Топливный газ
.jpg){kind=link}
.jpg/1280px-Light_my_fire_(2152952690).jpg)
Топливный газ — один из видов топлива , которые при обычных условиях находятся в газообразном состоянии . Большинство топливных газов состоят из углеводородов (таких как метан и пропан ), водорода , оксида углерода или их смесей. Такие газы являются источниками энергии , которые можно легко передавать и распределять по трубам.
Топливный газ противопоставляется жидкому топливу и твердому топливу , хотя некоторые топливные газы сжижаются для хранения или транспортировки (например, автогаз и сжиженный нефтяной газ ). Хотя их газообразная природа имеет преимущества, избегая трудностей транспортировки твердого топлива и опасностей утечки, присущих жидкому топливу, она также имеет ограничения. Топливный газ может остаться незамеченным и вызвать взрыв газа . По этой причине в большинство топливных газов добавляют одоранты . Наиболее распространенным типом топливного газа, используемого в настоящее время, является природный газ .
Виды топливного газа
Существует два основных класса топливных газов, которые различаются не по химическому составу, а по источнику и способу получения: встречающиеся в природе и производимые из других материалов.
Газ топливный искусственный
Газы, произведенные из топлива, производятся путем химических преобразований твердых веществ, жидкостей или других газов. При получении из твердых веществ преобразование называется газификацией , а сооружение — газовым заводом .
К производимым топливным газам относятся: [1] [2]
- Угольный газ , полученный пиролизом угля
- Водяной газ , в значительной степени устаревший, получаемый путем пропускания пара над горячим коксом.
- Генераторный газ , в значительной степени устаревший, получаемый путем пропускания пара и воздуха над горячим коксом.
- Синтез-газ , основная современная технология, получаемая в основном из природного газа.
- Древесный газ , получаемый в основном из древесины , когда-то был популярен и имел отношение к биотопливу.
- Биогаз , полученный из свалок
- Доменный газ
- Водород из электролиза или парового риформинга
Угольный газ, полученный пиролизом угля, содержит примеси, такие как смола, аммиак и сероводород . Их необходимо удалить, и для этого может потребоваться значительное количество растений. [3]
Топливные газы, добываемые из скважин или шахт
В 20 веке природный газ , состоящий в основном из метана , стал доминирующим источником топливного газа, поскольку вместо того, чтобы производить его в различных процессах, его можно было извлекать из месторождений в земле. Природный газ можно объединить с водородом, чтобы сформировать смесь, известную как HCNG .
Дополнительные топливные газы, полученные из природного газа или нефти :
- Пропан
- Бутан
- Регазифицированный сжиженный нефтяной газ
Состав природного газа сильно различается, но в таблице показан типичный состав. [4]
| Компонент | Объем % |
|---|---|
| Метан | 93,63 |
| Этан | 3.25 |
| Пропан | 0,69 |
| Бутан | 0,27 |
| Другие углеводороды | 0.20 |
| Азот | 1.78 |
| Углекислый газ | 0,13 |
| Гелий | 0,05 |
Природный газ производится с водой и газовым конденсатом. Эти жидкости должны быть удалены, прежде чем газ можно будет использовать в качестве топлива. Даже после обработки газ будет насыщенным и склонным к конденсации в виде жидкости в трубопроводе. Это можно уменьшить путем перегрева топливного газа. [5]
Спецификация
Помимо химического состава топливный газ может соответствовать таким параметрам, как теплотворная способность , число Воббе, точка росы и т. д. Следующая спецификация предназначена для Британской национальной системы передачи. [6]
| Содержание или характеристика | Ценить |
|---|---|
| Высшая теплотворная способность | 37,0 – 44,5 МДж/м 3 |
| Число Воббе* | 47,2 – 51,41 МДж/м 3 |
| Точка росы воды | <-10 °C при 85 бар изб. |
| Точка росы углеводородов | <-2 °С |
| Содержание сероводорода* | ≤5 мг/м 3 |
| Общее содержание серы (включая H2S ) * | ≤50 мг/м 3 |
| Содержание водорода* | ≤0,1% (молярный) |
| Содержание кислорода* | ≤0,2% (молярный) |
| Содержание углекислого газа | ≤2,0% (молярный) |
| Содержание азота | <5,0% (молярный) |
| Всего инертных | <7,0% |
| Коэффициент неполного сгорания* | ≤0,48 |
| Индекс сажи* | ≤0,60 |
Коэффициент неполного сгорания (ICF) – эмпирический индекс, связывающий состав газа с его склонностью к неполному сгоранию в газовом приборе. [7] Даттон определил ICF как: ICF = 0,64 × (W − 50,73 + 0,03 × PN), где W – число Воббе, МДж/м3 ; PN – объемный процент C3H8 и N2 в трехкомпонентной смеси. [8]
Индекс сажи (СИ) – эмпирический индекс, связывающий состав газа с его склонностью к образованию сажи при сгорании в газовом приборе. [7]
Теплотворная способность искусственного газа составляет около 500 БТЕ на кубический фут (18 629 кДж/м 3 ). В то время как теплотворная способность природного газа вдвое больше и составляет около 1000 БТЕ на кубический фут (37 259 кДж/м 3 ). [3] Для данного количества тепла требуется только половина объема природного газа.
Использование топливного газа
Одним из самых ранних применений было газовое освещение , что позволило широко распространить уличные фонари и освещение зданий в городах. Топливный газ также использовался в газовых горелках , в частности, в горелке Бунзена, используемой в лабораториях. Его также можно использовать в газовых обогревателях , походных печах и даже для питания транспортных средств, поскольку они имеют высокую теплотворную способность.
Топливный газ широко используется промышленными, коммерческими и бытовыми пользователями. Промышленность использует топливный газ для нагрева печей, обжиговых печей, котлов и духовок, а также для отопления и сушки помещений. Электроэнергетическая промышленность использует топливный газ для питания газовых турбин, вырабатывающих электроэнергию. Спецификация топливного газа для газовых турбин может быть довольно строгой. [5] Топливный газ также может использоваться в качестве сырья для химических процессов.
Топливный газ в коммерческом секторе используется для отопления, приготовления пищи, выпечки и сушки, а в бытовом секторе — для отопления и приготовления пищи.
В настоящее время топливные газы, особенно синтез-газ, широко используются для производства аммиака для удобрений, а также для приготовления многих моющих средств и специальных химикатов. [1]
На промышленном предприятии топливный газ может использоваться для продувки трубопроводов и сосудов, чтобы предотвратить попадание воздуха. Любые излишки топливного газа для нужд могут быть утилизированы путем сжигания в факельной системе завода.
Для пользователей, сжигающих газ напрямую, топливный газ подается под давлением около 15 фунтов на квадратный дюйм (1 бар изб.). Газовым турбинам необходимо давление подачи 250-350 фунтов на квадратный дюйм (17-24 бар изб.).
Ссылки
- ^ ab Хиллер, Хайнц; Реймерт, Райнер; Штённер, Ханс-Мартин (2011). "Производство газа, 1. Введение". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . doi :10.1002/14356007.a12_169.pub3. ISBN 978-3527306732.
- ^ Скотт Уилсон, Д. (1969). Современная газовая промышленность . Лондон: Эдвард Арнольд. С. 6, 11–35 .
- ^ ab Williams, Trevor (1981). История британской газовой промышленности . Оксфорд: Oxford University Press. стр. 15–18 , 182. ISBN 0198581572.
- ^ Кэссиди, Ричард (1979). Газ: Природная энергия . Лондон: Frederick Muller Limited. С. 14.
- ^ ab Ассоциация поставщиков газоперерабатывающих установок (2004). Engineering Data Book . Талса: GPSA. С. 18–9 .
- ^ «Правила безопасности (управления) газом 1996».
- ^ ab "Материальные компараторы для решений о прекращении отходов. Топливо: природный газ" (PDF) . Получено 15 ноября 2023 г.
- ^ Дуань (2019). «Экспериментальное исследование влияния компонентов природного газа на выбросы CO из китайской газовой плиты». Energies . 12 (20): 3997. doi : 10.3390/en12203997 .
