Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теплогазоснабжение и вентиляция. Учебное пособие для студентов направления «Строительство» профиля «Экспертиза и управление недвижимостью»
.pdf
Применение природного газа в качестве топлива дает
следующие преимущества:
1. Дешевизна.
2. Удобство регулирования режимов горения.
3. Уменьшение эксплуатационных расходов.
4. Компактность устройств и установок для сжигания
газа.
5. Высокая экономичность и гигиеничность.
6. Экологическая чистота.
Сжиженные углеводородные газы. К сжиженным уг-
леводородным газам относят такие, которые при нормальных физических условиях находятся в газообразном состоянии, а при относительно небольшом повышении давления
(без снижения температуры) переходят в жидкое. Это позволяет перевозить и хранить сжиженные углеводороды как
жидкости, а газообразные регулировать и сжигать как природные газы.
Основные газообразные углеводороды, входящие в состав сжиженных газов, характеризуются высокой теплотой
сгорания, низкими пределами воспламеняемости, высокой
плотностью (значительно превосходящей плотность воздуха), высоким объемным коэффициентом расширения жидкости (значительно большим, чем у бензина и керосина),
151
что обусловливает необходимость заполнять баллоны и резервуары не более чем на 85–90% их геометрического объема, значительной упругостью насыщенных паров, возрастающей с ростом температуры, и малой плотностью жидкости относительно воды.
Химический состав сжиженных углеводородных газов
различен и зависит от источников их получения. Сжиженные газы из попутных нефтяных и газоконденсатных месторождений состоят из предельных (насыщенных) углеводородов – алканов, имеющих общую химическую формулу.
Основными компонентами этих углеводородов являются
пропан и бутан.
Недопустимо наличие в сжиженном газе в значительных количествах этана и метана (они резко увеличивают
упругость насыщенных паров), пентана и его изомеров (поскольку это влечет за собой резкое снижение упругости
насыщенных паров и повышение точки росы).
Сжиженные газы, получаемые на предприятиях в процессе переработки нефти, кроме алканов содержат непредельные (ненасыщенные) углеводороды – алкены, имеющие общую химическую формулу СnН2n (начиная с n = 2).
Основными компонентами этих газов, помимо пропана и
бутана, являются пропилен и бутилен. Наличие в сжижен-
152
ном газе в значительных количествах этилена недопустимо,
так как ведет к повышению упругости насыщенных паров.
Свойства сжиженных газов для бытовых целей регламентирует ГОСТ Р 52087-2003 «Газы углеводородные
сжиженные топливные».
Искусственные газы. Эти газы делят на две группы. К
первой относят газы высокотемпературной (около 1000°С)
перегонки, получаемые при нагревании твердого топлива
без доступа воздуха: коксохимические, коксогазовые, газосланцевые. Производство горючих газов по этому способу основано на пирогенетическом разложении жирных каменных углей и сланцев под воздействием температуры. Ко
второй группе относят газы безостаточной газификации,
получаемые в результате нагревания твердого топлива в
токе воздуха, кислорода и их смесей с водяным паром: доменные, генераторные, подземной газификации.
Получение промышленного газа из твердого и
жидкого топлива
Существуют два способа получения промышленных
газов из твердых и жидких сортов топлива:
1. Коксование.
153
2. Газификация.
Коксование углей. Широко распространённый технологический процесс, который состоит из стадий: подготовка к коксованию, собственно коксование, улавливание и
переработка летучих продуктов.
Подготовка включает обогащение (для удаления минеральных примесей) низкосернистых, малозольных, коксующихся углей, измельчение до зёрен размером около 3 мм,
смешение нескольких сортов угля, сушка полученной т. н.
«шихты».
Коксование получило преимущественное распространение при получении горючих газов из твердого топлива.
Осуществляется путем нагрева твердого топлива в закрытом пространстве. Для коксования шихту загружают в щелевидную коксовую печь (ширина 400–450 мм, объём 3040 м³). Каналы боковых простенков печей, выложенных
огнеупорным кирпичом, обогреваются продуктами сгорания газов: коксового (чаще всего), доменного, генераторного, их смесей и др. Генераторный газ (воздушный газ) –
газовая смесь, содержащая (в среднем, об. %) CO – 25, N2 –
70, CO2 – 4 и небольшие примеси других газов.
154
Получают генераторный газ путём пропускания воздуха над раскалённым каменным углём или коксом в специальных печах — газогенераторах (КПД процесса 65-70 %).
Выход из кокса 4,65 м³/кг.
Генераторный газ применяется как топливо в металлургической, стекольной, керамической промышленности,
для двигателей внутреннего сгорания, а также для синтеза
аммиака.
Продолжительность нагрева составляет 14-16 часов.
Температура процесса – 900–1050 °C. Полученный кокс
(75–78 % от массы исходного угля) в виде т. н. «коксового
пирога» (спёкшейся в пласт массы) – выталкивается специальными машинами («коксовыталкивателями») в железнодорожные вагоны, в которых охлаждается («тушится»)
водой или инертным газом (азотом).
Парогазовая смесь выделяющихся летучих продуктов
(до 25 % от массы угля) отводится через газосборник для
улавливания и переработки (рис. 5.1). Для разделения летучие продукты охлаждают впрыскиванием распыленной
воды (от 70 °C до 80 °C) – при этом из паровой фазы выделяется большая часть смол, дальнейшее охлаждение парогазовой смеси проводят в кожухотрубчатых холодильниках (до 25–35 °C). Конденсаты объединяют и отстаиванием
155
выделяют надсмольную воду и каменноугольную смолу.
Затем сырой коксовый газ последовательно очищают от
NH3 и H2S, промывают поглотительным маслом (для улавливания сырого бензола и фенола), серной кислотой (для
улавливания пиридиновых оснований).
Очищенный коксовый газ (14–15 % от массы угля) используют в качестве топлива для обогрева батареи коксовых печей и для других целей.
Из надсмольной воды (9–12 % от массы угля) отгонкой
с паром выделяют: NH3 (в виде концентрированной аммиачной воды), фенолы, пиридиновые основания. Очищенную воду после разбавления технической водой направляют на тушение кокса или на биологическую очистку сточных вод на очистные сооружения.
Каменноугольная смола (3–4 % от массы угля) является сложной смесью органических веществ (в настоящее
время идентифицировано только ~60 % компонентов смолы – более 500 веществ).
156
Рис. 5.1. Схема улавливания продуктов коксования:
1 – коксовая батарея; 2 – газосборник; 3 – газопровод; 4 – отделитель конденсата; 5 – газовый холодильник;
6 – электрофильтр (для отделения смолы); 7 – газодувка; 8
– трубопровод для отвода конденсата; 9 – отстойник; 10 –
хранилище смолы; 11 – хранилище аммиачной воды; 12 –
аммиачная колонна; 13 – подогреватель газа; 14 – сатуратор; 15 – каплеотбойник; 16 – бензольный скруббер; 17 –
подогреватель насыщенного масла; 18 – бензольная колонна; 19 – холодильник для масла; СБ – сырой бензол; Г- обратный газ; См -смола; СФ–сульфат; СВ –сточные воды.
Смолу методом ректификации подвергают разделению
на фракции: нафталиновую, поглотительную, антраценовую и каменноугольный пёк. Из них, в свою очередь, кри-
157
сталлизацией, фильтрованием, прессованием и химической
очисткой выделяют: нафталин, антрацен, фенантрен, фенолы и каменноугольные масла. Полученные горючие газы
отличаются высокой засоренностью и низкой температурой сгорания.
Газификация как процесс промышленным способом
осуществляется в специальных газовых генераторах. Подземная газификация осуществляется на местах нахождения
дешевых углей путем их сжигания в замкнутом пространстве. Газификация жидкого топлива осуществляется в газогенераторах.
Газификация на промышленном предприятии может
осуществляться тремя способами:
1. Центральный (газ вырабатывается на одном месте и
подается в различные цеха).
2. Групповой (группы газогенераторов работают на
свои цеха).
3. Индивидуальный (один или несколько газогенера-
торов работают на индивидуального потребителя или на
цех).
Кроме газов, получаемых из твердых и жидких видов
топлива, на предприятиях могут использоваться доменный
газ, получаемый при выплавке чугуна, нефтяной газ как
158
побочный продукт при перегонке нефти, коксовый газ как
побочный продукт при получении кокса, печные газы как
несгоревшие остатки различных видов топлива и т.д. Все
они различаются по температуре сгорания, составу и степени засоренности. Современные тенденции развития
промышленности свидетельствуют о снижении количества
потребляемых промышленных газов и постепенном переходе к увеличению доли сжигаемого природного газа.
5.2. Газопроводы
Газопровод – инженерное сооружение, предназначенное для транспортировки газа (в основном природного газа) с помощью трубопровода. Газ по газопроводам и газовым сетям подаётся под определённым избыточным давлением.
В связи с удаленностью источников от места потребления природного газа, его доставка осуществляется по
магистральным линиям при давлении до 5 МПа и диаметре
трубопровода до 1,6м. Во всех вновь прокладываемых газопроводах в целях увеличения пропускной способности
давления увеличиваются до 7,5 МПа. Для поддержания
давления при перекачке газа на большие расстояния через
каждые 120-150 км устанавливаются дожимные компрес-
159
сорные станции. Передача горючего газа от магистральной
линии к потребителям осуществляется с помощью сетей
соответствующего давления (среднего и низкого), ГРС и
ГРП. В связи с большой неравномерностью и сезонностью
графиков потребления газа необходимо осуществлять резервирование газа. Для выравнивания сезонных неравномерностей и складирования газа используются подземные
хранилища больших объемов (бывшие нефтяные и газовые
месторождения). Суточные и часовые неравномерности
потребления выравниваются с помощью специальных хранилищ и газгольдеров. В связи с большой взрывопожароопасностью к газовым сетям, газораспределительным
станциям (ГРС), газораспределительным пунктам (ГРП),
запорно-регулирующей аппаратуре и оборудованию, в соответствии с действующим СниП, предъявляются повышенные требования. Доставка газа к потребителям на местах может осуществляться с помощью подземной и
надземной прокладки. Преимущественно используется
подземная прокладка. Надземная прокладка допускается
на территории промышленных предприятий, коммунально-бытовых и жилых массивов при целом ряде особо оговоренных условий.
160
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]