20.5. Газообразное топливо
20.5.1. Общие сведения
По происхождению все газообразное топливо можно разделить на естественное и искусственное.
К естественным горючим газам относятся: природный (земляной) газ, добываемый из чисто газовых месторождений, нефтяной газ, сопутствующий при разработке нефтяных месторождений, болотный газ, скапливающийся в некоторых местах торфяных болот, и рудничный газ, обнаруживаемый в шахтах при добыче ископаемых углей. Болотный и рудничный газы промышленного значения не имеют.
К искусственному газообразному топливу относятся газы, получаемые при сухой перегонке твердых топлив – светильный, коксовый, полукоксовый; газы, выделяющиеся при перегонке и крекинге нефти – промышленный нефтяной и крекинговый; генераторные газы, получаемые при газификации некоторых видов твердых топлив; доменный газ, получаемый при выплавке чугуна в доменных печах.
Газообразное топливо легко перемешивается с воздухом, поэтому оно полностью сгорает с очень небольшим коэффициентом избытка воздуха, при этом получаются высокие температуры горения. Газ сгорает полностью, не дает копоти и дыма, не выделяет смолистых веществ. Газообразные топлива не содержат вредных коррозийно активных сернистых соединений, не оставляют после сгорания золы, удобны в применении, легко воспламеняются.
К недостаткам газообразного топлива относятся: небольшая плотность, возможность утечки, способность в смеси с воздухом образовывать взрывоопасную смесь (метан, водород), а также ядовитость некоторых видов этого топлива (если в них содержится окись углерода).
В состав горючей
части газообразного топлива входят:
окись углерода (
),
водород (
),
метан (
)
и углеводороды тяжелее метана (
).
Все виды газообразного топлива по теплоте сгорания можно разделить на три группы: низкокалорийные, с теплотой сгорания до 10000 кдж/м3 (2500 ккал/м3); среднекалорийные – от 10000 до 20000 кдж/м3 (2500 до 5000 ккал/м3); высококалорийные – более 20000 кдж/м3 (5000 ккал/м3).
20.5.2. Естественное газообразное топливо
Природные газы чисто газовых месторождений относятся к высококалорийным топливам.
По составу природные газы довольно близки. Основной горючий компонент – метан, его содержится около 90% по объему (иногда от 77 до 97%). В небольших количествах присутствуют водород и тяжелые углеводороды. Балласт (негорючие компоненты) наиболее часто составляют азот и углекислый газ.
Природные газы не ядовиты. Они имеют широкие пределы образования взрывоопасных смесей; в среднем можно считать, что при концентрации паров газа в воздухе от 3–5 до 15% (по объему) смесь взрывоопасна. Поскольку природные газы не обладают ни цветом, ни запахом, их одоризуют (добавляют в небольшом количестве газообразные вещества, имеющие сильный запах), чтобы можно было обнаружить скопление газа при его утечке.
К естественным газам относят также нефтяные, сопутствующие при добыче нефти. Эти газы, состоящие в основном из пропанобутановых фракций – очень ценное сырье нефтехимической промышленности; из них получают сжиженные газы, используемые для бытовых нужд и как топливо для газобаллонных автомобилей.