Горючие газы, используемые для сжигания в топках котлов и печей, по своему происхождению разделяются на природные и искусственные. К природным газам относятся газы, добываемые из недр земли, ак искусственным — получаемые на газовых, нефте-перерабатывающих, металлургических заводах из твердого или жидкого топлива. Искусственными газами являются доменный, коксовый, генераторный, газ пиролиза нефти. Газообразные топлива представляют собой смеси различных газов, наряду с горючими газами в смеси могут использоваться и негорючие газы. В составе природного газа (табл. 3.1) горючими компонентами являются метан СН4 (75... 99,3 %), этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н,о, пентан С5Н12 и другие углеводороды (0,1 ...20,4%), водород Н2 (0... 1,5 %). Негорючую часть топлива (т.е. балласт) составляют диоксид углерода (углекислый газ) С02, азот N2 (0,6...5,2 %). В составе промышленных горючих газов (табл. 3.1) содержится метан СН4 (0,3... 25,5 %), монооксид углерода СО (6,5... 27 %), водород Н2 (5...59,8%), балласт — N2, 02, С02 (может составлять 5,9...67,9 %).
Основные свойства природного газа
Природный газ, добываемый из недр земли, не имеет вкуса, цвета и запаха. Для придания запаха с целью распознавания его в воздухе в случае утечки используется одоризация — внесение в газ сильнопахнущего вещества. В качестве одоранта используется этил меркаптан в количестве 16 г на 1 000 м3 природного газа. Это позволяет обнаружить природный газ при концентрации его в воздухе 1 %, что составляет 1/5 нижнего предела взрываемости. Важнейшей теплотехнической характеристикой природного газа является теплота сгорания — количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 м3 сухого газа и зависящее от того, в каком агрегатном состоянии находится в продуктах горения вода, выделяющаяся из топлива и образующаяся при сгорании водорода и углеводородов, — в парообразном или жидком. Если в продуктах горения все водяные пары конденсируются и образуют жидкую фазу, то теплота сгорания называется высшей QCB. Если же конденсации водяного пара не происходит, то теплоту сгорания называют низшей QH = 35,8. Таблица 3.1 Состав и теплота сгорания природных и искусственных газов * Доменный газ — колошниковый газ доменных печей; коксовый газ — газ коксовых печей.
Обычно продукты горения покидают котельные установки при температуре, при которой не происходит конденсации водяных паров, поэтому в теплотехнических расчетах используется величина Qкоторая для природного газа близка к теплоте сгорания метана и составляет 35,8 МДж/м3 (8 550 ккал/м3). Плотность природного газа (метана) при нормальных условиях (0°С и 0,1 МПа, т.е. 760 мм рт. ст.) рг = 0,73 кг/м3. Плотность воздуха при тех же условиях рв = 1,293 кг/м3. Таким образом, природный газ легче воздуха примерно в 1,8 раза. Поэтому при утечках газа он будет подниматься вверх и скапливаться у потолка, перекрытий, верхней части топки. Температура самовоспламенения природного газа /воспл = 645... 700 °С. Это означает, что любая смесь газа с воздухом после нагревания до этой температуры воспламенится сама без источника зажигания и будет гореть. Концентрационные границы воспламенения (взрыва) природного газа (метана) находятся в диапазоне 5... 15 %. Вне этих границ газовоздушная смесь не способна к распространению пламени. При взрыве давление в замкнутом объеме повышается до 0,8... 1 МПа. К преимуществам природного газа по сравнению с другими видами топлива (в первую очередь с твердыми) относятся высокая теплота сгорания; относительно низкая стоимость; отсутствие складских помещений для хранения; относительно высокая экологичность, характеризующаяся отсутствием в продуктах горения твердых включений и меньшим количеством вредных газообразных выбросов; легкость автоматизации процесса сжигания; возможность повышения коэффициента полезного действия (КПД) котельного агрегата; облегчение труда обслуживающего персонала.
