ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАЗОВОГО ТОПЛИВА

Особенности газового топлива

Природный газ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами топлива:

  • • стоимость добычи природного газа значительно ниже, а производительность труда значительно выше, чем при добыче угля и нефти;
  • • высокая теплота сгорания делает целесообразным транспортирование газа по магистральным газопроводам на значительные расстояния;
  • • обеспечивается полнота сгорания и облегчаются условия труда обслуживающего персонала;
  • • отсутствие в природных газах оксида углерода предотвращает возможность отравления при утечках газа, что особенно важно при газоснабжении коммунальных и бытовых потребителей;
  • • газоснабжение городов и населенных пунктов значительно улучшает состояние их воздушного бассейна;
  • • обеспечиваются возможность автоматизации процессов горения, достижение высоких КПД, причем наибольшее увеличение КПД достигается в жилищно-коммунальном хозяйстве (в бытовых приборах, отопительных печах и котлах малой производительности);
  • • природный газ — ценное сырье для химической промышленности;
  • • высокая жаропроизводительность (более 2 000 °С) позволяет эффективно применять природный газ в качестве энергетического и технологического топлива.

Природный газ как промышленное топливо имеет следующие технологические преимущества:

  • • при сжигании природного газа требуется минимальный избыток воздуха для горения и достигаются высокие температуры в печи;
  • • природный газ содержит наименьшее количество таких вредных химических примесей, как сероводород;
  • • при сжигании природного газа можно обеспечить более точную регулировку требуемой температуры, чем при сжигании других видов топлива, что имеет большое значение для процессов, требующих высокой точности температурного режима. Кроме того, это позволяет экономить топливо, так как из-за более широких колебаний регулирования диапазонов температур при сжигании других видов топлива приходится часто вести процесс на верхнем температурном пределе, что влечет за собой перерасход топлива;
  • • использование природного газа позволяет осуществить сравнительно быстрый разогрев тепловых агрегатов и свести к минимуму тепловые потери при остановке этих агрегатов, что также способствует экономии топлива;
  • • при использовании природного газа отсутствуют потери от механического недожога;
  • • при сжигании природного газа горелки можно расположить в любом месте печи, что создает благоприятные возможности для теплоотдачи и необходимый температурный режим;
  • • форма газового пламени сравнительно легко регулируется и поддается различным видоизменениям, что особенно важно, когда возникает необходимость быстро сосредоточить и развить в определенном пункте высокую степень нагрева;
  • • использование природного газа позволяет применять в промышленности такие прогрессивные и высокоэкономичные виды тепловой обработки, как нагрев с помощью горелок беспламенного сжигания и радиационных трубок, что дает возможность значительно интенсифицировать процесс нагрева.

Вместе с тем газовому топливу присущи и отрицательные свойства: природный газ взрыво- и пожароопасен.

Горение газообразного топлива возможно только при наличии воздуха, в котором содержится кислород. Причем процесс горения (взрыв) происходит при определенных соотношениях газа и воздуха. Как видно из табл. 3.1 пределы воспламеняемости для метана составляют 5... 15 %. Если выделяемая теплота достаточна для нагревания газовоздушной смеси до температуры самовоспламенения, то смесь может гореть или взрываться.

Резкое возрастание давления и быстрое расширение продуктов горения обусловливает разрушительный эффект взрыва.

Давление, возникающее при взрывах,

где К — коэффициент, учитывающий тепловые потери стенками оболочки и диссоциацию газа и воздуха до взрыва, обычно от 0,86

Таблица 3.1

Температура самовоспламенения и пределы воспламеняемости наиболее распространенных горючих газов

Газ

Температура воспла- мене- ния, °С

Предел

воспламеняемости при содержании газа в смеси с воздухом, %

Газ

Температура воспла- мене- ния, вС

Предел

воспламеняемости при содержании газа в смеси с воздухом, %

нижний

верхний

нижний

верхний

Метан

650

5

15

Пропан

500

2,37

9,5

Ацетилен

305

2,5

80

Этан

510

3,2

12,45

Бутан

429

1,86

8,4

Водород

510

4

7

до 0,9; ро — начальное (абсолютное) давление взрывоопасной смеси; Тп температура при взрыве; М — число молекул продуктов горения после взрыва; Т0 — начальная температура взрывоопасной смеси; N — число молекул смеси до взрыва.

Давление, возникающее при взрыве природного газа в помещениях, достигает 0,8 МПа. При взрывах газовоздушной смеси в трубах с большими диаметром и длиной скорость распространения пламени может превзойти скорость распространения звука и достичь 2000...4000 м/с. В результате быстродвижущегося взрывного воспламенения местное повышение давления составит 8 МПа и выше. Такое взрывное воспламенение называется детонацией.

Детонация объясняется возникновением и действием ударных волн в воспламеняющейся среде.

Перемещаясь с большой скоростью, ударная волна резко увеличивает температуру и давление газовоздушной смеси, что вызывает ускорение реакции взрыва и увеличивает разрушительный эффект детонации. Наиболее опасны с точки зрения возможности взрыва газы с наиболее низкими пределами воспламеняемости.

Объемная доля газа в воздухе, равная 20 % нижнего предела воспламеняемости газа, является опасной концентрацией.

При близких величинах нижних пределов взрываемости двух газов наиболее опасен газ, у которого шире область взрываемости и ниже температура самовоспламенения. Природные газы, состоящие в основном из метана, неядовиты. Однако при концентрации метана в воздухе, доходящей до 10 % и более, возможно удушье вследствие уменьшения количества кислорода в воздухе.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >