Природный газ и его свойства

Сначала необходимо понять, что представляет собой природный газ и где он применяется. Природный газ – лучший вид топлива. Его отличают полнота сгорания без дыма и копоти; отсутствие золы после сгорания; легкость розжига и регулирования процесса горения; высокий коэффициент полезного действия топливо использующих установок; экономичность и простота транспортировки к потребителю; возможность хранения в сжатом и сжиженном состоянии; отсутствие вредных веществ.

Немалую роль играет и низкая стоимость добычи газа по сравнению со стоимостью добычи других видов топлива – угля, торфа, нефти.

Необходимо, однако, отметить, что распространенная точка зрения на природный газ как на экологически чистое топливо не вполне верна. Во-первых, в газе обычно содержатся соединения серы, которые при горении превращаются в диоксид серы. Во-вторых, получающийся при горении СО₂(углекислый газ) усиливает парниковый эффект, приводящий к повышению температуры атмосферы. В-третьих, высокотемпературное горение газа в топках котлов электростанций сопровождается частичным окислением азота воздуха. В результате в дымовых газах электростанций появляются токсичные оксиды азота. Тем не менее, природный газ является более чистым топливом по сравнению с мазутом и, тем более, углем.

Природный газ – один из наиболее высокоэкономичных источников топливно-энергетических ресурсов.

Природный газ – это смесь газов.

К основным свойствам газов относятся: плотность, вязкость, сжимаемость.

Плотность газов зависит от давления и температуры. Так при движении по газопроводу давление уменьшается, плотность газа снижается, и скорость его движения возрастает.

Вязкость газов изменяется прямо пропорционально изменению температуры, т.е. при увеличении температуры она также возрастает и наоборот. Это свойство используют на практике: охлаждая газы после повышения давления, добиваются уменьшения потерь давления на преодоление сил трения в газопроводах.

Сжимаемость – это свойство газов уменьшать свой объем при увеличении давления. Повышая рабочее давление в магистральном газопроводе, увеличиваем его пропускную способность.

Природный газ – это смесь газов, в его состав входят: метан, пропан, этан, бутан, водород, сероводород, углекислый газ, азот и гелий. Основным компонентом природного газа является метан, в зависимости от месторождения его доля в природном газе составляет от 70 до 90%.

Свойства природного газа:

- без цвета и запаха;

- легче воздуха;

- вызывает удушье;

- образует с воздухом взрывоопасные смеси.

Природный газ не имеет цвета и запаха. Для придания запаха его одорируют, норма ввода одоранта марки СПМ (смесь природных меркаптанов) составляет 16г (19,1 см³) на 1000 м³, приведенного к нормальным условиям. Одоризация природного газа производится на ГРС (перед подачей газа потребителям) или на централизованных одоризационных пунктах.

По токсикологической характеристике относится к веществам четвертого класса опасности, при концентрациях, снижающих объемную долю кислорода во вдыхаемом воздухе до 16%, вызывает удушье. Максимальные разовые ПДК составляют 7000мг/м³ (по метану).

Природный газ является газообразным малотоксичным пожаровзрывоопасным продуктом. Природный газ образует с воздухом взрывоопасные смеси.

Концентрационные пределы воспламенения (по метану) в смеси с воздухом в объемных процентах:

нижний (НКПВ) – 4,4,

верхний (ВКПВ) – 17.

Температура самовоспламенения (по метану) 537°С. Категория взрывоопасности и группа взрывоопасных смесей для смеси с воздухом – IIА и Т1.

Рассмотрим взрывоопасные свойства природного газа. (рисунок 1)

 

 

Рисунок 1- Диаграмма взрывоопасных свойств природного газа

 

Точка – 0%, при которой природный газ в воздухе рабочей зоны отсутствует;

Точка – 4,4 %, это точка называется нижний концентрационный предел воспламенения (распространения пламени), НКПВ;

Точка – 17 %, эта точка называется верхний концентрационный предел воспламенения (распространения пламени), ВКПВ;

Точка – 100 %, это точка при которой воздух в данном помещении (рабочей зоне отсутствует).

Диапазон 0 – 4,4 %, характеризуется тем, что данной концентрация газа недостаточно для образования взрывоопасной смеси и при наличии открытого огня или искрообразовании, возгорания в данном случае не произойдет.

Диапазон 4,4 – 17 %, характеризуется уже тем, что данной концентрации газа достаточно для образования взрывоопасной смеси и при наличии открытого огня или искрообразовании, произойдет возгорание, а в некоторых ситуациях и взрыв.

Диапазон 17 – 100 %, характеризуется двумя ситуациями:

- первая – (лабораторные условия) в полностью герметичном сосуде мы создаем данную концентрацию и пробуем воспламенить смесь, воспламенения не произойдет;

- вторая – (реальные условия) в реальной ситуации полностью герметичные условия нам создать не удастся, всегда в данную зону будет осуществляться подсос воздуха и соответственно на границе этих зон будет воспламенение и горение смеси.

Учитывая вышеизложенное, огневые работы, т.е. работы связанные с применением открытого огня, нагревом, искрообразованием разрешается проводить при наличии концентрации природного газа в воздухе рабочей зоны не более 20 % НКПВ, что в объемных долях составляет 0,88 %.

Другими словами, работы можно проводить при наличии концентрации природного газа в воздухе рабочей зоны в диапазоне 0 – 0,88 %.

Природный газ, подаваемый в магистральный газопровод должен удовлетворять требованиям СТО Газпром 089 – 2010 «Газ горючий природный, поставляемый и транспортируемый по магистральным газопроводам. Технические условия».

Т а б л и ц а 1 - Физико-химические показатели газа горючего природного, поставляемого и транспортируемого по магистральным газопроводам

 

Наименование показателя	Значение для макроклиматических районов
	умеренного	холодного
1. Компонентный состав	Определение обязательно
2. Температура точки росы по воде (ТТР в) при абсолютном давлении 3,92 МПа (40,0 кгс/см²), °С, не выше: - зимний период - летний период	-10,0 -10,0	-20,0 -14,0
3. Температура точки росы по углеводородам (ТТР ув) при абсолютном давлении от 2,5 до 7,5 МПа, °С, не выше: - зимний период - летний период	-2,0 -2,0	-10,0 -5,0
4. Массовая концентрация сероводорода, г/м³ не более	0,007
5. Массовая концентрация меркаптановой серы, г/м³ не более	0,016
6. Массовая концентрация общей серы, г/м³ не более	0,030
7. Теплота сгорания низшая при стандартных условиях МДж/м³ (ккал/ м³), не менее	31,80 (7600)
8. Молярная масса кислорода, %, не более	0,020
9. Молярная масса диоксида углерода, %, не более	2,5
10. Массовая концентрация механических примесей, г/м³, не более	0,001
11. Плотность при стандартных условиях, кг/ м³	Не нормируют, определение обязательно