Классификация газовых топлив
Для снабжения потребителей топливом используют различные горючие газы, свойства которых изменяются в широких пределах. Газовые топлива в зависимости от их происхождения могут быть разделены на две основные категории:
а) природные газы (иногда их называют также естественными газами), добываемые из недр земли;
б) искусственные горючие газы, получаемые термической переработкой, т. е. разложением в результате нагревания твердых и жидких топлив.
Природные газы в свою очередь подразделяются на два вида:
а) собственно природные газы, добываемые из чисто газовых или газоконденсатных месторождений;
б) попутные нефтяные газы, добываемые одновременно с нефтью.
Искусственные горючие газы также подразделяются на два основных вида:
а) газы, получаемые путем термической переработки твердых и жидких топлив нагревом без доступа воздуха;
б) газы, получаемые путем газификации твердых и жидких топлив с подводом воздуха или кислорода, а часто и водяного пара. Иногда искусственные горючие газы получают также путем переработки (реформирования) высококалорийных природных и попутных газов.
Отдельно следует рассматривать применяемые в газоснабжении углеводородные газы: пропан, нормальный бутан и изобутан. Эти газы транспортируют и хранят в сжиженном виде, поэтому их обычно называют жидкими или, правильнее, сжиженными газами. Сжиженные газы могут быть получены из некоторых попутных нефтяных газов или из газов, образующихся при переработке нефти и нефтяных продуктов. Таким образом, сжиженные газы могут быть как природного, так и искусственного происхождения. Наконец, используют, особенно в сельском хозяйстве, так называемый биологический газ (биогаз), состоящий преимущественно из метана и углекислоты и получающийся в результате брожения органических отходов сельского хозяйства: навоза, ботвы растений, соломы и т. п.
В природных газах из газовых и газоконденсатных месторождений, во-первых, преобладает простейший из предельных углеводородов метан (до 98 % об.), а содержание других углеводородов весьма невелико. Во-вторых, они обычно содержат малое количество негорючих компонентов (азот и углекислота). В-третьих, в них практически полностью отсутствует окись углерода, и в этой связи нет опасности отравления.
Нефтяные попутные газы имеют более сложный состав. Метан, входящий в его состав играет меньшую роль, чем в природном газе, поскольку в большинстве случаев в оценке их свойств преобладающее значение имеют более сложные и тяжелые углеводороды.
Небольшое содержание балластной части в природных углеводородах обуславливает их большую теплоту сгорания (7500 – 9000 ккал/м 3 значения приведены для низшей теплоты сгорания), а для попутных газов ввиду присутствия тяжелых углеводородов ещё выше (10000 – 1500 ккал/м 3 ).
Искусственные горючие газы, получаемые различными процессами термической переработки без доступа воздуха твердых топлив (каменного и бурого углей, сланцев и торфа), имеют разнообразные свойства, определяемые как видом топливного сырья, так и характером процесса, применяемого для производства газа. Как правило, эти горючие газы содержат значительное количество балласта в виде углекислоты и азота. Содержание балласта в газе зависит от содержания кислорода и азота в исходном топливе.
С теплотехнической точки зрения благоприятной особенностью искусственных горючих газов является высокое содержание водорода, которое обычно бывает тем более значительным, чем выше температура процесса переработки топлива. Важная особенность таких газов – присутствие в их составе окиси углерода, определяющей их токсические (ядовитые) свойства. Из-за наличия водорода и окиси углерода, а также содержания в них балласта они имеют более низкую теплоту сгорания, чем газы первой группы, обычно в пределах 3500 — 4500 ккал/м 3 .
При термической переработке топлива без доступа воздуха в газ и жидкие продукты переходит лишь летучая часть топливного сырья, а нелетучая остается в виде твердого остатка, называемого полукоксом или коксом, в зависимости от способа переработки исходного твердого топлива.
Искусственные горючие газы, получаемые путем газификации в газогенераторах твердых топлив воздухом или кислородом и водяным паром, как правило, имеют менее сложный состав, чем газы сухой перегонки. Они имеют высокое содержание окиси углерода, что делает их токсичными и опасными для использования в системах городского газоснабжения.
Горючие газ, получаемые при газификации воздухом имеют низшую теплоту сгорания от 900 до 1700 ккал/м 3 (повышенное содержание азота и углекислого газа). При газификациитвердого топлива воздухом, обогащенного кислородом, или же чистым кислородом теплота сгорания повышается до 2500 — 3500 ккал/м 3 (более меньшее содержание азота).
По теплоте сгорания горючие газы условно подразделяют на три категории:
1) высококалорийные с теплотой сгорания 7500 ккал/м 3 . К ним относятся природные и попутные газы, газы пиролиза и нефтепереработки, сжиженные газы. Они не токсичные или малотоксичные, с малым содержанием балластных примесей.
2) среднекалорийные газы с теплотой сгорания в пределах от 3000 до 7500 ккал/м 3 . К ним относятся газы коксования или полукоксования, газы, получаемые переработкой горючих сланцев в камерных печах и т.п. Они токсичны, со значительным содержанием водорода и окиси углерода, повышенным количеством балласта.
3) низкокалорийные газы с теплотой сгорания от 3000 ккал/м 3 и ниже. К ним относятся искусственные газы, получаемые при газификации твердых топлив воздухом, кислородом или водяным паром. К этой категории относятся доменный газ, газы подземной газификации углей, генераторные газы, водяной газ. Они высокотоксичные, с высоким содержанием окиси углерода. Могут использоваться в качестве добавки к высококалорийным газам для их разбавления и регулирования теплоты сгорания на необходимом уровне.
В таблице 2 приведены основные параметры, характеризующие состав, теплоту сгорания и плотность базовых газовых топлив.
Таблица 2. Примерные характеристики типичных газовых топлив
Низшая теплота сгорания, ккал/м 3
Источник
Природный газ как топливо
Почему же всё большего внимания заслуживает именно природный газ? Запасов природного газа больше, чем запасов угля или нефти. Следовательно, запасов природного газа хватит нынешним потребителям и их потомкам.
Технология получения энергии из природного газа постоянно развивается.
Природный газ относится к самым экономичным энергоносителям для отопления, приготовления пищи и прочих хозяйственных нужд. Запасов природного газа больше, чем запасов угля или нефти.
Перейдя на современную систему отопления природным газом, можно сэкономить до 30% предыдущего потребления топлива.
Преимущества природного газа по сравнению с другими видами топлива:
- Единственное первичное топливо, подача которого потребителю не требует дорогостоящей переделки;
- Самое чистое топливо среди углеводородных. Выход парникового углекислого газа при сжигании природного газа самый низкий, за что он получил название «зеленое топливо»;
- При газовом отоплении городов и населенных пунктов гораздо меньше загрязняется воздух;
- Высокие температуры в процессе горения (более 2000° С) и удельная теплота сгорания позволяют эффективно применять природный газ как энергетическое и технологическое топливо.
Транспорт
Стоит отметить, что природный газ используется вместо бензина или дизельного топлива для автотранспорта.
Срок службы проверенных используемых запасов природного газа составляет более 60 лет, а его общих геологических запасов достаточно более чем на 100 лет.
Сжатый (или компримированный) метан дешевле бензина, он продлевает ресурс двигателя и улучшает экологию. Двигатель на природном газе соответствует экологическому стандарту Евро-4.
Газ можно использовать для обычных автомобилей, сельскохозяйственного, водного, воздушного и железнодорожного транспорта. Газ находится в автомобиле в специальном баллоне в сжатом состоянии, благодаря чему он занимает гораздо меньший объем.
Евро-4 — экологический стандарт, регулирующий содержание вредных веществ в выхлопных газах. Введен в Евросоюзе в 2005 в качестве замены предыдущему стандарту, Евро 3.
Источник