Hiện nay, gas là một loại khí đóng vai trò vô cùng quan trọng trong cuộc sống của tất cả chúng ta. Bởi nó giúp chúng ta tiết kiệm được thời gian nấu nướng bằng cái chất đốt khác, sử dụng cho một vài các thiết bị khác như điều hòa, máy sưởi, máy phát điện,…
Nội dung bài viết
1. Khí gas là gì?
1.1 Định nghĩa
Khí gas (còn được gọi là khí hóa thạch; đôi khi đơn giản chỉ là khí), là một hỗn hợp khí hydrocacbon tự nhiên bao gồm chủ yếu là mêtan, nhưng thường bao gồm các lượng khác nhau của các ankan khác cao hơn và đôi khi là một tỷ lệ nhỏ của cacbon điôxít, nitơ, hydro sunfua heli.
Nó được hình thành khi các lớp thực vật và động vật đang phân hủy tiếp xúc với sức nóng và áp suất cực lớn dưới bề mặt Trái đất trong hàng triệu năm. Năng lượng mà thực vật thu được ban đầu từ mặt trời được lưu trữ dưới dạng hóa chất liên kết trong chất khí.
Khí gas là một hydrocacbon không thể tái tạo, được sử dụng như một nguồn năng lượng để sưởi ấm, nấu ăn và phát điện. Nó cũng được sử dụng làm nhiên liệu cho xe cộ và làm nguyên liệu hóa học trong sản xuất nhựa và các hóa chất hữu cơ quan trọng về mặt thương mại khác.
1.2 Tác hại
Mặc dù không gây hại như than đá nhưng khí gas là nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu; bản thân nó là một khí nhà kính và tạo ra carbon dioxide trong quá trình oxy hóa. Ví dụ, khí gas có thể được sử dụng thay cho than đá để tạo ra điện, có thể làm giảm lượng khí thải carbon dioxide thực trong trường hợp không thu giữ carbon.
1.3 Khí gas được thấy ở đâu?
Khí gas được tìm thấy trong các thành tạo đá sâu dưới lòng đất hoặc liên kết với các hồ chứa hydrocacbon khác trong các tầng than và dưới dạng khí mêtan. Dầu mỏ là một nguồn tài nguyên và nhiên liệu hóa thạch khác được tìm thấy gần và cùng với khí gas.
Hầu hết khí gas được tạo ra theo thời gian và theo hai cơ chế: sinh học và sinh nhiệt. Khí sinh học được tạo ra bởi các sinh vật gây biến chất trong đầm lầy, vũng lầy, bãi chôn lấp . Ở sâu hơn trong lòng đất, ở nhiệt độ và áp suất lớn hơn, khí sinh nhiệt được tạo ra từ vật chất hữu cơ bị chôn vùi.
Trong sản xuất dầu mỏ, khí đốt đôi khi được đốt cháy dưới dạng khí. Trước khi khí gas có thể được sử dụng làm nhiên liệu phải được xử lý để loại bỏ tạp chất, kể cả nước, để đáp ứng các thông số kỹ thuật của khí gas bán trên thị trường.
Các sản phẩm phụ của quá trình này bao gồm etan, propan, butan, pentanes và các hydrocacbon có trọng lượng phân tử cao hơn, hydro sunfua (có thể chuyển thành lưu huỳnh nguyên chất), carbon dioxide, hơi nước, và đôi khi là heli và nitơ.
2. Nguồn khí gas
2.1 Trong thành phố
Khí gas đốt trong thành phố là một loại nhiên liệu khí dễ cháy được tạo ra từ quá trình chưng cất than. Nó chứa nhiều loại khí nhiệt bao gồm hydro, carbon monoxide, methane và các hydrocacbon dễ bay hơi khác, cùng với một lượng nhỏ các khí không tỏa nhiệt như carbon dioxide và nitơ, và được sử dụng theo cách tương tự như khí tự nhiên. Đây là một công nghệ lịch sử và thường không có tính cạnh tranh kinh tế với các nguồn nhiên liệu khác ngày nay.
2.2 Trong thị trấn
Hầu hết các “nhà gas” thị trấn nằm ở miền đông Hoa Kỳ vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 là những lò than đơn giản, đốt nóng than bitum trong các buồng kín khí. Khí gas đốt từ than được thu gom và phân phối qua các mạng lưới đường ống đến các khu dân cư và các tòa nhà khác, nơi nó được sử dụng để đun nấu và thắp sáng. (Hệ thống sưởi bằng khí gas đốt đã không được sử dụng rộng rãi cho đến nửa cuối thế kỷ 20.)
Nhựa than đá (hoặc nhựa đường) thu thập trong đáy của các lò đốt gas thường được sử dụng để lợp mái và các mục đích chống thấm khác, và khi trộn với cát và sỏi đã được sử dụng để lát đường phố.
3. Sử dụng khí gas
3.1 Trong công nghiệp
Thông thường khí gas đầu đòi hỏi phải loại bỏ các phân tử hydrocacbon khác nhau có trong khí. Một số loại khí này bao gồm heptan, pentan, propan và các hydrocacbon khác có trọng lượng phân tử trên metan (CH4). Các đường dẫn khí tự nhiên kéo dài đến nhà máy hoặc đơn vị xử lý khí tự nhiên loại bỏ các hydrocacbon có trọng lượng phân tử cao hơn để sản xuất khí gas tự nhiên với hàm lượng năng lượng từ 950–1.050 feet (35–39 MJ / m3).
Sau đó, khí gas thiên nhiên đã qua xử lý có thể được sử dụng cho mục đích dân dụng, thương mại và công nghiệp.
Khí gas tự nhiên chảy trong các đường phân phối được gọi là khí gas tự nhiên giữa dòng và thường được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các động cơ quay máy nén. Các máy nén này được yêu cầu trong dây truyền để tạo áp suất và nén khí gas tự nhiên giữa dòng khi khí di chuyển.
Thông thường, động cơ chạy bằng khí gas tự nhiên yêu cầu khí tự nhiên 950–1.050 BTU / cu ft (35–39 MJ / m3) để hoạt động ở các thông số kỹ thuật của bảng tên quay. Một số phương pháp được sử dụng để loại bỏ các khí gas có trọng lượng phân tử cao hơn này để sử dụng cho động cơ khí tự nhiên. Một số công nghệ như sau:
- Đường trượt Joule – Thomson
- Hệ thống làm lạnh
- Hệ thống enzym hóa học
- Sản xuất điện
3.2 Trong cư dân
Khí gas tự nhiên là nguồn sản xuất điện chính thông qua việc sử dụng đồng phát, tuabin khí và tuabin hơi. Khí gas cũng rất thích hợp để sử dụng kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo như gió hoặc mặt trời và để bố trí các trạm phát điện có tải cao nhất hoạt động song song với các nhà máy thủy điện.
Hầu hết các nhà máy phát điện nối lưới và một số máy phát động cơ không nối lưới sử dụng khí gas. Hiệu suất đặc biệt cao có thể đạt được thông qua việc kết hợp tuabin khí với tuabin hơi ở chế độ chu trình hỗn hợp. Khí đốt gas sạch hơn các nhiên liệu khác, chẳng hạn như dầu và than đá. Bởi vì đốt cháy khí gas tạo ra cả nước và carbon dioxide, nó tạo ra ít carbon dioxide trên một đơn vị năng lượng thải ra hơn so với than tạo ra hầu hết là carbon dioxide.
Đốt khí gas chỉ tạo ra khoảng một nửa lượng carbon dioxide trên mỗi kilowatt-giờ (kWh) mà than tạo ra. Đối với giao thông vận tải, đốt cháy khí đốt gas tạo ra ít hơn khoảng 30% carbon dioxide so với đốt dầu mỏ. Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ báo cáo lượng khí thải sau đây tính bằng triệu tấn carbon dioxide trên thế giới trong năm 2012.
Sản xuất điện bằng than đá thải ra khoảng 2.000 pound (900 kg) carbon dioxide cho mỗi megawatt-giờ (MWh) được tạo ra, gần gấp đôi lượng carbon dioxide thải ra từ việc phát điện bằng khí gas.
Do hiệu suất tạo khí gas bằng carbon cao hơn này, khi hỗn hợp nhiên liệu ở Hoa Kỳ đã thay đổi để giảm lượng than và tăng lượng khí gas, lượng khí thải carbon dioxide đã giảm một cách bất ngờ. Những con số đo được trong quý đầu tiên của năm 2012 là thấp nhất so với bất kỳ ghi nhận nào trong quý đầu tiên của bất kỳ năm nào kể từ năm 1992.
Sản xuất điện chu trình hỗn hợp sử dụng khí gas hiện là nguồn năng lượng sạch nhất sử dụng nhiên liệu hydrocacbon, và công nghệ này được sử dụng rộng rãi và ngày càng tăng do có thể thu được khí gas với chi phí ngày càng hợp lý.
Công nghệ pin nhiên liệu cuối cùng có thể cung cấp các lựa chọn sạch hơn để chuyển đổi khí gas thành điện, nhưng nó không cạnh tranh về giá cả. Điện và nhiệt được sản xuất tại địa phương sử dụng khí đốt gas. Nhà máy nhiệt và điện kết hợp được coi là hiệu quả năng lượng và là một cách nhanh chóng để cắt giảm lượng khí thải carbon.
Năng lượng tạo ra từ khí đốt gas đã tăng từ 740 TWh năm 1973 lên 5140 TWh vào năm 2014, tạo ra 22% tổng lượng điện trên thế giới. Khoảng một nửa so với lượng than được tạo ra. Những nỗ lực trên khắp thế giới nhằm giảm việc sử dụng than đã khiến một số khu vực chuyển sang sử dụng khí gas.
3.3 Sử dụng trong nước
Khí gas được phân phối trong môi trường dân cư có thể tạo ra nhiệt độ vượt quá 1.100 ° C (2.000 ° F) khiến nó trở thành nhiên liệu đun nấu và sưởi ấm trong nước mạnh mẽ. Ở hầu hết các nước phát triển, nó được cung cấp thông qua các đường ống đến các gia đình, nơi nó được sử dụng cho nhiều mục đích bao gồm phạm vi và lò nướng, máy sấy quần áo làm nóng bằng gas, sưởi ấm / làm mát và sưởi ấm trung tâm.
Lò sưởi trong nhà và các tòa nhà khác có thể bao gồm lò hơi, lò nung và máy nước nóng. Cả Bắc Mỹ và Châu Âu đều là những nước tiêu thụ khí đốt gas lớn.
Các thiết bị gia dụng, lò nung và nồi hơi sử dụng áp suất thấp, thường là 6 đến 7 inch (6″đến 7″ WC), tức là khoảng 0,25 psig. Áp suất trong các đường cung cấp khác nhau, hoặc áp suất sử dụng (UP, 6 “đến 7” WC đã nói ở trên) hoặc áp suất cao (EP), có thể ở bất kỳ đâu từ 1 psig đến 120 psig. Các hệ thống sử dụng EP có một bộ điều chỉnh ở lối vào dịch vụ để giảm áp lực lên.
Ở Hoa Kỳ, khí nén gas (CNG) có sẵn ở một số vùng nông thôn như một giải pháp thay thế cho LPG (khí hóa lỏng) ít tốn kém và phong phú hơn, nguồn khí đốt chủ yếu ở nông thôn. Nó được sử dụng trong những ngôi nhà thiếu kết nối trực tiếp với tiện ích công cộng cung cấp khí đốt, hoặc để cung cấp nhiên liệu cho các lò nướng di động. Khí gas cũng được cung cấp bởi các nhà cung cấp khí gas độc lập thông qua các chương trình “ Lựa chọn Khí gas trên khắp Hoa Kỳ”.
Mong rằng bài viết về gas sẽ cung cấp cho bạn nhiều thông tin bổ ích giúp bạn hiểu rõ hơn về những lợi ích mà khí gas mang lại.
Xem thêm:
