Tng 5

V 3.7. SAGOREVANJE TEČNOG NAFTNOG GASA Proračuni sagorevanja tečnog naftnog gasa obuhvataju: - materijalne bilanse i - energetske bilanse. Pod ovim bilansima se podrazumeva: - izračunavanje potrebne količine vazduha za sagorevanje goriva, - količine i sastav produkata sagorevanja, - temperatura sagorevanja i - koeficijent iskorišćenja goriva. Zbog pojednostavljenja proračuna, usvaja se da je pri procesu sagorevanja gorivo potpuno izmešano sa vazduhom i da se proces odvija adijabatski. Gasovita goriva su obično smeše više komponenata od kojih su neke sagorljive, a neke inertne. Osnovne sagorljive komponente gasovitih goriva su: vodonik, ugljenmonoksid i gasoviti ugljovodonici. Pored sagorljivih komponenata, gasovita goriva često sadrže azot, ugljendioksid i vodenu paru. Sastav gasovitih goriva se najčešće izražava u zapreminskim procentima svih komponenata pojedinačno. Reakcija sagorevanja bilo kog ugljovodonika predstavljenog opštom formulom CmHn , može biti izražena jednačinom: C m H n

n ⎞ n ⎛ + ⎜ m + ⎟ O2 = mCO 2 + H 2 O 4 ⎠ 2 ⎝

Ove jednačine se zovu i stehiometrijske jedna čine i pomoću njih se izračunava potrebna količina kiseonika i vazduha za sagorevanje najvažnijih komponenata gasovitog goriva. Najvažniji elementi koji ulaze u sastav goriva su ugljenik i vodonik. Za ugljovodonike koji ulaze u sastav TNG-a stvarni oblik jednačine dat je u tabeli 3.3.

50

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.









Tabela 3.3

Ugljovodonik

Jednačina reakcije sagorevanja

Metan

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

Etilen

C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O

Etan

C2H6 + 3.5O2 = 2CO2 + 3H2O

Propilen

C3H6 + 4.5O2 = 3CO2 + 3H2O

Propan

C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O

Izo-butan

C4H10 + 6.5O2 = 4CO2 + 5H2O

Butilen-1

C4H8 + 6O2 = 4CO2 + 4H2O

n-butan

C4H10 + 6.5O2 = 4CO2 + 5H2O

n-pentan

C5H12 + 8O2 = 5CO2 + 6H2O

Za sagorevanje gasa neophodno je prisustvo vazduha, tačnije kiseonika. Ako se zanemari prisustvo neznatnih količina plemenitih gasova i drugih primesa, za praktične proračune se može uzeti da je: -

zapreminski sastav vazduha: 21% kiseonika i 79% azota; težinski sastav vazduha: 23.2 kiseonika i 76.8 azota.

Na osnovu toga se dobije da se u 4.76 m3 vazduha nalazi 1 m3 kiseonika, odnosno da na 1 m3 kiseonika u vazduhu dolazi 79/21 = 3.76 m3 azota. Uzimajući da 1 kmol svakog gasa pri normalnim uslovima zauzima približno istu zapreminu, reakcije sagorevanja gasova u vazduhu mogu da se izraze preko sledeće jednačine (za propan): C 3 H 8

+ (5O2 + 5 ⋅ 3.77 N 2 ) = (3CO 2 + 18 .85 N 2 + 4 H 2 O ) ,

ili 1 m3 propana sa 23.85 m3 vazduha daje 25.85 m3 produkata sagorevanja. U tabeli 3.4 navedene su teoretske količine kiseonika i vazduha potrebne za sagorevanje glavnih ugljovodonika koji ulaze u sastav TNG-a. U istoj tabeli, u poslednjoj koloni su date procentualne vrednosti maksimalne koli čine ugljendioksida proizvedenog u teoretski potpunom sagorevanju ugljovodonika. Važno je napomenuti da se stvarni rezultati znatno razlikuju od navedenih teoretskih veličina.









Tabela 3.4. Koli č i ne produkata sagorevanja ugljovodonika koji ulaze u sastav TNG čine k i n o d o v o j l g U

a l u m r o f a k s j i m e H

Potrebna količ koli čina za sagorevanje 1m3 ugljovodonika

Produkti sagorevanja 1m3 ugljovodonika u vazduhu

Potrebna količ koli čina za sagorevanje 1kg ugljovodonika

Produkti sagorevanja 1kg ugljovodonika u vazduhu

Vazduh, m3

O2 , m3

CO2 , m3

Vodena para , m3

N2 , m3

Vazduh, kg

O2 , kg

CO2 , kg

Vodena para, kg

N2 , kg

Sadržaj CO2 u produktima sagorevanja, %

n a t e M

CH4

9.55

2.0

1.0

2.0

7.55

17.24

3.98

2.74

2.24

13.26

11.7

n a t E

C2H6

16.70

3.5

2.0

3.0

13.20

16.13

3.73

2.92

1.79

12.40

13.1

n a p o r P

C3H8

23.86

5.0

3.0

4.0

18.86

15.71

3.63

2.99

1.63

12.08

13.7

n a t u B

C4H10

31.02

6.5

4.0

5.0

24.52

15.49

3.58

3.03

1.55

11.91

14.0

n a t n e P

C5H12

38.19

8.0

5.0

6.0

30.19

15.35

3.54

3.05

1.50

11.80

14.2

n e l i t E

C2H4

14.32

3.0

2.0

2.0

11.31

14.80

3.42

3.13

1.28

11.38

13.0

n e l i p o r P

C3H6

21.48

4.5

3.0

3.0

16.98

14.80

3.42

3.13

1.28

11.38

15.0

n e l i t u B

C2H4

28.58

6.0

4.0

4.0

22.58

14.80

3.42

3.13

1.28

11.38

15.0

* svi podaci navedeni u tabeli sa ra č unati unati na normalnim uslovima (0 OC i 1.103 bar)

U tehničkim proračunima se stvarna potrebna količina vazduha za sagorevanje Ls, usled nepotpunog mešanja gasa i vazduha, uzima nešto veća od teoretske: L s

= LT ⋅ λ









λ – koeficijent viška vazduha koji u zavisnosti od vrste gorionika iznosi 1.05-1.2 za ventilatorske, odnosno 1.1-1.3 za atmosferske.

Teoretski, potrebna količina vazduha za sagorevanje smeše TNG se određuje pomoću jednačine: LT

=

(2CH 4 + 3C 2 H 4 + 3.5C 2 H 6 + 4.5C 3 H 6 + 5C 3 H 8 + 6 C 4 H 8 + 6 .5C 4 H 10 − O2 ) ⎡ m 3 ⎤ ⎢ 3⎥ ⎢⎣ m ⎥⎦

21

Hemijske formule označavaju zapreminski sastav (%) komponenata TNG.

3.8. TEMPERATURA SAGOREVANJA Temperatura sagorevanja ili temperatura plamena, je maksimalna temperatura koju dostižu produkti sagorevanja u zoni intenzivnih reakcija. U tabeli 3.5 su date vrednosti temperatura sagorevanja i maksimalnih (izmerenih) temperatura plamena ugljovodonika koji ulaze u sastav TNG. Tabela 3.5. Temperature sagorevanja i maksimalne izmerene temperature plamena ugljovodonika koji ulaze u sastav TNG

Ugljovodonik

Temperatura sagorevanja, Tr (OC)

Sadržaj gasa u smeši sa vazduhom, (%)

Temperatura plamena, (OC)

Metan

2045

10

1830

Etan

2100

5.8

1895

Propan

2110

4.15

1925

Izo-butan

2120

3.2

1900

n-butan

2120

3.2

1895

Etilen

2285

7.0

1975

Propilen

2220

4.5

1935

Butilen

2200

3.4

1930

3.9. TEMPERATURA PALJENJA (SAMOPALJENJA) Temperatura paljenja nekog gasa je najniža temperatura pri kojoj se gas izmešan u stehiometrijskom odnosu sa vazduhom sam od sebe zapali, bez otvorenog plamena. Ta temperatura zavisi od mnogo faktora: -

sadržaj gasa u smeši gasa i vazduha, stepen homogenosti smeše,









U tabeli 3.6 su date temperature paljenja nekih mešavina ugljovodonika i vazduha (iz dva izvora literature). Tabela 3.6. Temperature samopaljenja važnijih mešavina gas/vazduh na atmosferskom pritisku pritisku

Temperatura samopaljenja, OC Izvor 1 Izvor 2

Gas Vodonik

-

530

Metan

650

645

Etan

510

530

Propan

500

510

Butan

429

490

Pentan Etilen

309 455

540

Propilen

455

455

Acetilen

305

335

Ugljen monoksid

-

610

Prirodni gas

-

640

230-250

-

Benzin

Smeša gasa i kiseonika je, po pravilu, sa nižom ta čkom samopaljenja u odnosu na smešu sa vazduhom. Inertni gasovi (N2, CO 2) koji se nalaze u vazduhu, u smeši sa gasom dovode do povišenja temperature.

3.10. GRANICE PALJENJA I EKSPLOZIVNOSTI EK SPLOZIVNOSTI Smeša gasa i vazduha se može zapaliti, odnosno ’’eksplodirati’’, samo u slučaju ako se sadržaj gasa i vazduha (kiseonika) nalazi unutar određenih granica, van kojih te smeše ne mogu da gore same od sebe – bez dovo đenja spoljne toplote. Sa povećanjem temperature smeše gasa i vazduha, granice eksplozivnosti smeše se šire, dok na temperaturama koje su više od temperature samozapaljenja, gori pri bilo kakvom procentualnom zapreminskom odnosu. Tabela 3.7. Granice eksplozivnosti Vol% (DGE i GGE) izabranih te č nih nih gasova u O mešavini sa vazduhom i kiseonikom pri 1013 mbar i 20 C

Granica paljenja (eksplozivnosti) u Vol% Vazduh Kiseonik DGE GGE DGE GGE

Gorivi gas

Formula

Propan

C3H8

2.1

9.5

2.12

55.0

n-Butan

n-C4H10

1.5

8.5

1.84

49.0

i-Butan

i-C4H10

1.5

8.5

1.84

49.0

Propen

C3H6

2.2

9.7

2.10

53.0

Buten

C4H8

1.7

9.0

1.60

50.0









Gornja, odnosno donja granica paljenja, pokazuje u kom odnosu mešanja gasa i vazduha može doći do paljenja. Granice eksplozivnosti identične su granicama paljenja. Gornja granica paljenja (eksplozivnosti) GGE, znači više gorivog gasa, a manje vazduha. Donja granica paljenja (eksplozivnosti) DGE, znači manje gorivog gasa, a više vazduha. Između donje i gornje granice nalazi se eksplozivno područ je.

3.11. TRANSPORT I USKLADIŠTAVANJE Fizičke i hemijske osobine TNG zahtevaju specijalnu opremu za transport i uskladištenje kao i specijalne metode rukovanja. Prema načinu i transportnim sredstvima, transport većih količina TNG od proizvođača do potrošača, može da se obavlja: 1. 2. 3. 4.

železničkim saobraćajem (vagon cisterne), drumskim saobraćajem (auto cisterne), vodenim putevima (brodovima-tankeri za TNG), cevovodima koji direktno vezuju proizvođače TNG sa njegovim potrošačima.

Za manje industrijske potrošače, zanatstvo, poljoprivredu i domaćinstva, TNG se transportuje u specijalnim bocama i posudama raznih kapaciteta, klasičnim (kamionskim ili vagonskim) transportnim sredstvima. Veći industrijski potrošači uskladištavaju TNG u specijalnim skladišnim rezervoarima pod pritiskom. Rezervoari se izrađuju od čeličnih limova u zavarenoj izvedbi. Prema mestu postavljanja se dele na nadzemne i podzemne. Prema obliku, rezervoari mogu biti kuglasti (sferni) i cilindrični. Cilindrični se dele na horizontalno i vertikalno postavljene cilindrične rezervoare.

3.11.1. Propisi za transport i uskladištavanje Zakonski propisi koji regulišu prevoz opasnih materija su: -

Zakon o prevozu opasnih materija; objavljen u Službenom glasniku SFRJ, br. 27/90 i Službenom listu SRJ, br. 24/94 i 28/96; Pravilnik o načinu prevoza opasnih materija u drumskom saobraćaju; objavljen u Službenom listu SFRJ, br. 82/90.











3.12. PAKOVANJE, ISPORUKA I OZNAČAVANJE Tečni naftni gas se pakuje i isporučuje u pokretnim metalnim sudovima pod pritiskom, koji su izrađeni i opremljeni u saglasnosti sa važećim standardima. Kod nas se uglavnom koristi smeša propan-butan. Metalni sudovi moraju da budu snabdeveni natpisom sa sledećim podacima: -

naziv ili oznaka proizvoda, naziv i sedište proizvođača ili isporučioca, bruto, tara i neto težina, oznaka JUS B.H2.134 (ako je smeša u pitanju).

Pokretni metalni sudovi su čelične boce, kartuše i burad, ali takođe i rezervoari na vagonima i kamionima, a njime pripadaju i prenosivi rezervoari. Najširu primenu kod nas imaju zavarene čelične boce punjenja 10 kg i 35 kg.

3.12.1. Zavarene čelične boce za propan-butan Boce su manje čelične posude cilindričnog oblika za smeštaj i transport TNG, a koriste se pretežno u doma ćinstvu i kod manjih industrijskih i zanatskih potrošača. Napunjene TNG-om u punionicama – instalacijama za punjenje, boce se transportuju do potrošača standardnim oblicima transporta, najčešće kamionima.









Slika 3.7. Zavarena č eli eli č n čna a boca za TNG po JUS M.Z2.511 Tabela 3.9. Osnovne karakteristike boca za TNG po JUS M.Z2.511

Nazivno Spoljašnji Visina h Debljina lima, Zapremina, lit Masa boca*, punjenje, prečnik d, mm (najviše), mm mm kg masa gasa, kg 15

260

800

2.5

35.5

19.5

25

300

1010

3

59.0

26

35

350

1080

3.5

87.0

-

Tabela 3.10. Čelična boca za

Čelična boca za

10

35

Nazivno punjenje butana u kg

11.4

42

Litara propana u gasnom stanju pri 15 OC i 1013 mbar

5348

18717

Litara butana u gasnom stanju pri 15 OC i 1013 mbar

4098

14344

P/B 10 kg

Nazivno punjenje propana ili mešavine propan butana u kg

P/B 35 kg









Spoljni preč prečnik, mm

300

350

Ukupna težina boce sa punjenjem propana ili mešavine propana butana u kg

22.7

70

Ukupna težina boce sa punjenjem butana u kg

24.1

77

Transportna težina propana u kg/kWh

0.163

0.144

Transportna težina butana u kg/kWh

0.182

0.166

* masa obuhvata kompletnu bocu sa ventilom i svim pripadaju ć im im delovima ali bez zaštitne kape

3.12.2. Ventili za boce propan butan Da bi se gas mogao koristiti, boce moraju biti snabdevene ventilima koji služe za zatvaranje, punjenje i pražnjenje. Standardom JUS M.C5.350 su obuhvaćeni ventili za boce nazivnog punjenja 10 kg, a standardom JUS M.C5.351 su obuhvaćeni ventili za boce čije nazivno punjenje iznosi 25 i 35 kg.









Slika 3.9. Whitworth navoj W 21.8 x 1/14’’ levi

•

Oblik i mere ventila po standardu JUS M.C5.351

Ventili po ovom standardu se izrađuju u dve izvedbe: -

izvedba A, prema slici 3.10.a, bez sifon cevi i izvedba B, prema slici 3.10.b, sa sifon cevi.









Na ogranku ventila koji služi za priključak regulatora za odvod gasa (na slikama desni ogranak), mora biti narezan Whithworth levi navoj W 21.8 x 1/14’’. U tehničkoj i drugoj dokumentaciji i u porudžbinama ventili po ovom standardu označavaju se oznakom: V e n t i l N J U S M . C5 C5 . 3 5 1

gde je n oznaka u smislu izvedba A ili B.

3.14. PUNIONICE BOCA Punionice ili pogoni za punjenje boca predstavljaju postrojenja za TNG izgrađena i opremljena za punjenje boca iz stabilne ili mobilne instalacije za uskladištenje TNG. One se obično grade kao posebni objekti, isključivo namenjeni punjenju TNG u boce, radi njegovog daljeg korišćenja kod potrošača. U zavisnosti od veli čine, odnosno kapaciteta, punionice mogu biti sastavljene iz sledećih instalacija: -

pretakalište TNG iz transportnih cisterni sa pumpnom stanicom, skladišni prostor, sastavljen od jednog ili više stabilnih rezervoara, instalacija za punjenje boca raznih kapaciteta, sistem unutrašnjeg transporta boca u punionici, instalacija za punjenje rezervoara na vozilima sa TNG pogonom, skladište boca, instalacija za bojenje boca, instalacija za pregled, reparaciju i ponovno atestiranje boca sa opravkom i zamenom ventila.

Instalacija za punjenje mora biti smeštena u građevinskom objektu koji mora da ispunjava odgovarajuće uslove definisane propisima, među kojima su najvažniji: -

materijal objekta treba da obezbeđuje odgovarajuću vatrootpornost, krov objekta napravljen od lagane konstrukcije, ventilacija objekta, prirodna ili veštačka, treba da obezbeđuje odgova-











skladišni prostor, veličinu rezervoara, pretakalište, instalacije za bojenje i separaciju boca, protivpožarnu instalaciju i dr. S obzirom da se instalacija za punjenje posmatra kao poseban objekat, njena lokacija se određuje prema drugim objektima u punionici (i van nje) kao i prema Tehničkim propisima. Prostorija u kojoj je smeštena instalacija za punjenje, treba da je najmanje udaljena od: -

skladišnih rezervoara – 7.5 m, granice susednog zemljišta – 15 m, pretakališta TNG iz transportnih cisterni u rezervoare – izvan zaštitne zone pretakališta, drugih stalnih izvora paljenja – 15 m.

Prema kapacitetu napunjenog TNG u boce u jednoj punionici u toku godine, punionice se grubo mogu podeliti na: -

punionice manjeg kapaciteta (do 3000 t/god), punionice velikog kapaciteta – automatske ili poluautomatske.

Potrošači TNG u bocama, odnosno veli čina tržišta, određuju veličinu punionice.

3.14.2. Punionice manjeg kapaciteta U ovakvim punionicama osnovni osnovni deo instalacije instalacije predstavlja predstavlja punkt za punjenje boca. On se sastoji od nekoliko vaga na kojima se kontroliše punjenje boca. U









-

mogućnost punjenja boca sadržajem gasa 2 do 33 kg, proizvodnja postrojenja sa mogu ćnošću pneumatskog ili ručnog pražnjenja, izvođenje u Ex zaštiti, upravljanje pumpom direktno iz kontejnera, mogućnost zajedničkog postavljanja u kompleksu sa postrojenjem za punjenje automobila, kompletno izvođenje sa zadovoljenim svim zahtevima za sigurnosnu armaturu.

3.14.3. Punionice velikog kapaciteta – automatske ili poluautomatske Ovakvi uređaji iziskuju velika investiciona ulaganja. Elementi koji diktiraju izgradnju ovakvih punionica su: -

zadati kapacitet punjenja boca na sat, podela na tipove boca za punjenje, stepen automatizacije, lokalno okruženje (klima, propisi, standardi).

Postoje: -

redni uređaj za punjenje boca, grupni uređaj za punjenje boca, karuselni uređaj (obrtni) za punjenje boca.

3.15. PUNIONICE ZA AUTOMOBILE NA TE ČNI NAFTNI GAS









PRIMER : Autogasna stanica i Punionica za TNG Opis postrojenja Postrojenje propan-butan gasa (TNG-a) je predviđeno za punjenje rezervoara motornih vozila, kao i boca za domaćinstvo. Sastoji se od sledećih elemenata: • • • • • • •

Pretakačkog mosta, mosta, Skladišnog rezervoara, rezervoara, Pumpnog agregata, agregata, Točećih automata, automata, Punionice boca, boca, Protivpožarnog aparata, aparata, Gasovoda visokog pritiska.









Slika 3.12. Pretaka č ki ki most

Skladišni rezervoar Za skladištenje propan-butan gasa koriste se čelični (NADZEMNI ili PODZEMNI) horizontalni rezervoari nazivnih zapremina V = 5÷100 m³. Rezervoari su cilindričnog oblika, urađeni prema JUS M.Z2.600/91 sa dozvoljenim punjenjem 85% od ukupne zapremine. Opremljeni su svom potrebnom i propisanom zapornom armaturom i opremom, mernim i sigurnosnim uređajima, a to su: priključci TEČNE FAZE (punjenje i pražnjenje), priključci GASNE FAZE (punjenje i pražnjenje), rezervni priključak (svi su snabdeveni cevnim zatvaračem i ventilom za ograničenje prekomernog protoka).









Pumpni agregat Pumpni agregat služi za pretakanje propan-butan gasa iz rezervoara do punionice automobila (točećih automata) ili do punionice boca. Takođe je omogućeno i njeno korišćenje pri pretakanju iz autocisterne do rezervoara (ukoliko autocisterna nema na sebi pumpu), odnosno i za vraćanje dela gasa iz rezervoara u autocisternu.

Slika 3.15. Pumpni agregat

Točeći automat Točeći automati služe za punjenje automobilskih rezervoara. Postoje izvedbe SIMPLEX i DUPLEX, u zavisnosti da li su sa jednim ili sa dva točeća mesta. Postavljaju se na ostrva, pa je omogu ćen prilaz vozilima sa obe strane. Poseduju priključke za tečnu fazu i povratak gasne faze, sa kuglastim slavinama i kombinovanim ventilima. Kapacitet automata je Q = 5÷50 l/min (po točećem











Punionice boca Punionica boca se sastoji od tri prostorije: prostorija za skladištenje punih i praznih boca, između kojih je prostorija za punjenje i ispitivanje boca. Punjenje boce se vrši povezivanjem creva sa ventilom boce, a kontrola napunjenosti merenjem težine na elektronskoj vagi. Ispitivanje nepropusnosti svake boce se vrši potapanjem u ispitni sud. Pražnjenje neispravnih boca se ostvaruje ručnom pumpom i transportuje odgovarajućim gasovodom do rezervoara.









Protivpožarni aparati Svako postrojenje propan-butan gasa je snabdeveno i određenim brojem prenosnih i prevoznih PP aparata (S-6, S-9, S-50) i tabli upozorenja, postavljenim na propisanim mestima i u dovoljnom broju, a sve u sklopu poštovanja mera protivpožarne zaštite.

Tng 5

Recommend Documents