Безопасная эксплуатация газового хозяйства организации - Учебное пособие (Карнаух Н.Н.)

1.1. природные и искусственные газы. свойства газов

   Горючие газы разделяются на естественные (природные) и искусственные. Природный газ - бесцветен, не имеет запаха, вку­са, легче воздуха, малотоксичен. Основным компонентом являет­ся газ метан: по санитарным нормам относится к 4-му классу опасности - малоопасным вредным веществам, ПДК=300 мг/м . Плотность, примерно, от 0,7 до 1,1 кг/м3.

   Природные газы классифицируются по трем видам, обуслов­ленным способами добычи.

   Первый вид относится к чисто газовым месторождениям. Примерный состав одного из месторождений (Северо-Ставропольское) следующий: (табл.1)                        

метан СН4=98,7\%, этан, С2Н6=0,33\%, пропан С3Н8=0,12\%, бутан C4H10=0,04\%, пентан C5H12=0,01\%, углекислый газ C02=0,1\%, азот N2+редкие газы = 0,7\% (к редким газам относятся аргон Аг, неон Ne, гелий Не), кроме того, газы содержат воду Н20, а также могут содержать сероводород H2S, другие примеси - пыль и т.д.

   Газы чисто газовых месторождений относятся к тощим га­зам. Тощие газы содержат тяжелых углеводородов (пропан, бу­тан, пентан, гексан) не более 50 г/м3.

   Второй вид газов относится к газоконденсатным месторож­дениям. Они состоят из смеси сухого газа и паров конденсата (бензин, лигроин, дизельное топливо, керосин), т.е.- паров тяже­лых углеводородов.

 

Таблица 1

 

Средние составы и характеристики природных газов некоторых месторождений

 

 

 

 

Месторождение

газа

 

 

Административный

район

 

 

Первоначальные

запасы, млрд. м3

 

 

Характеристика

месторождения

Состав газа, \% по объему

 

 

Плотность,

кг/ м3

при t=0°C,

P=101,3

кПа

Теплота сгорания,

кДж/ м3

при при t=0°C,

P=101,3

кПа

СH4

C2H6

C3H8

C4H10

C5H12

CO2

H2S

N2+

Редкие

газы

высшая 

низшая

Северо-Ставропольское

Ставропольский

край

220

Газовое

98,7

0,33

0,12

0,04

0,01

0,1

»

0,7

0,727

39615

35695,2

Уренгойское

То же

3882,3

»

97,64

0,1

0,01

_

_

0,3

»

1,95

0,73

38841,8

34925,6

Попутные газы

Жирновское

Волгоградская

область

-

-

81,6

6,5

3

1,9

1

4

0,1

1,5

0,712

45077,7

40490,7

Ромашкинское

Татарская

АСР

-

-

40

19,5

18

7,5

4,9

0,1

нет

10

1,069

65260,5

59672,7

Туймазинское

Башкирский

АССР

-

-

39,5

20

18,5

7,7

4,2

0,1

»

10

1,065

65052

59505,9

 

 

   Третий вид газов добывается одновременно с добычей нефти и называется попутным газом. Кроме метана они содержат значительное количество тяжелых углеводородов (более 150 г/м3) и относятся к жирным газам. Жирные газы представляют собой смесь сухого газа пропанобутановой фракции и газового бензина.

   Примеси тяжелых углеводородов изменяют свойства при­родного газа: повышают плотность, снижают температуру воспламенения, придают ему запах бензина.

   Искусственные горючие газы получают в результате терми­ческой обработки твердого или  жидкого топлива на газовых за­водах.

   Сжиженные газы являются смесью тяжелых углеводородов - пропана, бутана и др. Получают сжиженный газ из попутных нефтяных газов и газов газоконденсатных месторождений на газобензиновых заводах. При этом выделяют этан, пропан, бутан и газовый бензин.

   Сжиженный газ также не имеет цвета, запаха, вкуса. В жидком состоянии представляет из себя масляную бесцветную жид­кость в два раза легче воды. При повышении давления или пони­жении температуры пропанобутановая смесь из газообразного  состояния переходит в жидкое и наоборот, т.е. с понижением давления или с повышением температуры переходит из жидкого в газообразное состояние.

   При нагревании баллона с пропанобутановой смесью проис­ходит увеличение объема с увеличением давления, что может привести к взрыву. Поэтому баллоны заполняются не полностью, а только на 85\% от полной емкости. Баллон заполняется по весу из расчета 425 г на 1 литр. 15\% объема - это паровая фаза. В теп­лый период года пропанобутановая смесь должна содержать: пропана 34\%, бутана 66\%; в холодный период года - пропана 75\%, бутана 25\%. Коэффициент объемного расширения у пропа­на в 1,5 раза больше, чем у бутана, поэтому в теплый период года пропана должно быть меньше.

   Количества воздуха для полного сгорания сжиженного газа требуется в 4 раза больше, нежели при сгорании природного газа. Для полного сгорания 1 объема природного газа (метана) требу­ется 10,5-11,5 объемов воздуха.

   Хранится и транспортируется сжиженный газ в баллонах. Баллон маркируется: гост, знак завода изготовителя, номер бал­лона, вес порожнего баллона (без веса вентиля и колпака), дата изготовления и год следующего освидетельствования, рабочее давление, пробное давление, емкость баллона, клеймо ОТК изго­товителя. Рабочее давление 1,6 МПа (16 кгс/см2), пробное - 2,4 МПа (24 кгс/см2) (Рпроб=1,5Рраб). Емкость стандартного баллона - 50 л. Баллон окрашивается в красный цвет с надписью белой краской «Пропан».

   Баллон для сжиженного газа имеет цилиндрическую форму с полусферическими днищами. Сосуд сварен из листовой стали толщиной 3,5 мм. В верхнее днище вваривается горловина, в ко­торую ввертывается вентиль из латуни. К нижнему днищу для вертикальной установки баллона приваривается башмак. Боковой штуцер вентиля имеет левую резьбу. Это выполняется для того, чтобы нельзя было ошибочно подсоединить баллон с горючим газом вместо баллона с негорючим газом. На штуцер навертыва­ется заглушка. Вентиль для защиты от механических поврежде­ний и загрязнения закрывается металлическим или пластмассо­вым колпаком. На баллон надеваются два резиновых кольца, предназначенных для защиты от ударов при транспортировке и хранении.

   Транспортировка баллонов осуществляется на специально оборудованном транспорте. Используются машины типа «клет­ка», а также грузовые машины, оборудованные деревянными ложентами либо имеющие приспособления для крепления баллонов в вертикальном положении. Автомобиль оснащается двумя углекислотными огнетушителями и мигалкой либо флажком. Вы­хлопная труба выводится в переднюю часть автомобиля. Для за­щиты от солнечных лучей баллоны укрываются брезентом. Пре­дохранительные колпаки на баллонах направляются в правую сторону по ходу движения автомобиля. Баллоны со сжиженными газами относятся в соответствии с государственным стандартом ко 2-му классу опасных грузов. Знак опасного груза изображается на борту автомобиля. На дверях кабины надпись «Пропан». На бортах кузова по диагонали нанесена красная полоса шириной 200 мм.

   Разгрузка автомобиля осуществляется двумя обученными и аттестованными работающими. На территории предприятия бал­лоны перемещаются на специальных рессорных тележках с за­крепленными на них баллонами.

   На предприятии баллоны должны храниться в одноэтажных зданиях из негорючих материалов, без чердачных и подвальных помещений с легко сбрасываемым покрытием; температура в по­мещении не должна превышать +35°С, кратность воздухообмена не менее 5, механическая вентиляция во взрывозащищенном ис­полнении; удаление воздуха из нижней части помещения - 1/3 и из верхней зоны - 2/3.

   Помещение снабжается огнетушителями типа ОХВП или ОУБ, кошмой, ящиком с песком (0,5м3), минимум двумя лопата­ми и щитом с противопожарным инвентарем.

   Хранение порожних и наполненных баллонов должно быть раздельным. Работающие снабжаются инструкцией по безопас­ной эксплуатации баллонов с сжиженным газом.

   Предупредительные надписи: «Газ», "Огнеопасно", "Про­пан". Запрещающие знаки: "Вход в помещение посторонним ли­цам, курение и пользование открытым огнем запрещены".

   Санитарными нормами улучшение условий труда в первую очередь обусловливается выполнением специальных технических требований. Так, например, твердое топливо необходимо заме­нять газообразным. Газообразное топливо (горючие газы) ис­пользуется для отопления промышленных, общественно-бытовых и жилых зданий. Используется газ в газовых каминах, плитах, варочных котлах, газовых калориферах и пр. В производствен­ных зданиях и помещениях газ используется в специальных пе­чах:   плавильных,   нагревательных,   термических,   обжиговых.

 

   Широкое применение газ находит и  в котельных. В пере­численных случаях газ сгорает в объеме топочного пространства, а продукты сгорания отводятся наружу через дымоход. Кроме того, существуют устройства, позволяющие сжигать газ для ото­пления помещений непосредственно внутри самого помещения: это горелки инфракрасного излучения, радиационные диафрагменные нагреватели поверхностного типа и др. Газ находит при­менение и в печном отоплении. Непосредственно на строительст­ве газ используется, например, для разогрева битума и в других случаях.

   Газообразное топливо обладает определенными положитель­ными сторонами по сравнению с другими видами топлива при прочих равных условиях:

- простота добычи газа и его транспортировка к объектам по­требления;

- простота эксплуатации: зажигание и прекращение горения, регулирование и автоматическое обеспечение процесса горения;

- полное сжигание газа как в объеме топочного пространства, так и при сжигании его в помещениях. Теплота сгорания природ­ных газов чисто газовых месторождений  до 8500 ккал/м3 (~36000 кДж/м3). Теплота сгорания по­путных газов ~ до 15000 ккал/м3, т.е. ~ до 65000 кДж/м3.

Газообразное топливо имеет и отрицательные стороны. Та­кие горючие газы, как метан, этан, пропан, бутан и пр., при со­держании их в воздухе порядка 10\% уже вызывают удушье, голо­вокружение и т.д. Избыточное содержание газов уменьшает в воздухе содержание кислорода, что отрицательно воздействует на организм человека. Нормальное содержание кислорода в воз­духе составляет примерно 21\% по объему. При снижении его до 17\% у человека возникает отдышка и учащенное сердцебиение, при снижении до 12\% - стесненное дыхание, до 9\% - обморочное состояние. Наличие в продуктах сгорания окиси углерода и попа­дание ее в помещение, в котором находятся люди, ухудшает са­нитарно-гигиенические условия и может привести к летальному исходу.

   К опасным свойствам горючих газов относится способность их образовывать в смеси с воздухом взрывоопасные смеси. Взрыв - это мгновенное сгорание газовоздушной смеси, сопровождаю­щееся резким увеличением давления и температуры. Взрыв про­исходит при определенных соотношениях газа с воздухом, харак­теризуемых нижним и верхним пределами взрываемости. Ниж­ним пределом взрываемости называется то минимальное содер­жание газа в воздухе, которое при воспламенении уже может привести к взрыву. Верхним пределом взрываемости называется то максимальное содержание газа в воздухе, которое в случае воспламенения еще может привести к взрыву. Опасная зона, в которой осуществляется взрыв, находится между нижним и верхним пределами взрываемости. Концентрация газа в воздухе ниже нижнего и выше верхнего пределов взрываемости к взрыву не приводит: в одном случае из-за избытка воздуха, в другом из-за его недостатка.                                                              ___

   Для метана нижний предел взрываемости - 5,3\% от объема помещения, т.е. до этого «процента» смесь газа с воздухом не воспламеняется и, естественно, не взрывается. Верхний предел взрываемости не более 14\% от объема помещения. Если свыше 14\% - газ воспламеняется, горит, но не взрывается. В пределах от 5,3 до 14\% при возникновении источника воспламенения проис­ходит взрыв смеси газа с воздухом.