Полная версия

Главная arrow Строительство arrow ГАЗОСНАБЖЕНИЕ: УСТРОЙСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОВОГО ХОЗЯЙСТВА

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

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 относят следующие вещества.

Метан СН4. Бесцветный нетоксичный газ без запаха и вкуса. В состав метана входит 75 % углерода и 25 % водорода; 1 м3его имеет массу 0,717 кг. При атмосферном давлении и температуре 111 К метан сжижается и его объем уменьшается почти в 600 раз. Сжиженный метан — перспективное топливо для многих отраслей народного хозяйства. Использование и транспортирование сжиженного природного газа в ряде случаев дает большой экономический эффект, позволяет значительно снизить металлозатра- ты на сооружение газопроводов и тем самым помогает решить проблемы, связанные с резервированием газоснабжения в отдельных районах страны и созданием запасов сырья для химической промышленности.

Вследствие содержания в метане 25 % водорода (по массе) имеется большое различие между высшей и низшей теплотой сгорания. Высшая теплота сгорания метана QB составляет

39 820 кДж/м3, 9 510 ккал/м3; низшая QH соответственно 35 880 кДж/м3, 8 570 ккал/м3.

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

Сгорание метана в воздухе протекает по уравнению СН4 + 202 + + 7,52N2 = С02 + 2Н20 + 7,52N2. В результате сгорания образуется 10,52 м3 продуктов горения.

Метан обладает сравнительно низкой реакционной способностью. Это объясняется тем, что на разрыв четырех связей в молекуле метана требуется большая затрата энергии. Кроме метана в горючих газах могут содержаться этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан

С4Н10.

Углеводороды метанового ряда имеют общую формулу С„Н2+2, где п — углеродное число, равное 1 (для метана), 2 (для этана) и 3 (для пропана).

Структура молекул этих углеводородов может быть представлена в следующем виде:

С увеличением числа атомов в молекуле тяжелых углеводородов возрастают их плотность и теплота сгорания.

Оксид углерода СО. Бесцветный газ без запаха и вкуса; масса 1 м3 составляет 1,25 кг; теплота сгорания 13 250 кДж/м3, 3 016 ккал/м3. В высококалорийных газах, содержащих метан и другие углеводороды, увеличение процентного содержания оксида углерода понижает теплоту сгорания газа: 1 м3 оксида углерода сгорает в теоретически необходимом количестве воздуха по уравнению СО + 0,5О2 + 1,88N2 = С02 + 1,88N2 и образует 2,88 м3 продуктов горения.

Вследствие малого объема продуктов горения оксида углерода на их каждый кубический метр приходится больше теплоты, чем на 1 м3 продуктов горения углеводородов. Поэтому продукты горения оксида углерода нагреваются до более высокой температуры, хотя теплота сгорания оксида углерода ниже, чем у углеводородов.

Оксид углерода оказывает на организм человека токсическое воздействие, так как легко вступает в соединение с гемоглобином крови. В табл. 2.1 показано влияние оксида углерода на организм человека при различных его концентрациях в воздухе.

Предельно допускаемая концентрация СО в воздухе помещения при использовании газа для коммунально-бытовых нужд составляет 2 мг/м3.

Таблица 2.1

Физиологическое воздействие оксида углерода СО на организм человека

Содержание СО в воздухе

Длительность и характер воздействия

объем, %

мг/л

0,01

0,125

В течение нескольких часов нс оказывает воздействия

0,05

0,625

В течение 1 ч нет заметного воздействия

0,1

1,25

Через 1 ч наблюдаются головная боль, тошнота, недомогание

0,5

6,25

Через 20...30 мин оказывает смертельное воздействие

Водород Н2. Бесцветный нетоксичный газ без вкуса и запаха. Масса 1 м3 равна 0,09 кг. Он в 14,5 раза легче воздуха.

Теплота сгорания водорода составляет: QB — 12 750 кДж/м3, 3 040 ккал/м3; QH соответственно 10 790 кДж/м3, 2 580 ккал/м3. 1 м3 водорода, сгорая в теоретически необходимом количестве воздуха, образует 2,88 м3 продуктов горения. Реакция горения выражается следующей формулой: Н2 + 0,50^ + 1,88N2 = Н20 + + 1,88N2.

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

В негорючую часть газообразного топлива входят азот и диоксид углерода.

Азот N?. Двухатомный бесцветный газ без запаха и вкуса. Масса 1 азота равна 1,25 кг. Атомы азота соединены между собой в молекуле тройной связью, на разрыв этой связи расходуется 170 200 ккал/моль. Теплота разрыва связи настолько велика, что взаимодействие молекулярного азота и кислорода с образованием закиси азота сопровождается затратой большого количества теплоты. 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.

Диоксид углерода С02. Бесцветный газ, тяжелый, малореакционный при низких температурах. Имеет слегка кисловатый запах и вкус. Концентрация С02 в воздухе в пределах 4...5 % приводит к сильному раздражению органов дыхания; 10%-ная концентрация С02 в воздухе вызывает сильное отравление.

Масса 1 м3 С02 составляет 1,98 кг. Диоксид углерода тяжелее воздуха в 1,53 раза.

Диоксид углерода при температуре -20 °С и давлении 5,8 МПа превращается в жидкость, которую можно перевозить в стальных баллонах. При сильном охлаждении С02 застывает в белую снегообразную массу. Твердый С02 («сухой лед») используют для хранения скоропортящихся продуктов.

Кислород 02. Газ без запаха, цвета и вкуса. Масса 1 м3 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.

Сероводород H2S. Тяжелый газ с сильным и неприятным запахом, напоминающим запах тухлых яиц. Сероводород обладает высокой токсичностью. Масса 1 м3 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 H2S, Н20 и 02. При сжигании газа сероводород сгорает и образует сернистый газ, вредный для здоровья. Содержание сероводорода не должно превышать 2 г на 100 м3 газа.

Все природные газы бесцветны и в большинстве своем не имеют запаха. Поэтому в случае утечки их из газопроводов в различных помещениях и сооружениях может образоваться газовоздушная смесь, которая остается незамеченной.

Для того чтобы утечки газа были своевременно обнаружены, горючие газы, направляемые в городские газопроводы, одоризиру- ют, 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 этилмеркоптан. 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 объему.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>