3.2.1. Основные характеристики горючих газов

Природные газы. В процессе биохимического и термического разложения простейших остатков растительного и животного происхождения, погребенных в недрах пористых осадочных пород (пески, песчаники, галечники), в течение многих тысячелетий образовывались горючие природные газы. Необходимым условием этого явилось также наличие плотных, например глинистых, пород, подстилающих и покрывающих газовые месторождения. Во многих случаях подошвой для них служат нефть и вода.

Обычно газовые месторождения делят на три группы: сухие, газоконденсатные и попутные, или нефтяные. В сухих месторождениях газ находится преимущественно в виде смеси метана с ничтожными количествами этана, пропана и бутанов. В газоконденсатных содержатся не только метан, но и значительное количество этана, пропана, бутанов и других более тяжелых углеводородов, вплоть до бензиновых и керосиновых фракций. В попутных нефтяных газах находятся легкие и тяжелые углеводороды, растворенные в нефти.

Согласно ГОСТ 5542 горючие свойства природных газов характеризуются числом Воббе, которое представляет собой отношение теплоты сгорания (низшей или высшей) к корню квадратному из относительной (по воздуху) плотности газа. Так как пределы колебания числа Воббе весьма широки, ГОСТ 5542 требует устанавливать для каждой газораспределительной системы номинальное значение числа Воббе с отклонением от него не более ±5%. При переводе тепловых установок с одного газа на другой необходимо обращать внимание на близость не только значений чисел Воббе обоих газов, которые обеспечивают постоянство тепловой мощности всех горелок, но и всех их физико-химических характеристик.

Сжиженные углеводородные газы. К сжиженным углеводородным газам относят такие, которые при нормальных физических условиях находятся в газообразном состоянии, а при относительно небольшом повышении давления (без снижении 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), 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.

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 безостановочной газификации, получаемые в результате нагревания твердого топлива в потоке воздуха, кислорода и их смесей с водяным паром: доменные, генераторные, подземной газификации.

Горючий газ, по сравнению с твердым и жидким топливом имеет ряд преимуществ:

- обладает высокой экономичностью использования (его можно полностью сжечь с минимальным избытком воздуха (1,05 … 1,1)), при отсутствии химической неполноты сгорания (химического недожога);

- является наиболее экологически чистым (в продуктах сгорания его образуется минимальное количество вредных веществ);

- обладает высокой мобильностью (позволяет быстро изменять тепловую мощность установки);

- обеспечивает повышение культуры производства.

Наряду с указанными преимуществами газовое топливо имеет существенный недостаток – способность образовывать взрывоопасные газовоздушные смеси, которые в замкнутом объеме (топка, дымоходы) при зажигании (внесение пламени, искра, раскаленные поверхности) приводят к взрыву.