Газообразное топливо. Виды, свойства и применение

 

Газовая промышленность – самая молодая отрасл топливной промышленности Украины. Она обеспечивает производство азотных удобрений и синтетических материалов. Промышленность природного газа включает в себя разведку, добычу, транспортировку, хранение и переработку природного газа сопутствующего нефтяного газа, который добывается вместе с нефтью. Эта отрасль энергетики развивается быстрее всего, потому что ее роль в энергоснабжении постоянно растет.

Природный газ применяется во многих отраслях, но большая его часть используется в энергетике, потому что это топливо меньше всего загрязняет атмосферу.

Газовая промышленность как отрасль сформировалась в послевоенные годы на базе разведанных в стране месторождений природного газа. Самое интенсивное развитие газовая промышленность приобрела в первой половине 70-х годов.

Приблизительно 4/5 природного газа используется для потребностей промышленности. Использование газа в коммунальном хозяйстве имеет сезонный характер. Поскольку газ на протяжении года подается равномерно, достаточно актуальным заданием является строительство газохранилищ.

Сопутствующие газы, которые есть на ряде небольших нефтевых месторождений, - очень ценное сырье для промышленности органического синтеза. Из них на газобензинных заводах получают бензин.

Значительную роль в топливном балансе играет утилизация промышленных газов и производство штучного газа из твердого топлива. В Донбассе (Лисичанск) ведется подземная газофикация угля.

Основным направлением эффективного использования природного газа, кроме коммунально-бытового сектора и масштабного переведения на него автотранспорта, является нефтехимический, где как продукт получают синтетические материалы. С одной тонны жидких углеводов можно получить 600-700 кг нефтехимического сырья, стоимость которого во много раз выше превышает эффект использования его как топлива.

Главными резервами увеличения газодобычи в Украине является открытие новых месторождений и внедрение новых технологий.

Газообразные виды топлива получили широкое распространение благодаря таким свойствам, как высокая теплота сгорания и самая низкая стоимость (природный газ), незначительное содержание вред­ных серных соединений и золы, хорошее смешивание с воздухом и полное сгорание без дыма и копоти и т.д. Для хранения газообразного топлива не требуется специальных хранилищ, так как топливо поступает по газовым магистралям.

По назначению газообразное топливо подразделяется на котельно-печное и моторное.

В качестве котельно-печного топлива используются в основном естественные (природные) газы, реже - искусственные (промышленные) газы, получаемые в результате переработки естественного топлива. Среди раз­личных видов естественного газового топлива наибольшее значение имеют природные газы чисто газовых месторождений, транспортируе­мые по газопроводам. Основной составляющей частью природных газов является метан (СН₄), характеризующийся высокой теплотой сгорания. Наряду с ним в природных газах в небольших количествах содержатся и другие углеводороды (пропан, бутан и др.), а также диоксид углерода, азот и другие примеси, являющиеся балластом. Сероводород, содержащийся в некоторых природных газах, отделяется от топлива как вредная примесь. Природные газы нефтяных месторождений используются в основном как сырье для химической и нефтехимической промышленности. Из промышленных газов наибольшее применение получили генераторный, коксовый, доменный, а также ацетилен; в небольших объемах используются светильный, нефтяной, крекинговый.

Генегаторные газы получают в результате газификации (превращения твердого топлива в газообразное) низкосортных углей, торфа, полукокса и других видов твердого топлива частичным окислением содержащегося в них углерода при высокой температуре.

Доменный газ является побочным продуктом доменного производства. После очистки применяется в основном с коксовым газом в различных цехаг металлургических предприятий. Доменный газ состоит примерно из 18_24 % СО₂ , 25-30 % СО, 2-6 % Н₂ и 38-55 % N₂ и имеет теплоту сгорания около 1000 ккал/м³ .

В зависимости от физических свойств углеводородной части все газообразные топлива условно делят на две группы - сжатые и сжиженные газы.

Сжиженные газообразные топлива содержат в основном пропан С₃Н₈ и бутан С₄Н₁₀. Каждый из этих углеводородов в отдельности или в смеси хранят при обычных температурах в жидком виде в баллонах при давлении 1,6 МПа. Критическая температура для пропана + 970 ⁰С, для бутана + 1250 ⁰С.

Основной газообразный углеводород, используемый в сжатом виде, - метан. Его хранят в баллонах при давлении до 20 МПа.

Сжиженные газы в качестве автомобильных топлив имеют ряд преимуществ перед сжатыми газами. Одним из главных преимуществ является более простая и безопасная топливная аппаратура из-за:

ü низкого давления;

ü отсутствия необходимости в создании специального топливного бака в виде морозильной камеры и т.д.

Ацетилен используется в качестве горючего газа при газовой сварке и резке стали, чугуна и цветных металлов, создавая температуру сварочного пламени 3000-3150 ⁰С. Ацетилен получают взаимодействием воды с карбидом кальция в ацетиленовых газогенераторах стационарного и передвижного типа, а карбид кальция – в электрических печах спеканием кокса с негашенной известью. Теплота сгорания ацетилена около 14400 ккал/м³ .