Газообразное топливо
Газообразное топливо делится на природное и искусственное и представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество водяных паров, а иногда пыли и смолы. Количество газообразного топлива выражают в кубических метрах при нормальных условиях (760 мм рт. ст. и 0°С), а состав - в процентах по объему. Под составом топлива понимают состав его сухой газообразной части.
Наиболее распространенное газообразное топливо - это природный газ, обладающий высокой теплотой сгорания. Основой природных газов является метан, содержание которого в газе
76,7-98%. Другие газообразные соединения углеводородов входят в состав газа от 0,1 до 4,5%.
В состав горючих газов входят: водород Н2, метан СН4, другие углеводородные соединения CmHn сероводород H2S и негорючие газы, двуокись углерода СО2, кислород О2, азот N2 и незначительное количество водяных паров Н2О. Индексы m и n при С и Н характеризуют соединения различных углеводородов, например для метана СН4 m = 1 и n=4, для этана С2Н6 m= 2 и n= 6 и т. д.
Сухое газообразное топливо имеет следующий состав (в процентах по объему):
СО + Н2 + ∑CmHn + H2S + СО2 + О2 + N2 = 100%, (24)
Негорючую часть - балласт - составляют азот и двуокись углерода CO2.
Состав влажного газообразного топлива выражают следующим образом:
СО + Н2 + ∑CmHn + H2S + СО2 + О2 + N2 + Н2О = 100%, (25)
Теплоту сгорания, кДж/м (ккал/м3), 1 м3 чистого сухого газа при нормальных условиях определяют следующим образом:
Qсн = 0,01 [QcoCO + Qн2Н2 + ∑QсmHnСmНn + Qн2sH2S], (26)
где Qco, Qн2, Qcmнn, Qн2s - теплота сгорания отдельных газов, входящих в состав смеси, кДж/м3 (ккал/м3); СО, Н2, СmНn, H2S - компоненты, составляющие газовую смесь, % по объему.
Теплота сгорания 1 м3 сухого природного газа при нормальных условиях для большинства отечественных месторождений составляет 33,29 ∙35,87 МДж/м3 (7946-8560 ккал/м3). Характеристика газообразного топлива приведена в табл. 12.
Таблица 12. Характеристика газообратного топлива
Пример 4. Определить низшую теплоту сгорания природного газа (при нормальных условиях) следующего состава: H2S = 1%; СН4 = 76,7%; С2Н6 = 4,5%; С3Н8 = 1,7%; С4Н10 = 0,8%; С5Н12 - 0,6%.
Подставляя в формулу (26) характеристики газов из табл. 12, получим:
Qсн = 0,01 [23 450 • 1 + 35 850 • 76,7+63 850 • 4,5 + 91 300 • 1,7+118 700 • 0,8+146 200 • 0,6] = 33 981 кДж/м3 или Qсн = 0,01 (5585,1 + 8555 - 76,7 + 15226 - 4,5 + 21795-1,7 +
+ 28 338 • 0,8 + 34 890 • 0,6) = 8109 ккал/м3.
Искусственные горючие газы являются топливом местного значения, имеют значительно меньшую теплоту сгорания. Основными горючими элементами их являются окись углерода (СО) и водород (Н2). Эти газы используют в пределах того производства, где они получаются в качестве топлива технологических и энергетических установок.
Все горючие газы являются взрывоопасными, способны воспламеняться при открытом огне или искре. Различают нижний и верхний пределы взрываемости газа, т. е. наименьшую и наибольшую процентную его концентрацию в воздухе, при которой возможен взрыв смеси. Нижний предел взрываемости природных газов колеблется от 3 до 6%, а верхний - от 12 до 16%. Все горючие газы способны вызывать отравление организма человека. Основными отравляющими веществами их являются: окись углерода (СО), сероводород (H2S), аммиак (NH3).
Горючие газы как природные, так и искусственные бесцветны (невидимы), не имеют запаха, что делает их опасными при проникновении в помещение котельной через неплотности газопроводов и арматуру. Во избежание отравления горючие газы следует обрабатывать одорантом - веществом с неприятным запахом.
