Горючие газы: виды, свойства и применение

Горючие газы широко применяют в промышленности, на производстве и жизнеобеспечении населения. Расскажем, какие виды горючих газов существуют, как их получают и где используют.

Горючие газы — их получение и свойства

Горючие газы — это летучие вещества, которые при смешивании с воздухом в определенных пропорциях при нормальных условиях создают взрывоопасную среду. Их физико-химические параметры зависят от наличия примесей и доли негорючих компонентов в составе.

Различают:

• Газ из месторождений. Природные залежи в основном состоят из метана с небольшими примесями этана, пропана и бутана. Находятся на расстоянии до 1500 метров от поверхности земли и сконцентрированы в галечниках или песчанниках. Состав природного газа отличается постоянством.
• Искусственно полученные — как побочные продукты нефтепереработки или в результате термической обработки твердого топлива, например, кокса. В этом случае состав изменчив. Зависит от природы и условий раздела смесей, а также газового фактора.

Основные свойства горючих газов:

• Жаропроизводительность — это максимальная температура при сгорании топлива в среде с достаточным количеством воздуха.
• Температура воспламенения — минимальная температура достаточная для самопроизвольного возгорания при отсутствии источника огня. Эта характеристика важна для уточнения возможного температурного диапазона для оборудования, работающего в газоопасной среде.
• Температура вспышки — минимальная температура, в которой образуется достаточно пара для возгорания от искры. Это и предыдущее свойство могут существенно отличаться.

В смеси с кислородом такие составы широко применяют для газопламенной обработки металла. Какие горючие газы применяют при газовой сварке? Самый популярный из них — ацетилен.

А вот для газовой резки, когда пламя необходимо только для поддержания нагрева заготовки, используют более дешевые альтернативы:

• водород;
• коксовый газ;
• пропан;
• городской газ.

Для пайки легкоплавных металлов часто применяют пары горючих жидкостей — бензина или керосина.

Газ для работ выбирают исходя из его теплотворной способности. Это величина обозначает количество теплоты, которое выделяется при сгорании одного кубического метра сырья. Измеряется эта характеристика в килоджоулях. Логично, что чем выше значение, тем меньше расход газа.

Но для протекания реакции необходим кислород. И разные вещества для сгорания требуют разное его количество. От этого зависит эффективная тепловая мощность, т.е. тепло, переходящее в металл за одну единицу времени.

Коэффициент замены ацетилена определяют как отношение расхода заменителя к расходу ацетилена, учитывая одну и ту же эффективную мощность пламени.

Ацетилен

Соединение водорода и углерода C₂H₂ — газ без цвета, но с особым чесночным запахом. Пиролизный ацетилен, полученный из природного газа, на 40% дешевле, чем при использовании в качестве сырья для производства карбида кальция.

Температура самовоспламенения находится в диапазоне 240-630 °C. Ее определяют несколько факторов. Один из них — атмосферное давление. Чем выше давление, тем ниже опускается температура.

Второй фактор — наличие примесей. Например, окись меди опускает температуру самовоспламенения до нижней границы диапазона — 240°C.

Способность к взрыву снижается при растворении ацетилена в ацетоне и некоторых других жидкостях.

При длительном нахождении в помещении с превышением ПДК ацетилена человек ощущает головокружение и тошноту, вплоть до серьезного отравления.

Водород

Газ (H₂) без цвета и запаха, более чем в 14 раз легче воздуха. В соединении с ним и кислородом водород образует взрывоопасную смесь.

Производят H₂ путем воздействия на воду электрическим током. К объекту, где проводятся сварочные работы, газ привозят в стальных зеленых баллонах под давлением 15 МПа. Пламя при сгорании водородно-кислородной смеси не имеет четко обозначенных зон, поэтому его регулировка затруднена.

Требования к веществу определяет ГОСТ 3022-80 «Водород технический. Технические условия».

Коксовый газ

Прозрачен, но обладает отчетливым запахом сероводорода. Его получают при выработке кокса из каменного угля. В составе — метан, водород, другие углеводороды.

Чаще всего его применяют для резки стали или сварки легкоплавкого цветмета. К месту проведения работ коксовый газ поставляют газопроводом. Смесь в нем находится под давлением 1,3-1,5 кПа.

Пропан-бутан

Горючая смесь с резким запахом. Ввиду того, что ее плотность превышает плотность воздуха, есть риск скопления ядовитых испарений в районе пола помещения при случайных и неконтролируемых утечках. При длительном нахождении в такой среде у человека наступает дисфункция дыхательного аппарата.

Газовую смесь используют при сварке пластмасс, резке сталей или закалке. Доставляют ее по трубопроводу или в красных баллонах под давлением 1,6 МПа. Все манипуляции с тарой проводят в соответствии с выпущенными Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

Городской газ

Это понятие подразумевает многокомпонентную горючую смесь, состав которой может изменяться в зависимости от муниципалитета. Есть один общий компонент — природный газ.

Как и коксовый, городской газ поставляется по специализированному трубопроводу, только под давлением 0,005-0,3 МПа.

Применение воспламеняющихся газов

Газопламенная обработка металлов — не единственный способ применения горючих смесей. Они востребованы во многих сферах:

• в качестве энергетического топлива;
• в пищевой, стекольной промышленности, металлургии;
• на многих производствах, например, для выпуска стройматериалов;
• для удовлетворения коммунально-бытовых потребностей;

Отдельно отметим ценность горючих газов для химической промышленности. Они выступают в качестве сырья для изготовления:

• органических веществ — ацетона, формальдегида и т.д.;
• некоторых видов спиртов и аммиака;
• этилена, пропилена.

Опасность и меры предосторожности

Основные опасности использования горючих составов тесно связаны с их свойствами.

• Возникновение неконтролируемого воспламенения — возможно при совпадении нескольких условий: превышении предельно допустимых концентраций газов, доступе кислорода и наличии источника огня.
• Токсическое воздействие на человека — отравление газом при случайной утечке или продуктами его сгорания.
• Удушье — случается при недостаточном количестве кислорода или избытке угарного газа в окружающей среде.

Правила ведения газоопасных работ и хранения баллонов регулируют на уровне федерального законодательства:

• ГОСТ 31610.0-2014 — устанавливает требования к оборудованию для работы во взрывоопасных условиях;
• ГОСТ Р МЭК 60079-20-1-2011 — определяет методики испытания пожароопасных газовых составов;
• ГОСТ 30852.9-2002 — квалифицирует взрывоопасные зоны;
• ГОСТ 30319.1-2015 — содержит правила расчета характеристик пригодного газа.

На уровне каждого предприятия также разрабатывают и утверждают нормы пожарной безопасности с учетом особенностей конкретных технологических процессов. Безусловное соблюдение всех требований обеспечит безопасность работникам и сохранность имущества.

Компания «Тантал Д» с 1998 года производит качественные газовые смеси для сварки, а также пищевой промышленности. У нас вы можете приобрести криогенные жидкости, моноблоки и газы в баллонах различного объема. Мы своевременно доставляем заказы на собственном специализированном автотранспорте. Оставляйте заявку на сайте или звоните по телефону. Наши менеджеры ответят на все вопросы.