Сжиженный природный газ: свойства и преимущества
Содержание
- 0.1 Температура сжиженного газа
- 0.2 Химический состав СПГ
- 0.3 Плотность сжиженного газа
- 0.4 Другие свойства СПГ
- 1 Природный газ
- 2 Компримированные природные газы (КПГ)
- 3 Расчет затрат на устройство автономного газоснабжения
- 4 Сжиженный углеводородный газ
- 5 Общая справка о метане
- 6 Отопительное оборудование для отопления сжиженным газом
- 7 Применение
- 8 Сжиженный природный газ (СПГ)
- 9 Особенности отопления сжиженным газом
Температура сжиженного газа
Чрезвычайно низкая температура СПГ делает его криогенной жидкостью. Как правило, вещества, температура которых составляет –100°С (–48°F) или еще ниже, считаются криогенными и требуют специальных технологий для обработки. Для сравнения, самая низкая зарегистрированная температура на Земле составляет –89,2°С (Антарктика), а в населенном пункте –77,8°С (поселок Оймякон, Якутия). Криогенная температура сжиженного природного газа означает, что контакт с СПГ может вызвать изменение свойств контактирующих материалов, которые впоследствии станут ломкими и потеряют свою прочность и функциональность. Поэтому в отрасли СПГ используют специальные материалы и технологии.
Химический состав СПГ
Сырая нефть и природный газ являются ископаемыми видами топлива, известными как «углеводороды», потому что содержат химические комбинации атомов углерода и водорода. Химический состав природного газа зависит от места добычи газа и его обработки. Сжиженный природный газ представляет собой смесь метана, этана, пропана и бутана с небольшим количеством более тяжелых углеводородов и некоторых примесей, в частности, азотных и комплексных соединений серы, воды, углекислого газа и сероводорода, которые могут существовать в исходном газе, но должны быть удалены перед сжижением. Метан является самым главным компонентом, обычно, хотя и не всегда, более чем на 85% по объему.
Плотность сжиженного газа
Поскольку СПГ представляет собой некую смесь, плотность сжиженного природного газа изменяется незначительно с ее фактическим составом. Плотность сжиженного природного газа, как правило, находится в диапазоне 430–470 килограммов на кубический метр, а его объем составляет примерно 1/600 объема газа в атмосферных условиях. Это делает его примерно на треть легче, чем воздух. Другим следствием этих фактов является то, что СПГ имеет меньшую плотность, чем вода, что позволяет ему находиться на поверхности в случае разлива и вернуться к парообразному состоянию достаточно быстро.
Другие свойства СПГ
Сжиженный природный газ не имеет запаха, бесцветный, не вызывает коррозии, не горюч и не токсичен. СПГ хранится и транспортируется при сверхнизких температурах при атмосферном давлении (отсутствие высоких давлений). При воздействии на окружающую среду СПГ быстро испаряется, не оставляя следов на воде или почве.
В своей жидкой форме сжиженный природный газ не имеет способность взрываться или воспламеняться. При испарении природный газ может воспламениться в случае контакта с источником горения, и если концентрация испарений в воздухе будет составлять от 5 до 15 процентов. Если концентрация паров газа менее 5 процентов, то для начала возгорания испарений недостаточно, а если более 15 процентов, то в окружающей среде будет нехватка кислорода.
Природный газ
Залежи такого полезного ископаемого, как природный газ, рассредоточены по всему земному шару. Он добывается из подземных месторождений, в нормальном состоянии находится в газообразном виде.
Российский природный газ считается самым качественным в мире по причине высокого содержания метана. Он отличается высокой теплотворной способностью, поэтому является эффективным энергоносителем, используется для выработки электроэнергии, тепла, в качестве моторного топлива в автомобилях.
Преимущества, по сравнению с другими источниками энергии, следующие:
- самый дешевый;
- самый качественный и экологичный.
Недостатки:
- не во всех местах, где живет человек, доступен из-за экономической или технологической невозможности проведения магистрали;
- бывают сбои в обеспечении газом из-за нарушения в работе магистрального оборудования.
Компримированные природные газы (КПГ)
Критическая температура метана составляет –82,3 °С, и его сжижение весьма затратно, поэтому метан как газомоторное топливо используется в основном в компримированном (сжатом) виде, при этом газ сокращается в объеме в 200–250 раз. К автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС) подводят газопровод и компримируют газ на месте. Сжимают, точнее, дожимают магистральный газ компрессором до 20 МПа и осушивают. На станции КПГ хранят в небольшом сосуде высокого давления, из которого газ закачивают в баллоны автомобиля. Что касается перевозки готовых КПГ, то для этого служат специальные газовозы, представляющие собой батарею баллонов, небольших по объ-ему в сравнении с цистерной для сжиженных газов, то есть перевозка готовых КПГ – занятие дорогое и специфичное. Подвод магистрального газа к заправочной станции необходим, что несколько затрудняет расширение сети газовых заправок. Сегодня в 58 регионах РФ действует 246 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС), заправляющих транспорт КПГ. Безусловным лидером национального газомоторного рынка является «Газпром» – в его собственности находится 210 АГНКС. Более 10 лет «Газпром» занимается популяризацией в России газомоторного топлива – АГНКС есть в 70% регионов, а не во всех, 246 АГНКС – это 1% на фоне всех АЗС на территории РФ, а безусловный лидер вводил в эксплуатацию по 2,1 АГНКС в год.
Высокое давление КПГ требует очень прочных, толстостенных, тяжелых баллонов. Но это еще не всё. На КПГ можно проехать в 3,5 раза меньшее расстояние, чем на СНГ при равных объемах газовых баллонов. Либо обвешиваться баллонами, либо часто заправляться – в этом основной недостаток КПГ, определяющий сферу его применения: вблизи заправки, а также типы двигателей, на них работающих.
Ввиду того, что нужно значительное пространство дляразмещения баллонов для КПГ, этот вид топлива представляет интерес для средне- и крупнотоннажных автомобилей и тракторной техники. Наибольший интерес сегодня представляют двухтопливные двигатели – газодизели, работающие на дизельном топливе и КПГ, именно из-за скудной инфраструктуры КПГ, чтобы было на чем доехать до заправки. Под второй вид топлива дизельный двигатель переделывается сравнительно просто и быстро, впрыск дизельного топлива в камеру сгорания служит для воспламенения горючей смеси. Производители газовой аппаратуры достигли соотношения расхода дизельного топлива и метана 20:80 на магистральных тягачах с топливной системой Common Rail и 30:70 на тракторной технике с ТНВД. Перевод машины на КПГ в 3–4 раза дороже, чем аналогичная операция с СНГ, тем не менее затраты окупаются примерно в течение года благодаря разнице в цене на газ и дизельное топливо.
Машиностроение предлагает и однотопливные двигатели на КПГ с пониженной степенью сжатия и искровым зажиганием. Надо понимать, что такие машины буквально цепью прикованы к заправке.
КПГ – отличное топливо для дизельного двигателя. Метан не образует отложений в топливной системе, не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, тем самым снижая трение и уменьшая износ двигателя. Метан сгорает полностью, не образуя твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндро-поршневой группы. Таким образом, использование природного газа в качестве моторного топлива позволяет увеличить срок службы двигателя в 1,5–2 раза. Метан экологичен: он дает очень чистый выхлоп. А главное, КПГ стоит втрое дешевле бензина и дизельного топлива, хотя на самом деле должен стоить еще меньше.
Расчет затрат на устройство автономного газоснабжения
Затраты можно поделить на три составляющие:
- первоначальные расходы на покупку оборудования и монтаж;
- расходы при эксплуатации жидкого голубого топлива;
- стоимость обслуживания.
Первоначальные расходы на покупку оборудования и монтаж
Конечно же нельзя однозначно написать, сколько стоит газгольдер и вспомогательное оборудование. Поскольку это зависит не только от требований к объему установки, но и от регионов РФ. Стоимость газгольдеров начинается примерно от 150 тысяч рублей и выше. К этому необходимо добавить стоимость газового котла (около 50 тысяч рублей) и другого оборудования.
Поскольку для монтажа автономной системы потребуется проект, необходимо будет оплатить стоимость проектных работ, а также стоимость монтажа и услуги газовиков при подключении оборудования.
Сумма получается не маленькая, поэтому необходимо все тщательно проверить и посчитать. Первоначальные вложения могут вполне себе окупиться. При этом стоит отметить, что подключение природного газа от центральной системы газоснабжения может оказаться не дешевле, а еще и дороже. Некоторые владельцы предпочитают установку газгольдеров, даже имея в непосредственной близости центральную газовую сеть.
Расходы при эксплуатации жидкого голубого топлива
Расходы сжиженного углеводородного газа зависят от многих факторов:
- климатическая зона. В условиях умеренного климата расходы могут быть гораздо ниже, чем, например, в широтах крайнего севера.
- утепление обогреваемого помещения. Хорошо утепленные стены и крыша помогут сэкономить топливо.
- исправность оборудования. Необходимо поддерживать оборудование в исправном состоянии.
- грамотные расчеты при проектировании системы отопления.
- применение автоматизированных систем, которые помогут регулировать подачу газа, в том числе GSM модули. Они позволят избежать проблем в случае снижения давления газа или температуры в помещении, оповещая владельца в режиме реального времени с помощью приложения на мобильном телефоне.
Из опыта отопления баллонным газом помещения в 145 м², включая горячее водоснабжение видно, что при наружной температуре от -10 до -27 ºC за месяц у потребителя уходило 10 баллонов объемом 50 литров и весом 20 кг. При температуре от -5 до -20 ºС – 8 штук. При этом температура помещения была настроена на +23 ºС. Можно сделать не сложный денежный подсчет. Один баллон – это 50 литров, заправка на 80-85 % по требованиям безопасности — это 40 литров. 10 баллонов по 40 литров – 400 литров. При стоимости газа 21 рубль за литр получаем 8400 рублей. К этой сумме нужно прибавить перевозку баллонов для заправки.
Рекомендуем: Отопление баллонным газом, расход и другие нюансы
При применении газгольдеров расход в месяц составляет примерно 842 литра (при площади дома 150 м² и умеренном климате). Если используется газовая емкость объемом 5 м³, то в принципе одной заправки может хватить на отопительный целый сезон.
Объема газгольдера может хватить для работы отопительной системы в течение всего сезона
Сжиженный углеводородный газ
СУГ называется также сжиженным нефтяным газом, так как получают его на фракционных установках из попутного нефтяного газа. Это чистые газы или специальные смеси, используемые для отопления домов, получения электроэнергии, в качестве сырья для нефтехимической промышленности.
Преимущества СУГ топлива:
- дешевле солярки и электроэнергии из расчета выработки 1 кВт тепловой энергии;
- с его помощью можно создать как основной, так и резервный энергоноситель;
- экологически чистый, не образует гари и не имеет запаха.
Недостаток у СУГ сжиженного выявлен один: относительно высокая стоимость оборудования.
Общая справка о метане
Под природными газами понимается метан СН4 – простейший углеводород без цвета и запаха. Метан – третий по распространенности газ во вселенной после водорода и гелия. О происхождении залежей природного газа в земной коре нет окончательного мнения, как и о происхождении нефти.
Природный газ содержит от 70 до 98% метана, остальное приходится на более тяжелые углеводороды: этан, пропан и бутан, а также неуглеводороды: воду, сероводород, углекислый газ, азот, гелий и другие инертные газы. Перед подачей в газотранспортную систему (ГТС) природный газ необходимо очистить и осушить, избавившись от воды, сероводорода, отделить тяжелые углеводороды и другие примеси. В магистрали пары воды могут конденсироваться или образовывать с газом кристаллические соединения – гидраты – и скапливаться на изгибах трубопровода, затрудняя продвижение газа. Сероводород вызывает сильную коррозию газового оборудования. В зависимости от состава природного газа применяют различные технологии осушки и разделения газов. Таким образом, остается чистый метан с незначительными примесями. Через ГТС метан поступает потребителям. Если ваше жилище подключено к газораспределительной системе, то на кухне в конфорке у вас горит именно метан. Этим же метаном после сжатия или сжижения заправляют газобаллонную технику.
Метан – газ без запаха, характерный аромат («При запахе газа звонить 09») ему придают меркаптаны, которые впрыскивают в газ перед закачкой в ГТС (16 г на 1000 м3). Этот метод придумали для обнаружения утечек из ГТС, протяженность которой насчитывает тысячи километров. При утечке меркаптановая отдушка привлекает ворон, скопища которых легко обнаружить во время облета трубопровода на вертолете.
Метан в 1,6 раза легче воздуха и при утечке моментально улетучивается. Метан взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 до 17%. Самая взрывоопасная концентрация – 9,5%. Определить наличие в воздухе метана легко по меркаптановым ароматам. В местах природного образования метана, где невозможно его определить по запаху, например в шахтах, используют газоанализаторы. Первыми шахтными газоанализаторами были канарейки. Газобаллонную технику хранят на открытых стоянках, а закрытые ремонтные зоны оснащают принудительной вытяжной вентиляцией. На магистральном газе без какой-либо подготовки работают энергетические установки различной мощности, подключенные непосредственно к трубе.
Отопительное оборудование для отопления сжиженным газом
Для отопления на сжиженном газе, как уже было сказано выше, используют два варианта – это баллонный газ или газгольдер. Это касается источников автономной газификации. Главным оборудованием является газовый котел, который встроен в систему отопления.
В систему также входят газовый счетчик, система преобразования сжиженного газа в газообразное состояние (иногда она встроена в газгольдер) или используется котел для сжиженного газа, разводка газовых труб и трубопровода для циркуляции теплоносителя по частному дому, расширительный бачок, нагнетательный насос, бойлер, водяной фильтр для очистки от жесткой воды, система вентиляции и сброса отработанных газов.
Применение
Рассмотрим, где СУГ топливо используется:
- В качестве альтернативного автомобильного топлива. Является более эффективным сырьем для ДВС, чем, даже, высококачественный бензин или любая марка дизельного топлива;
- Для автономной газификации жилых массивов и промышленных объектов, в том числе, отдаленных территориально;
- Для производства электроэнергии с помощью газогенераторов;
- В химической промышленности в различных производствах (ПАВы, полиэтилены, пластмассы, пленки, волокна, смолы, растворители и т.д.).
Транспортировка СУГ реализуется в специальных сосудах под правильным давлением или в изотермических цистернах, а также по трубопроводам. Перевозка возможна железнодорожным транспортом в особых вагонах-цистернах, морским путем в танкерах-газовозах, сухопутным в автоцистернах.
Сжиженный природный газ (СПГ)
После процесса очистки природный газ охлаждают до температуры, при которой он становится жидким. Таким образом получают сжиженный природный газ. По объему он уменьшается в 600 раз, что очень удобно при его транспортировке в специальных криогенных емкостях в районы, куда нет возможности провести трубопроводную магистраль. В настоящее время уже 40% мировой торговли приходится на СПГ.
СПГ чуть дороже природного, но дешевле СУГ газа. Не распространен из-за дорогой цены на оборудование для его сжижения.
Особенности отопления сжиженным газом
Главной особенностью отопления частного дома сжиженным газом из газгольдера или с помощью баллонов является необходимость в мониторинге наличия остаточного количества голубого топлива и своевременной заправки.
Использование газовых баллонов в отоплении
Это самый простой способ газового отопления, но в то же время не совсем удобный. Газовыми баллонами, как правило, отапливают небольшие жилые или дачные дома.
Поскольку монтаж и запуск в эксплуатацию возможно выполнить самостоятельно. Единственное условие – чтобы количество соединенных баллонов объемом до 50 литров не превышало 3-х штук. Иначе потребуются услуги газовиков и составление проекта. Под газовые баллоны используют металлический шкаф. Сам шкаф монтирую к стене дома с наружной стороны. Чтобы баллоны не замерзли (зимой внутри возможно образование конденсата) иногда применяют нагреватели.
Газгольдер для отопления дома
Особенностью отопления газгольдером является возможность установки практически в любом месте независимо от газификации того или иного района, поселка и т.д. В отличие от баллонных установок, с помощью больших газовых емкостей можно отопить даже небольшое предприятие. В последнее время газгольдеры набирают все большую популярность.
Растет конкуренция на рынке, следовательно, начинает снижаться цена. Особенно стоит подумать и все просчитать при наличии альтернативы электрического или автономного газового отопления.
[spoiler title=”Источники”]Читайте так же: Что выбрать, электрическое или газовое отопление
- https://lngas.ru/about-lng
- https://td-np.ru/kakoj-gaz-mozhno-vstretit-na-rynke-preimushhestva-i-nedostatki-sug-szhizhennogo/
- https://os1.ru/article/4345-vidy-gazomotornogo-topliva-ih-preimushchestva-i-nedostatki
- https://domsgazom.ru/otoplenie/otoplenie-szhizhennym-gazom
- https://avtodigitals.ru/sug-toplivo/