Основные параметры природных газов:

¾ массовая концентрация сероводорода — не более 0,02 г/м3;

¾ объемная доля кислорода — не более 1 %;

¾ масса механических примесей — не более 0,001 г/м3;

¾ интенсивность запаха при объемной доле в воздухе 1 % — не менее 3 баллов;

¾ наличие в газе жидкой фазы воды не допускается;

¾ пределы воспламеняемости (по метану) в смеси с воздухом в объемных процентах (об. %): нижний — 5, верхний — 15.

 

Для коммунально-бытового потребления используют газы углеводородные сжиженные топливные марок СПБТЗ (смесь пропанбутановая техническая зимняя); СПБТЛ (смесь пропанобутановая летняя); БТ (бутан технический).

 

В соответствии с требованиями ГОСТ 20448—80* к сжиженным газам предъявляются следующие требования:

¾ суммарное объемное количество в газе пропана и бутана — не менее 75 %;

¾ давление насыщенных паров при 45 СС — не более 1,6 МПа, при — 20 °С — не менее 0,16 МПа;

¾ содержание сероводорода и меркаптановой серы — не более 0,015%;

¾ содержание свободной воды и щелочи не допускается;

¾ пределы воспламеняемости в смеси с воздухом при температуре 15...20°С, об. %: нижний — 1,8, верхний — 9,5; низшая теплота сгорания (для пропана — 93,1 МДж/м3, для бутана — 122 МДж/м3).

 

По сравнению с природным газом сжиженный обладает рядом специфических свойств, требующих сложного оборудования для его хранения, транспортировки и использования. Основная особенность сжиженного газа в том, что он хранится и транспортируется в жидком виде, а используется в газообразном.

При незначительном понижении температуры и повышении давления этот газ превращается в жидкость, а при температуре —40...40°С и атмосферном давлении переходит в газообразное состояние.

Основу природного газа составляет метан (СН4); сжиженного— пропан (С3Н8) и бутан (С4Н10).

К искусственным газам относят:

¾ коксовый,

¾ сланцевый,

¾ доменный и другие газы, получаемые путем переработки твердых топлив, нефти, а также выделяющиеся при технологических процессах на химических, металлургических и других предприятиях.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГАЗОВ

 

 

Жаропроизводительность представляет собой максимальную температуру, развиваемую при полном сгорании сухого топлива в теоретически необходимом для горения количестве воздуха при условии, что выделившаяся теплота расходуется на нагрев продуктов сгорания.

 

Жаропроизводительность, °С, метана равна 2043, пропана — 2110, бутана —2118, водорода — 2235, ацетилена — 3620.

Количество кислорода, необходимое для горения, составляет примерно 1 м3 на 21 МДж теплотворной способности газа.

В связи с тем, что в воздухе около 21 % кислорода, то для сжигания 1 м3 метана необходимо 10 м3 воздуха, пропана — 24 м3, бутана — 31 м3.

Температура воспламенения — минимальная температура газовоздушной смеси, при которой начинается самопроизвольный процесс горения за счет выделения теплоты горящими частицами газа.

 

Воспламенение смеси может быть вызвано нагревом до температуры воспламенения либо применением внешних источников зажигания (запального пламени, электрических искр). Первый способ используется в двигателях внутреннего сгорания, второй — при сжигании газа с помощью горелок.

Чтобы начался процесс горения, температура поджигающего источника должна быть выше, чем температура воспламенения.

Температура воспламенения, °С, ацетилена — 335, водорода — 510, метана — 545, бутана — 430, пропана — 504.

Воспламенение и дальнейшее самопроизвольное горение газовоздушной смеси возможно только при определенных соотношениях газа и воздуха, называемых пределами воспламеняемости.

Нижний предел воспламеняемости, об. %: для ацетилена — 2,5, водорода — 4, метана — 5, пропана — 2,3, бутана — 1,9; верхний для ацетилена — 80, водорода — 75, метана — 15, бутана — 8,5, пропана — 9,5.

Если содержание газа в смеси меньше нижнего предела воспламенения, то такая смесь самостоятельно гореть не может. При содержании газа, большем верхнего предела воспламенения, количества воздуха в смеси недостаточно для полного сгорания газа.

Газовоздушная смесь, содержание газа в которой находится между нижним и верхним пределами воспламенения,— взрывоопасна.

Взрыв — явление быстрого перехода вещества из одного состояния в другое, сопровождаемое нагревом продуктов сгорания до высокой температуры и резким повышением давления.

 

Если горючая смесь находится в закрытом объеме (сосуд, трубопровод, помещение), то при появлении источника теплоты или пламени с температурой, достигающей температуры воспламенения, происходит взрыв этой смеси.

Давление при взрыве метановоздушной смеси достигает 0,7... 0,75 МПа, пропан-бутановой смеси — 0,8...0,9.

 

Детонация возникает при взрыве горючих смесей газов с воздухом в трубах больших диаметров и длины и является формой воспламенения, при которой скорость распространения пламени превышает скорость распространения звука и достигает 1000... 4000 м/с.

 

Давление при этом может повыситься до 8 МПа и более. Возникают ударные волны, сжимающие и воспламеняющие смесь. Быстродействующая ударная волна вызывает резкое увеличение давления, температуры и плотности горючей смеси, что ускоряет реакцию горения и усиливает эффект разрушения.

 

Скорость распространения пламени — скорость, с которой элемент фронта пламени распространяется относительно свежей смеси. Зависит от состава, температуры, давления смеси, соотношения в ней газа и воздуха, диаметра фронта пламени.

Стандартные скорости горения при движении смеси в трубе диаметром 25 мм составляют: водорода 4,8 м/с, метана — 0,67, бутана — 0,82, пропана — 0,83 м/с.

Токсичность газового топлива заключается в способности вызывать отравление человека при вдыхании вредных компонентов, содержащихся в топливе или в продуктах его сгорания.

Наиболее опасным является оксид углерода (угарный газ), который выделяется при сжигании газа в недостаточном количестве воздуха. Значительное количество оксида углерода содержится в искусственных газах.

Углекислый газ, выделяемый при сжигании топлива, не ядовит. В малых количествах он возбуждает дыхательный центр, а в больших ухудшает его состояние,

Сильное вредное действие на человека оказывают сероводо-, род, оксиды серы и азота.

Метан и другие углеводородные газы не ядовиты, но вдыхание их вызывает головокружение, а значительное содержание в воздухе приводит к удушью из-за недостатка кислорода.

Сжиженные углеводородные газы, попадая на кожу человека, вызывают обморожение.

Природные газы не имеют запаха. Поэтому для своевременного выявления утечек ему придают специфический запах — выполняют одоризацию. В качестве одоранта применяют этилмер-каптан. Это газ с токсичностью, как у седоворода, и с неприятным запахом.

Количество вводимого в газ одоранта устанавливают таким, чтобы при концентрации в воздухе газа, не превышающей 1/5 нижнего предела взрываемости, ощущался запах одоранта.

Практически определено, что средняя норма расхода этилмеркалгана для одоризации природного газа, поступающего в городские сети, составляет 16 г на 1000 м3 газа при температуре 0°С. В этом случае запах ощущается при наличии в воздухе 1 %,. природного газа.

В сжиженный газ добавляют 60...90 г этилмеркаптана на 1 т газа.

Для сравнения плотности газа с другими газами или средами применяется понятие относительная плотность.

Относительная плотность – это отношение плотности данного газа (вещества) к плотности стандартного вещества (воздуха, воды и др.) при определенных условиях.

При относительной плотности меньше единицы газы при утечках распространяются прежде всего в верхней зоне помещений, а газы с относительной плотностью более единицы (сжиженные) опускаются в каналы, подвалы и т. п.

 

Плотность жидкой фазы с изменением давления практически не меняется. Жидкая фаза пропана и бутана имеет большой коэффициент объемного расширения, в среднем 0,003, что в 15 раз больше, чем у воды, поэтому при изменении температуры объем жидкой фазы газа значительно увеличивается.

Для предупреждения случаев, приведенных в примере, баллоны заполняются не более чем на 85 % объема, не допускается перегрев баллонов, а их наполнение производится при положительных температурах.

 

Сжиженный газ по сравнению со сжатым обладает следующими преимуществами:

¾ в баллонах одинаковой емкости сжиженного газа помещается примерно в 2 раза больше, чем сжатого;

¾ сжиженный газ при сгорании выделяет теплоты в 3 раза больше, чем такое же объемное количество сжатого природного газа;

¾ сжиженный газ хранят в резервуарах при давлении более чем в 10 раз меньшем по сравнению со сжатым, что снижает стоимость резервуаров и арматуры, упрощает конструкцию и повышает безопасность хранения.

 

СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ