве своём не имеют запаха. Поэтому в случае утечки их из газопроводов в различных помещениях и сооружениях может образоваться газовая смесь, которая остаётся незаметной.

Для того, чтобы утечки газа были своевременно обнаружены, горючие газы, направляемые в городские газопроводы, одоризируют, т.е. придают им резкий специфический запах, по которому их легко обнаружить даже при незначительных концентрациях в воздухе помещений. Наиболее часто в качестве одоранта применяют элилмеркоптан. При этом запах природных топливных газов для коммунально-бытового назначения должен ощущаться при содержании 1% в воздухе. Запах сжиженных углеводородных газов должен ощущаться при содержании их в воздухе 0,5% по объёму.

Транспортирование газа от скважины до городских потребителей.

На рисунке 1 показана схема транспортирования газа. Газ из скважин 1 поступает в сепараторы 2, где от него отделяются различные механические и жидкие примеси. Далее по промысловым газопроводам 3 газ поступает в коллекторы и промысловые газораспределительные станции 4. Здесь газ снова очищается в масляных пылеуловителях, осушается и одорируется.

После такой подготовки газ направляют в магистральный газопровод 5. Для преодоления сил трения и местных сопротивлений в газопроводе и поддержания в нём давления на заданном уровне на трассе газопровода сооружают компрессорные станции 6. На магистральном газопроводе для облегчения ремонтных работ устанавливают запорную арматуру.

Для транспортирования больших количеств газа по магистральным газопроводам используют трубы диаметром 1220 и 1420мм., повышают рабочее давление до 7,5МПа (75кгс/см 2 ), прокладывают газопроводы в две нити и более.

Режим работы магистрального газопровода предусматривает равномерную подачу газа от газовых промыслов до потребителей газа. Однако потребность в газовом топливе для многих потребителей неравномерна: летом потребность в газе уменьшается, а зимой – возрастает. Для выравнивания сезонной неравномерности потребления газа строят подземные хранилища газа или подключают к газопроводу потребителей, которым в летнее время можно подавать излишки газа, например электростанции. Таких потребителей называют буферными.

На подходе к городу сооружают газораспределительные станции (ГРС), из которых газ после замера его количества и сжижения давления подаётся в распределительные сети города. Газораспределительная станция – конечный участок магистрального газопровода и является как бы границей между городскими и магистральными газопроводами.

Сущность коррозийных процессов.

Разрушение металлических поверхностей под влиянием химического или электрохимического воздействия окружающей среды называется коррозией металлов.

Коррозии могут подвергаться наружные и внутренние поверхности труб. Коррозия внутренних поверхностей происходит в результате воздействия металла в присутствии влаги с такими агрессивными компонентами, как сероводород и кислород.

Очистка газа от сероводорода и кислорода практически устраняет коррозию внутренних поверхностей труб.

Наибольшую опасность представляет коррозия внешних поверхностей подземных газопроводов. В зависимости от коррозийных факторов различают почвенную коррозию и коррозию блуждающими токами. Почвенная коррозия – электрохимическое разрушение стальных газопроводов, вызванное действием почвы, грунтов и грунтовых вод. Коррозия блуждающими токами – электрохимическое разрушение подземных газопроводов, вызванное действием постоянного и переменного токов, источники которых – электрифицированный рельсовый транспорт (магистральный, пригородный, городской и промышленный).

Почвенной коррозии подвергаются незащищённые наружные поверхности стальных труб. Скорость коррозии металла зависит от свойств грунта: влажности, температуры, электропроводности, воздухопроницаемости, наличия солей. Чем больше влажность и проницаемость воздуха, тем быстрее протекает процесс коррозии. При пониженной температуре грунта и замерзании его во влажном состоянии процесс коррозии замедляется.

Электрохимическая коррозия в почве обусловлена взаимодействием металла труб с агрессивными растворами грунта. При этом металл выполняет роль электродов, а агрессивные растворы – электролитов. Вблизи участков газопровода, где происходит процесс растворения металла с выходом ионов, образуются анодные зоны, а там, где процесс растворения менее интенсивно – катодные зоны.

Таким образом, на поверхности трубы образуется гальваническая пара, в которой ток по металлу трубы течёт от катодной к анодной зоне, а в электролите (грунте) – от анодной к катодной. В местах выхода тока (анодная зона) будет происходить растворение металла, т.е. разрушение газопровода. В теле трубы образуются каверны и сквозные отверстия.

Для питания электрифицированного транспорта применяется постоянный ток, причём в качестве второго провода служат рельсы. Хотя рельсы – хороший проводник, но часть тока, особенно в местах соединений рельс, попадает в грунт. Двигаясь в грунте, эти токи возвращаются к своим источникам по различным путям наименьшего сопротивления. Один из таких путей – газопроводы, имеющие поврежденную изоляцию.

В местах повреждения изоляции блуждающие токи попадают на газопровод и выходят из него вблизи тяговой подстанции. Участки входа тока в газопровод называют катодными, а участки выхода – анодными.

Анодные зоны опаснее, так как точки выходят из газопровода в виде положительных ионов, что сопровождается интенсивным выносом частичек металла и образованием сквозных отверстий. В анодной зоне происходит интенсивная коррозия газопроводов, причём эта коррозия во много раз опаснее почвенной. В крупных городах это наиболее распространенный вид коррозии.

Электрические методы защиты.

Основные методы электрической защиты – электрический дренаж, катодная и проекторная защита.

Схема катодной защиты: 1-место повреждения изоляции газопровода; 2-газопровод;

3-точка присоединения дренажного кабеля; 4-дренажные кабели; 5-источник

постоянного тока; 6-заземление из старых труб.

Катодная защита. Катодной защитой (рис.2) называется способ защиты газопроводов от коррозии за счёт их катодной поляризации с помощью тока от внешнего источника. На газопровод 2 от специального источника постоянного тока 5 накладывают отрицательный потенциал. Таким образом защищаемый участок газопровода искусственно превращают в катодную зону. Анодную зону создают закопанные вокруг газопровода металлические предметы (старые трубы, рельсы), которые подключают к положительному полюсу источника постоянного тока через кабели 4. В этом случае движение тока идёт от положительного полюса источника питания по кабелю 4 на анодное заземление 6, а от него в грунт и через повреждённые участки 1 газопровода на защищаемый газопровод. От газопровода ток течет по кабелю 4 на отрицательный полюс источника питания. В результате происходит постепенное разрушение не газопровода, а вкопанных в землю старых труб и рельс.

Источник

Состав горючих газов, используемых в городском газовом хозяйстве.

Характеристика газообразного топлива. Его положительные свойства.

Природный газ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами топлива.

1. Стоимость добычи природного газа значительно ниже, чем других видов топлива.

2. Высокая теплота сгорания делает целесообразным транспортировку газа по магистральным газопроводам на значительные расстояния.

3. Обеспечивается полнота сгорания и облегчаются условия труда обслуживающего персонала.

4. Отсутствие в природных газах окиси углерода и других отравляющих веществ предотвращает возможность отравления при утечках газа, что особенно важно при газоснабжении коммунальных и бытовых потребителей.

5. Применение природного газа обеспечивает населению снижение затрат на топливо.

6. Газоснабжение городов и населенных пунктов значительно улучшает состояние воздушного бассейна городов, что имеет не только санитарное, но и экономическое значение (увеличивает срок службы металлоконструкций, сохранность зеленых насаждений и т.д.)

7. Высокая жаропроизводительность (более 2000 градусов) позволяет эффективно применять природный газ в качестве энергетического и технологического топлив.

8. Природный газ является ценным сырьем для химической промышленности.

9. Обеспечивается возможность автоматизации процессов горения, высоких к.п.д. Наибольшее увеличение к.п.д. достигается в жилищно-коммунальном хозяйстве у бытовых приборов, отопительных печей и котлов малой производительности.

Состав горючих газов, используемых в городском газовом хозяйстве.

В состав газообразного топлива входят горючие и негорючие газы.

К горючим компонентам газообразного топлива относятся следующие вещества.

МЕТАН СН 4. Бесцветный нетоксичный газ без запаха и вкуса. 1 нм куб. его имеет массу 0,717 кг.

Вследствие содержания в метане 25% водорода имеется большое различие между высшей и низшей теплотой сгорания. Высшая теплота сгорания метана составляет 39820 кДж/ куб м, 9510 ккал/куб м; низшая соответственно 35880 кДж/куб м, 8570 ккал/куб м.

Содержание метана в природных газах достигает 98%, поэтому его свойства практически полностью определяют свойства природных газов.

Кроме метана в горючих газах в небольших количествах могут содержаться этан, пропан, бутан.

В горючую часть газа может входить также:

ОКИСЬ УГЛЕРОДА СО. Бесцветный газ, без запаха и вкуса; масса 1 куб. м составляет 1,25 кг.

Окись углерода оказывает на организм человека токсическое воздействие, так как легко вступает в соединение с гемоглобином крови.

Содержание СО в воздухе	Длительность и характер воздействия
Обьемн %	мг/л

0,01 0,125 В течение нескольких часов не оказывает воздействия

0,05 0,625 В течение одного часа нет заметного воздействия

0,1 1,25 Через 1 ч наблюдается головная боль, тошнота,

0,5 6,25 Через 20…30 минут оказывает смертельное воздействие

Предельно допустимая концентрация СО в воздухе помещения при использовании газа для коммунально-бытовых нужд составляет 2 мг/ м куб.

ВОДОРОД Н2. Бесцветный нетоксичный газ без вкуса и запаха. Масса 1 куб метр равна 0,09 кг. Он в 14,5 раз легче воздуха. Водород отличается высокой реакционной способностью, водородно-воздушные смеси имеют широкие пределы воспламенения и весьма взрывоопасны.

В негорючую часть газообразного топлива входит азот и углекислый газ.

АЗОТ N2 Двухатомный бесцветный газ без запаха и вкуса. Масса 1 м куб. азота равна 1,25 кг. Азот практически не реагирует с кислородом, поэтому при расчетах процесса горения его рассматривают как инертный газ. Содержание азота в различных газах колеблется в значительных пределах.

УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ СО2 Бесцветный газ, тяжелый мало реакционный при низких температурах. Имеет слегка кисловатый запах и вкус. Концентрация СО2 в воздухе в пределах 4…5 % приводит к сильному раздражению органов дыхания; 10-% концентрация углекислого газа в воздухе вызывает сильное отравление. Масса 1 н куб. метра СО2 составляет 1,98 кг. Углекислый газ тяжелее воздуха в 1,53 раза.

КИСЛОРОД О2. Газ без запаха, цвета и вкуса. Масса 1 нм куб. кислорода составляет 1,43 кг. Содержание кислорода в газе понижает его теплотворную способность и делает газ взрывоопасным. Поэтому содержание кислорода в газе не должно быть более 1% по объему.

К вредным примесям относится сероводород.

Сероводород Н2S Тяжелый газ с сильным и неприятным запахом, напоминающим запах тухлых яиц. Сероводород обладает высокой токсичностью. Масса 1 н метр куб.сероводорода равна 1,54 кг. Сероводород является газообразной кислотой и, воздействуя на металлы, образует сульфиды. Поэтому сероводород сильно корродирует газопроводы, особенно при одновременном содержании в газе Н2S, Н2О и О2. При сжигании газа сероводород сгорает и образует сернистый газ, вредный для здоровья. Содержание сероводорода не должно превышать 2 г на 100 куб метров газа.

Технические требования к сжиженным углеводородным газам для коммунально-бытового потребления определены стандартом. В зависимости от применения установлены следующие марки сжиженных газов: СПБТЗ – смесь пропана и бутана техническая зимняя содержит не менее 75% пропана, СПБТЛ – смесь пропана и бутана техническая летняя содержит не более 60% бутана, БТ – бутан технический содержит не менее 60% бутана.

Дата добавления: 2015-04-20 ; просмотров: 29 | Нарушение авторских прав

Источник

Горючие газы, используемые для газоснабжения. с18

Для газоснабжения используют природные, попутные и сжиженные углеводородные газы. Газ, предусматриваемый для использования в качестве топлива, должен соответствовать ГОСТ 5542-87 для природного газа и ГОСТ 20448-80 для сжиженного углеводородного газа.

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество примесей. К горючим газам относятся: углеводороды, водород, оксид углерода. К негорючим газам относятся: азот, кислород, диоксид углерода. К примесям относят: водяные пары, сероводород, пыль.

Содержание влаги не должно превышать количеств, насыщающих газ при температуре 20 0 С (зимой) и 35 0 С (летом). Если газ транспортируют на большие расстояния, то его осушают.

Природные газы представляют собой смесь углеводородов метанового ряда, их добывают из газовых или нефтяных месторождений.

Природные газы подразделяют на 3 группы:

1) газы, которые добывают из чисто газовых месторождений. В основном они состоят из метана и являются тощими или сухими ( не более 50 г/м 3 пропана и выше). Характеристики природных газов некоторых северных месторождений приведены в таблице 1

Состав газа по (объему), %

Низшая теплота сгорания,

Метан CH₄Этан C₂H₆Пропан C₃H₈Бутан C₄H₁₀Пентан C₅H₁₂Диоксид углерода CO₂Азот N₂Сероводород H₂SУренгойское98,80,70——0,0100,2900,980—0,72935509Ямбургское98,60,60——0,0100,1901,120—0,71435430Медвежье99,20,120——0,0100,0100,600—0,72235685Бованенковское99,00,0280,0070,003—0,0630,855Следы0,72335534Заполярное98,40,0700,010—0,0100,2001,500—0,72835375Тазовское98,60,1000,0300,0200,0100,2001,000—0,72735509Губкинское98,70,1300,0100,0050,0100,1501,300—0,73035521Комсомольское97,20,1200,010—0,0100,1002,560—0,73535004Вынгапуровское95,10,320———0,1904,300—0,74531328Юбилейное98,40,0700,010——0,1001,100—0,72935360Мессояхское97,60,1000,0300,0100,0100,0601,600—0,72435138Березовское94,11,2000,3000,1000,0600,5003,000—0,75535277Вуктыльское81,88,8002,6000,9400,3000,3005,100—0,85938828

2) попутные газы нефтяных месторождений. Это смесь сухого газа, пропан-бутановой фракции и газового бензина – жирные газы, содержащие большое количество тяжелых углеводородов (обычно более 150 г/м 3 )

3) газы конденсатных месторождений. Это смесь сухого газа и паров конденсата, которые представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов, содержащих С₅ и выше (бензин, лигроин, керосин)

Искусственные газы. При термической обработке твердых топлив в зависимости от способа переработки получают газы сухой перегонки и генераторные газы.

Газификация –процесс термохимической переработки топлива. В результате реакции углерода топлива с кислородом и водяным паром образуются горючие газы: оксид углерода и водород. Одновременно с процессом газификации протекает частичная сухая перегонка топлива.

Основные физические свойства газов. с 20-29

При расчете некоторых свойств газов, а также производительности и пропускной способности газопроводов различают следующие условия состояниягаза:

Например, плотность воздуха при различных условиях равна:

;

;

.

В расчетах достаточно часто пользуются понятием относительной плотности , т.е.отношением газа к плотности воздуха при одних и тех же условиях

. (1.1)

Плотность газа при нормальных условиях может быть определена по его молярной массе М

где (1.2)

М – молярная масса, кг/кмоль;

22,41 – объем, который занимает 1 кмоль газа при нормальных условиях, м 3 /кмоль.

Приведение плотности, объема и расхода газа к стандартным условиям выполняется по следующим зависимостям:

, (1.3), ? (1/4), , (1.5), где

Плотность смесигазов подчиняется закону аддитивности

где (1.6)

— молярная (мольная объемная) концентрация; — плотность i – го компонента (таблица 2).

Газовая постояннаязависит от состава газовой смеси и определяется в (н*м/(кг*К)) по формуле

, где (1.7)

— универсальная газовая постоянная, = 8314,3 н*м/(кмоль*К)=8,3143 кДж/(кмоль*К).

Средние псевдокритические температура и давлениесмеси также подчиняются закону аддитивности:

и — абсолютные критические температура и давление компонентов смеси.

Критическим давлениемназывается такоедавление, при котором и вышекоторого повышением температуры нельзя испарить жидкость.

Критическая температура –это такая температура, при которой и выше которой при повышении давления нельзя сконденсировать пар.

В соответствиями с нормами технологического проектирования псевдокритические параметры природного газа могут быть определены по известной плотности газовой смеси

— плотность газа (в кг/м 3 ) при стандартных (20 0 С) условиях; псевдокритическое давление газа рассчитано в МПа, а псевдокритическая температура – в К (Кельвинах).

, (1.12), где ,

Влажность газов.Почти все газы содержат водяные пары, то есть имеют некоторую влажность. Влажность природных газов обусловлена пластовыми условиями. В магистральных и распределительных газопроводах транспортируемый газ может насыщаться влагой, оставшейся в газопроводе после гидравлических испытаний. Присутствие сконденсированных водяных паров и кислых газов может вызвать коррозию трубопроводов и оборудования. При некоторых условиях (температуре и давлении) при наличии капельной влаги в газе могут образовываться кристаллогидраты.

Содержание влаги в газе характеризуется абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютная влажность d (в г/м 3 или кг/кг) характеризует содержание водяных паров соответственно в единице объема или единице массы газа. Влагосодержание природных газов зависит от состава газа, температуры и давления и определяется по номограмме ( рис.1)

Относительная влажность газа – отношение фактического количества водяных паров в единице объема газа к максимально возможному количеству при определенных давлении и температуре:

, где (1.15)

количество водяного пара в единице объема пара;

-максимально возможное количество водяного пара, которое может находиться в газе без конденсации при данных давлении и температуре;

парциальное давление водяного пара в газовой смеси;

давление насыщенного водяного пара при температуре Т.

Температура, при которой газ становится насыщенным при определенном давлении, называется точкой росы.

При подготовке к транспорту газ должен быть осушен так, чтобы точка росы была на 5-7 градусов ниже минимальной температуры охлаждения газа в газопроводе Табл. 3.

Дата добавления: 2018-06-27 ; просмотров: 1808 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник