СОСТАВ И СВОЙСТВА ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА. Газ топливный состав

Классификация газовых топлив

Для снабжения потребителей топливом используют различные горючие газы, свойства которых изменяются в широких пределах. Газовые топлива в зависимости от их происхождения могут быть разделены на две основные категории:

а) природные газы (иногда их называют также естественными газами), добываемые из недр земли;

б) искусственные горючие газы, получаемые термической переработкой, т. е. разложением в результате нагревания твердых и жидких топлив.

Природные газы в свою очередь подразделяются на два вида:

а) собственно природные газы, добываемые из чисто газовых или газоконденсатных месторождений;

б) попутные нефтяные газы, добываемые одновременно с нефтью.

Искусственные горючие газы также подразделяются на два основных вида:

а) газы, получаемые путем термической переработки твердых и жидких топлив нагревом без доступа воздуха;

б) газы, получаемые путем газификации твердых и жидких топлив с подводом воздуха или кислорода, а часто и водяного пара. Иногда искусственные горючие газы получают также путем переработки (реформирования) высококалорийных природных и попутных газов.

Отдельно следует рассматривать применяемые в газоснабжении углеводородные газы: пропан, нормальный бутан и изобутан. Эти газы транспортируют и хранят в сжиженном виде, поэтому их обычно называют жидкими или, правильнее, сжиженными газами. Сжиженные газы могут быть получены из некоторых попутных нефтяных газов или из газов, образующихся при переработке нефти и нефтяных продуктов. Таким образом, сжиженные газы могут быть как природного, так и искусственного происхождения. Наконец, используют, особенно в сельском хозяйстве, так называемый биологический газ (биогаз), состоящий преимущественно из метана и углекислоты и получающийся в результате брожения органических отходов сельского хозяйства: навоза, ботвы растений, соломы и т. п.

В природных газах из газовых и газоконденсатных месторождений, во-первых, преобладает простейший из предельных углеводородов метан (до 98 % об.), а содержание других углеводородов весьма невелико. Во-вторых, они обычно содержат малое количество негорючих компонентов (азот и углекислота). В-третьих, в них практически полностью отсутствует окись углерода, и в этой связи нет опасности отравления.

Нефтяные попутные газы имеют более сложный состав. Метан, входящий в его состав играет меньшую роль, чем в природном газе, поскольку в большинстве случаев в оценке их свойств преобладающее значение имеют более сложные и тяжелые углеводороды.

Небольшое содержание балластной части в природных углеводородах обуславливает их большую теплоту сгорания (7500 – 9000 ккал/м3 значения приведены для низшей теплоты сгорания), а для попутных газов ввидуприсутствия тяжелых углеводородов ещё выше (10000 – 1500 ккал/м3).

Искусственные горючие газы, получаемые различными процессами термической переработки без доступа воздуха твердых топлив (каменного и бурого углей, сланцев и торфа), имеют разнообразные свойства, определяемые как видом топливного сырья, так и характером процесса, применяемого для производства газа. Как правило, эти горючие газы содержат значительное количество балласта в виде углекислоты и азота. Содержание балласта в газе зависит от содержания кислорода и азота в исходном топливе.

С теплотехнической точки зрения благоприятной особенностью искусственных горючих газов является высокое содержание водорода, которое обычно бывает тем более значительным, чем выше температура процесса переработки топлива. Важная особенность таких газов – присутствие в их составе окиси углерода, определяющей их токсические (ядовитые) свойства. Из-за наличия водорода и окиси углерода, а также содержания в них балласта они имеют более низкую теплоту сгорания, чем газы первой группы, обычно в пределах 3500 - 4500 ккал/м3.

При термической переработке топлива без доступа воздуха в газ и жидкие продукты переходит лишь летучая часть топливного сырья, а нелетучая остается в виде твердого остатка, называемого полукоксом или коксом, в зависимости от способа переработки исходного твердого топлива.

Искусственные горючие газы, получаемые путем газификации в газогенераторах твердых топлив воздухом или кислородом и водяным паром, как правило, имеют менее сложный состав, чем газы сухой перегонки. Они имеют высокое содержание окиси углерода, что делает их токсичными и опасными для использования в системах городского газоснабжения.

Горючие газ, получаемые при газификации воздухом имеют низшую теплоту сгорания от 900 до 1700 ккал/м3 (повышенное содержание азота и углекислого газа). При газификациитвердого топлива воздухом, обогащенного кислородом, или же чистым кислородом теплота сгорания повышается до 2500 - 3500 ккал/м3 (более меньшее содержание азота).

По теплоте сгорания горючие газы условно подразделяют на три категории:

1) высококалорийные с теплотой сгорания 7500 ккал/м3. К ним относятся природные и попутные газы, газы пиролиза и нефтепереработки, сжиженные газы. Они не токсичные или малотоксичные, с малым содержанием балластных примесей.

2) среднекалорийные газы с теплотой сгорания в пределах от 3000 до 7500 ккал/м3. К ним относятся газы коксования или полукоксования, газы, получаемые переработкой горючих сланцев в камерных печах и т.п. Они токсичны, со значительным содержанием водорода и окиси углерода, повышенным количеством балласта.

3) низкокалорийные газы с теплотой сгорания от 3000 ккал/м3 и ниже. К ним относятся искусственные газы, получаемые при газификации твердых топлив воздухом, кислородом или водяным паром. К этой категории относятся доменный газ, газы подземной газификации углей, генераторные газы, водяной газ. Они высокотоксичные, с высоким содержанием окиси углерода. Могут использоваться в качестве добавки к высококалорийным газам для их разбавления и регулирования теплоты сгорания на необходимом уровне.

В таблице 2 приведены основные параметры, характеризующие состав, теплоту сгорания и плотность базовых газовых топлив.

Таблица 2. Примерные характеристики типичных газовых топлив

studfiles.net

Состав - топливный газ - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Состав - топливный газ

Cтраница 2

При оптимальной настройке горелки скорость подачи газовоздушной смеси и скорость горения остаются постоянными и исключаются случаи проскока пламени в смесительную часть горелки, а также отрыв пламени от нее. Непременным условием нормальной работы горелки является постоянство состава топливного газа и его расхода.  [17]

При подаче газа в топочное пространство печи через новые сопла горелки перед горелкой создается разрежение различной величины - в большей степени на периферии конфузора и в меньшей степени в его центральной части. Изменение количественных и качественных характеристик поступающего на горение воздуха позволяет регулировать параметры факела ( длина, светимость и т.п.) при неизменном расходе и составе топливного газа. За счет угловой атаки периферийным потоком воздуха газовых струй происходит более эффективное смесеобразование и, как следствие, исключается возможность сажеобразования на сопловом аппарате горелок.  [19]

Сухие газы, содержащие непредельные углеводороды, получаются в процессах термического и каталитического крекинга и при коксовании. Смесь этих газов очищается от сероводорода и используется в качестве топлива на НПЗ. Состав топливного газа зависит от схемы переработки нефти на данном заводе, а также от того, эксплуатируется в данный момент та или иная установка. Расход газа в качестве топлива для печей паровой конверсии составляет 70 - 90 % от расхода сырьевого газа.  [21]

Газ, содержащий сероводород, перед поступлением на ГРП очищается на специальных установках. Если газ предполагается использовать для столовых и газового отопления жилых домов, его следует очистить до уровня, соответствующего требованиям, предъявляемым к бытовому газу, и одорировать. Поскольку обеспечить стабильность состава топливного газа в условиях НТ13 затруднительно, его не рекомендуется применять в бытовых целях.  [23]

С каждой стороны печи симметрично расположены в четыре ряда горелки ГБП-169 ( всего 272 шт. В каждой горелке имеется 169 керамических туннелей. В качестве топлива используется природный газ краснодарского месторождения в смеси со скрубберным технологическим газом, получаемым на установке. Состав топливного газа ( в объемн.  [24]

Пропилен также используется в изготовлении синтетического каучука, а в полимеризированной форме как полипропиленовая пластмасса. Изобу-тилен добавляется в качестве антиоксиданта в продукты питания и в их упаковку. J-гексен используется при синтезе ароматизаторов, духов и красителей. Этилен, цис-2 - бутен и транс-2 - бутен - растворители, а пропадиен входит в состав топливного газа, использующегося в металлообрабатывающей промышленности.  [25]

В камере смесителя установлена свеча зажигания, к которой присоединены провода от вторичной обмотки высоковольтного трансформатора. При включении трансформатора на электродах свечи зажигания происходит искрение, вызывающее воспламенение газовоздушной смеси. Возникает фронт пламени, который давлением продолжающей поступать смеси продвигается по импульсной линии к ее выходу и, в свою очередь, воспламеняет газ, поступающий в дежурную горелку. Изменяя регулирующими вентилями давление газа и воздуха на входе в смеситель, можно подобрать их оптимальное соотношение для различных по составу топливных газов.  [26]

Поддержание заданного соотношения топливного газа и воздуха достигается разовой настройкой зазора между заслонкой и входным отверстием инжектора при пуско-наладочных работах. В дальнейшем при эксплуатации горелки установленное соотношение газа и воздуха сохраняется автоматически. Регулированием зазора между распределительным колпачком и выходной частью горелки устанавливают требуемые скорость и равномерность распределения газовоздушной смеси на горелочной поверхности чашеобразной панели. При оптимальной настройке горелки скорость подачи газовоздушной смеси и скорость горения остаются постоянными и исключаются случаи проскока пламени в смесительную часть горелки, а также отрыв пламени от нее. Непременным условием нормальной работы горелки является постоянство состава топливного газа, а также его расхода.  [27]

Топочная камера футерована двумя слоями легковесного шамота общей толщиной 150 мм. Огнеупорные блоки свода подвешены на металлических шарнирных крюках. Камера снабжена смотровыми окнами и лю-каыя-лазами; снаружи она облицована стальным сварным кожухом толщиной 5 мм. Топка снабжена факельными инфекционными горелками расположенными в своде топочной камеры между секциями реакционных трус, В каждом ряду устанавливается 21 горелка; всего в печи 273 горелки. Поступающий на горелки газ имеет температуру около 150 С. При нормальной работе горелки диаметр образующегося конусообразного факела не более I и, длина 1 2 - 1 5 м в зависимости от состава топливного газа. Дымовые газы отводятся через газоходы, расположенные меаду секциями реакционных труб в нижней части печи и при температуре примерно 1030 С поступают в конвективную камеру.  [28]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

СОСТАВ И СВОЙСТВА ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА

ТЕПЛОГЕНЕРАТОРЫ КОТЕЛЬНЫХ

В газообразном топливе газовых месторождений преобладают метан СН4 (80.98 %), тяжелые уг­леводороды (этан, пропан, бутан и т. д.), водород, сероводород, в небольших количествах кислород, азот, углекислый газ и водяные пары. Состав газообразного топлива дается в процентах по объему [3, 12, 17], а расчеты ведут исходя из единиц объема сухого газа, взятого при нормальных условиях.

При окислении 1 м3 метана образуются углекислый газ, водяные пары и 36 МДж теплоты; этана - 63,8 МДж, пропана - 91,4 МДж, бутана - 120 МДж и т. д.

Природный газ не имеет цвета, запаха, вкуса, легче воздуха (плотность 0,75 кг/м3). Теплота сгора­ния 33.40 МДж/м3. Природный газ на человека действует удушающе, а смертельная доза - 25 % от объема помещения. Температура воспламенения в воздухе - это температура, которую должен иметь газ или газовое топливо, чтобы начался самопроизвольный процесс горения за счет выделения теплоты горящими частицами газа без подвода теплоты извне. Для метана температура воспламенения в воздухе 654.790 °С. При концентрации природного газа более 17 % - он огнеопасен.

Объемное содержание горючего газа в газовоздушной смеси, ниже (или выше) которого пламя не может самопроизвольно распространяться в этой смеси при наличии или внесении в нее источника вы­сокой температуры, называется нижним (верхним) пределом воспламенения, или нижним (верхним) пределом взрываемости данного газа. Пределы взрываемости газов в зависимости от объема воздуха помещения приведены в табл. 1.2 [28].

Для того чтобы своевременно обнаружить утечки, горючие газы подвергают одоризации, т. е. при­дают им резкий специфический запах. Газы одорируют после их очистки и осушки перед поступлением в магистральный газопровод в одоризационных установках при помощи одоранта - этилмеркаптана, в количестве 16 г на 1000 м3 природного газа. Одоризация считается эффективной, если наличие газа в воздухе может быть обнаружено при концентрации его, равной 1/5 от нижнего предела взрываемости. Это значит, что одоризация газа, имеющего нижний предел взрываемости 5 %, будет достаточной, если запах его хорошо ощутим в воздухе помещения при концентрации газа в нем 1 %. Основные требования к одоранту: должен мгновенно растворяться в газах и сгорать, не образовывая вредных для человека со­единений; не должен взаимодействовать с влагой и вызывать коррозию труб и оборудования.

Основные преимущества и недостатки газообразного топлива перед другими видами топлива:

• преимущества - легко транспортируется, не требует больших затрат физического труда (по срав­нению с твердым и жидким топливом), поддается автоматизированному процессу сжигания, не нужны складские помещения для хранения, хорошие санитарные условия на рабочем месте;

• недостатки - взрывоопасен (4.16 % от объема помещения), пожароопасен (при 17 % и более), удушающе действует на человека, трудно обнаружить утечку.

Содержание вредных примесей регламентируется ГОСТ 5542-87:

А) сероводород ^S - не более 2 г на 100 м3 газа;

Б) смола и пыль - не более 0,1 % на 100 м3, так как они приводят к закупоркам и отложениям на стенках труб, а пыль ухудшает процесс горения и приводит к засорению приборов;

В) нафталин - не более 10 г на 100 м3 летом и не более 5 г на 100 м3 газа зимой;

Г) аммиак КН3 - не более 2 г на 100 м3, так как токсичен и коррозионно воздействует на медные сплавы;

Д) влага нежелательна, так как увеличивает коррозию труб и арматуры, снижает теплоту сгорания, поэтому газ до подачи осушают специальными поглотителями; относительная влажность газа должна быть не более 60 % при самой низкой температуре в газопроводе.

Сжиженный газ имеет плотность 2,6 кг/м3 (т. е. тяжелее воздуха в 1,5 раза), теплоту сгорания 110.120 МДж/м3, предел взрываемости 1,5.9,5 % от объема помещения (при наличии искры), темпе­ратуру вспышки 750.850 °С. Зимняя смесь состоит из 75 % пропана и 25 % бутана, летняя - 25 % про­пана и 75 % бутана. Одорант (этилмеркаптан) используется в количестве 40 г на 1000 м3 газа, для того чтобы ощутить запах при концентрации 0,5 % от объема помещения.

В настоящее время на водотрубных котлах (ДЕ, ДКВР) и водогрейных агрегатах (КВ-ГМ) устанав­ливаются газомазутные горелки различных конструкций, удовлетворяющие требованиям экономичной и безопасной эксплуатации. Главным при этом является обеспечение примерно равного …

В монографии рассмотрены вопросы устройства и работы паровых и водогрейных котельных агре­гатов. Даны методики теплового расчета паровых и водогрейных котельных агрегатов, работающих на органическом топливе, а также объемов и энтальпий …

Котел водогрейный газомазутный КВ-ГМ-50-150, теплопроизводительностью 50 Гкал/ч (58 МВт), предназначен для нагрева воды систем теплоснабжения до 150 °С и может быть использован как в ото­пительном основном режиме - 70.150, так …

msd.com.ua

Состав - газовое топливо - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Состав - газовое топливо

Cтраница 1

Состав газового топлива и продуктов его горения определяется их анализом с помощью газоанализаторов.  [1]

Состав газового топлива и продуктов его горения определяется их анализом с помощью газоанализаторов. Общие указания содержатся в ГОСТ 14920 - 69 Газ сухой.  [2]

Состав газового топлива и его теплотворность принимаются по данным табл. 3 - 4 или по результатам газового анализа.  [3]

В состав газового топлива могут входить те из них, которые при своем парциальном давлении и данной температуре топлива сами находятся в газообразном состоянии. Основными из них являются этан, пропан и бутан. Все эти газы бесцветны и не имеют запаха. Физические их свойства находятся в прямой связи с молекулярным весом: чем выше последний, тем больше они отклоняются от свойств идеальных газов. Токсические свойства предельных углеводородов также связаны с молекулярным весом, усиливаясь с его увеличением.  [4]

Газоанализаторы предназначены для определения состава газового топлива, продуктов горения или газовоздушной смеси. Они могут быть стационарные или переносные, по принципу действия - химические, электрические, хроматографические.  [5]

Из газов, могущих входить в состав газового топлива, к ним относятся пропан, бутан, пропилен и бутилен. Газ, имеющий при данном давлении ( или парциальном давлении, если он входит в состав газовой смеси) температуру насыщения, называется насыщенным паром. Если же его температура несколько превышает температуру насыщения, то его называют перегретым паром, Границей между газообразным и паровым состоянием считают критическую температуру.  [6]

При незначительных во времени колебаниях в составе газового топлива либо при кратковременности эксперимента следует отбирать среднюю пробу газа за весь период опыта. Место отбора пробы газовоздушной смеси предопределяется конкретными задачами исследований и испытаний.  [7]

При испытаниях двигателей внутреннего сгорания газовый анализ применяется для определения состава продуктов сгорания и состава газового топлива. По данным газового анализа можно определить ряд величин, которые непосредственно измерить очень трудно или вообще невозможно.  [8]

Газовое топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество примесей в виде водяных паров, смолы и пыли. Состав газового топлива выражается в процентах по объему, и все расчеты относятся к 1 м сухого газа при нормальных условиях; содержание примесей выражается в граммах на 1 м3 сухого газа.  [9]

В зависимости от размеров горелки и количества сжигаемого топлива производительность их меняется в широких пределах. Для обеспечения устойчивого сжигания газовоздушной смеси, а также стабилизации процесса горения при изменении тепловых нагрузок или состава газового топлива применяют огнеупорные насадки.  [11]

От теплотворной способности зависит расход газа, а отсюда-диаметры газопроводов и условия сжигания газа. При применении газа в промышленных установках весьма существенное значение имеют температура горения и скорость распространения пламени и постоянство состава газового топлива Состав газов, а также физико-химические свойства их прежде всего зависят от вида и способа получения газов.  [12]

Эффективность использования теплового заряда, образующегося в цилиндрах двигателя при сгорании газов, кроме теплотворности газовоздушной смеси, зависит также от скорости распространения пламени и изменения объема продуктов сгорания. Величина коэффициента молекулярного изменения объема продуктов сгорания зависит от состава газового топлива. Для углеводородных составляющих вида СтН этот коэффициент зависит от количества водорода, причем, если п 4, то не будет изменения объема продуктов сгорания, при п 4 будет увеличение объема, а при п 4 объем уменьшается. Уменьшение объема газов при сгорании уменьшает среднее индикаторное давление.  [14]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

Владимир Золотницкий Автомобильные газовые топливные системы. Часть 1

Владимир Алексеевич Золотницкий

Автомобильные газовые топливные системы

Часть 2

Часть 3

Часть 4

Часть 5

Часть 6

Часть 7

ЧАСТЬ 1

Предисловие

В мировой практике перевод автомобилей с бензинового или дизельного топлива на газовый энергоноситель – удел экономных людей, тех, кто активно эксплуатирует свой автотранспорт. Затраты на приобретение и на установку газового оборудования окупаются после 25–30 тыс. км пробега, если принимать в расчет только разницу цен на оба вида сжигаемого топлива. Но есть и другие, на первый взгляд незначительные, положительные моменты, которые «добавляют денежки в копилку» бережливого владельца автомобиля, оснащенного газобаллонным устройством.

Например:

– срок службы моторного масла увеличивается на 15–20 %;

– увеличивается межремонтный пробег двигателя;

– снижается токсичность выбросов до уровня стандартов Европейского Союза Евро 2 и даже Евро 3;

– значительно увеличивается срок службы нейтрализаторов выхлопных газов.

Есть выгода и в «мировом масштабе». Использование газового топлива позволяет значительно сократить потребление жидкого нефтяного топлива (бензина, солярки). Запасы нефти не бесконечны. Эксплуатация одного автомобиля, работающего на газовом топливе, обеспечивает высвобождение жидкого моторного топлива от 5 до 10 тонн в год (имеются в виду легковые и малотоннажные автомобили). Кроме того, если сравнивать с бензином, то в газовом варианте за один и тот же временной период работы, направленной на перемещение определенной массы из пункта А в пункт В, при равных сопутствующих условиях в атмосферу будет выброшено в 1,5 раза меньше токсичных веществ.

Существуют, конечно, отрицательные факторы использования газового топлива, но они ни в коей мере не перевешивают преимуществ.

Если вы желаете разобраться в этих вопросах подробнее, а разобравшись, выбрать для своего автомобиля соответствующее газобаллонное оборудование, прочтите эту книгу.

Виды газового топлива

О преимуществе газа, как топлива, перед бензином

Автомобильный парк нашей страны значительно вырос за последние годы и его увеличение продолжается.

Связанный с этим рост потребления жидкого топлива на транспорте сопровождается истощением хорошо освоенных и удобно расположенных нефтяных месторождений, вследствие чего приходится осваивать новые, расположенные в труднодоступных районах. Это, в свою очередь, приводит к удорожанию как сырой нефти, так и получаемых из нее нефтепродуктов.

Между тем страна располагает большими запасами высококачественного моторного топлива, не требующего для использования в двигателях никакой химической переработки. Речь идет о природном газе. Как моторное топливо, природный газ в натуральном виде превосходит нефтяное топливо. При использовании его обеспечиваются высокие технико-экономические показатели в ДВС, так как природный газ имеет хорошие антидетонационные качества, создает благоприятные условия смесеобразования и обладает широкими пределами воспламенения в смеси с воздухом. По-видимому, по этой причине первые ДВС делались для работы именно на газе.

В конце 40-х и начале 50-х годов в СССР было освоено производство газобаллонных автомобилей, использовавших сжатый природный газ. Несколько тысяч таких автомобилей в течение нескольких лет эксплуатировались в Украине и Поволжье – районах, достаточно обеспеченных в то время природным газом.

Однако начальный уровень газоснабжения и относительно малый в то время объем добычи газа не позволили расширить применение газобаллонных автомобилей, а возросшая потребность других отраслей промышленности (например, по производству удобрений), не обеспеченных приростом добычи, привела, в конечном итоге, к прекращению выпуска таких машин и изъятия их из эксплуатации.

В настоящее время положение в корне изменилось. Отдельные магистральные газопроводы давно объединены в Единую Систему Газоснабжения, которая густой сетью покрывает всю европейскую часть России, Среднюю Азию, Приморский край и остров Сахалин. И газификация продолжается бурными темпами.

Таким образом, имеется комплекс факторов – от высоких качеств природного газа, как моторного топлива, до эффективного уровня развития Единой Системы Газоснабжения – определяющих широкие перспективы применения газового топлива на транспорте.

Косвенным подтверждением целесообразности использования природного газа в качестве топлива для ДВС служит широкое использование его в Италии, США, Японии, ФРГ, Канаде, Нидерландах и т. д.

Горючие газы, применяемые в качестве моторного топлива для автомобилей, можно условно разделить на три основных вида по условиям специфики содержания, влияющей на возможность использования на разных классах автомобилей (легковых, грузовых, автобусов):

1. Сжиженные нефтяные газы (СНГ).

2. Компримированные (сжатые) природные газы (КПГ).

3. Сжиженные природные газы (СПГ).

Сжиженные нефтяные газы при нормальных температурах (в диапазоне от –20 °C до +20 °C) и относительно небольших давлениях (1,0...2,0 МПа – 10...20 кгс/см2) находятся в жидком состоянии. Их основные компоненты – этан, пропан, бутан и весьма близкие к ним непредельные углеводороды – этилен, пропилен, бутилен и их изомер. Эти газы получаются при добыче и переработке нефти и поэтому их называют сжиженные нефтяные газы (СНГ). Комплект газового оборудования для СНГ вместе с баллоном весит от 40 до 60 кг и вполне подходит для установки на легковых автомобилях. Объем баллона обеспечивает пробег около 300 км, что вполне соизмеримо с расчетным пробегом 400 км для автомобиля, работающего на бензине.

Компримированные (сжатые) природные газы (КПГ) при нормальных температурах и любых высоких давлениях находятся в газообразном состоянии. К таким газам относятся метан, водород и др. Наибольший интерес для использования в качестве горючего на автомобильном транспорте представляет метан. Он является основной частью добываемых природных газов и составной частью биогаза, получаемого в результате брожения различных канализационных отходов.

Главным недостатком природного газа, как моторного топлива, является очень низкая объемная концентрация энергии. Если теплота сгорания одного литра жидкого топлива равна, примерно, 31 426, то у природного газа при нормальных условиях она равна 33,52–35,62 кДж, т. е. почти в 1000 раз меньше. По этой причине для использования газа в качестве моторного топлива на транспортном средстве его надо предварительно сжать до высоких давлений 20–25 МПа и более и заполнить им специальные баллоны.

Для хранения газа под таким давлением выпускаются баллоны из углеродистых и легированных сталей на давление 15–32 МПа. Каждый баллон в незаполненном состоянии весит более 100 кг. Использование их на легковом автомобиле не рационально, так как их вес соизмерим с возможной полезной нагрузкой.

В связи с этим их используют на грузовых автомобилях и автобусах.

Однако, несмотря на то, что применяемые в современной практике баллоны пока тяжелы, они полностью обеспечивают среднесуточный пробег автомобиля и могут применяться повторно при списании автомобиля. В некоторых отраслях техники, применяются армированные пластмассовые сосуды, которые легче стальных в 4–4,5 раза. В этом случае массовый показатель хранения КПГ, хотя и остается ниже, чем у бензина, но отличается от него на величину, малосущественную в практике. Но они очень дороги.

Сжиженные природные газы (СПГ) имеют такое же происхождение и состав, как и компримированные природные газы. Они получаются охлаждением метана до минус 162 °C. Хранятся в теплоизолированных емкостях.

Независимо от качества теплоизоляции газосодержащих емкостей (сосуды Дюара), температура в них повышается, а следовательно, этот способ содержания газового топлива может быть использован при интенсивной эксплуатации транспортного средства и его безгаражном хранении, так как периодически требуется сброс давления, т. е. выпуск порции газа.

При переводе автотранспорта на СПГ его низкую температуру возможно использовать для компенсации потерь мощности или кондиционирования воздуха в салоне автомобиля.

Переоборудование автомобиля для работы на СПГ заключается в установке специальной криогенной емкости, небольшого испарителя, использующего тепло выпускных газов, и монтаже газовой топливной аппаратуры, которая аналогична применяемой на газобаллонных автомобилях при работе на КПГ. Затраты на получение СПГ в 2–3 раза больше, чем на получение КПГ. Поэтому сжиженный природный газ целесообразно применять на автомобилях-рефрижераторах, где он может выполнять дополнительные функции хладагента для холодильников и кондиционеров.

Исходя из вышеизложенного и учитывая, что в книге рассматривается газовое оборудование для легковых и малотоннажных грузовых автомобилей, основное внимание мы уделим двум первым видам газового топлива и устройствам, обеспечивающим их работу на двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Что нам ожидать от газового топлива?

Для ответа на этот вопрос рассмотрим основные физико-химические показатели газовых топлив, а также их влияние на эксплуатационные качества двигателя в сравнении с аналогичными характеристиками бензина.

Познакомим с величинами, их характеризующими.

1 Низшая теплота сгорания (HH, МДж/кг или МДж/м3) характеризует энергетические свойства газа и показывает, какое наименьшее количество теплоты может выделиться при полном сгорании единицы массы или объема.

2 Стехиометрический (массовый или объемный) коэффициент (L0 кг/кг или м3/м3) характеризует количество воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания единицы массы или объема газа.

3 Низшая теплотворность горючей смеси (hH МДж/кг или МДж/м3) характеризует содержание тепловой энергии в единице массы ли и объема горючей смеси стехиометрического состава.

Названные показатели связаны между собой соотношением:

4. Плотность (Р, кг/м3) представляет собой массу, заключенную в единице объема газа в жидкой или газообразной его фазе при определенных внешних условиях (температуре и давлении).

5. Октановое число (ОЧ) характеризует антидетонационные свойства газа и служит критерием для установления допустимой степени сжатия двигателя. ОЧ газовых топлив лежит в пределах 70?110. Чем выше ОЧ газа, тем он менее склонен к детонационному сгоранию и тем выше допустимая степень сжатия двигателя и, следовательно, его экономичность.

6. Цетановое число (ЦТ) характеризует воспламеняемость газа: чем оно ниже, тем хуже происходит воспламенение газа и, следовательно, ухудшаются пусковые свойства двигателя на этом газе.

Октановое и цетановое числа связаны между собой линейной зависимостью: чем выше ОЧ, тем ниже ЦТ.

7. Пределы воспламеняемости газа характеризуют граничные значения содержания газа (в процентах по объему) в воздухе, при которых еще возможно воспламенение горючей смеси. На воспламеняемость газовой смеси оказывают влияние температура, давление и ее турбулентность (завихрение газовых потоков). Переобедненные и переобогащенные газовые смеси не воспламеняются.

Знание этих пределов важно как для организации рабочего процесса и регулирования топливоподачи в двигателях, так и для определения взрыво– и пожаробезопасности концентраций и соответствующего обустройства помещений для хранения и технического обслуживания автомобилей.

8. Критическая температура (Ткр)  – температура, при которой плотности жидкости и ее насыщенного пара становятся равными и граница раздела между ними исчезает.

9. Давление насыщенных паров (Ркр) при критической температуре называется критическим давлением.

При температуре выше критической вещество может находиться только в газообразном состоянии независимо от внешнего давления.

Знание критической температуры очень важно для оценки газовых топлив и их классификации.

Рассмотрим таблицу с точки зрения сравнения физико-химических показателей газа и бензина как топлив для ДВС.

Таблица 1. Физико-химические показатели основных углеводородных газов, входящих в состав газовых топлив

* Расшифровка показателей и таблица 1 взяты из справочника «Газобаллонные автомобили», авторы А. И. Морев, В. Н. Ерохов, Б. А. Бекетов и др. – М.: «Транспорт», 1992.

Первый показатель в таблице – химическая формула. Метан и сжиженный нефтяной газ, в состав которого входят этан, пропан, бутан и пентан, ни в своем составе, ни в примесях не имеют свинца, что делает выхлоп при их сгорании экологически более чистым, чем у бензина.

Молекулярная масса у газов ниже, чем у бензина, следовательно, наполнение цилиндров горючей смесью, при прочих равных условиях, будет ниже, чем у бензина. Это минус, так как ведет к снижению мощности ДВС.

Относительная плотность газовой фазы по воздуху – величина, необходимая для расчета механизмов смесеобразования рабочего тела (газовоздушной смеси) и непосредственно не характеризует преимущества, или недостатки газового топлива перед бензином, но говорит о том, что при утечке метан будет уходить вверх, а СНГ будет скапливаться внизу.

Плотность жидкости – характеризует объем сосуда для хранения жидкой фазы топлива. Мы видим, что для одной и той же массы для бензина нужен объем меньше, чем для газа. Это – минус.

Критическая температура. Углеводородные газы, имеющие критическую температуру значительно выше обычных температур окружающей среды (например, у пропана 96,8 °C, а у бутана – 152,0 °C), легко сжижаются и хранятся в сжиженном состоянии при относительно небольшом давлении. Они хранятся в достаточно легких емкостях, позволяющих их использовать для питания двигателей легковых и малотоннажных грузовых автомобилей.

А метан, у которого критическая температура значительно ниже (минус 82,1 °C), будет при любом давлении в газообразном состоянии, и для его использования в качестве газового топлива его содержат в баллонах под давлением 20 МПа.

Низшая теплота сгорания у всех газов больше, чем у бензина. Это является преимуществом газового топлива и компенсирует пониженное наполнение цилиндров из-за малой относительной плотности газа.

Стехиометрический коэффициент у газов выше, чем у бензина.

Октановое число у газа значительно выше, чем у бензина. Это большое преимущество газа, позволяющее избавить двигатель от детонации, увеличить его мощность за счет увеличения степени сжатия и снизить расход топлива.

Температура воспламенения. Не в пользу газа. Это ухудшит пусковые качества двигателя.

Пределы воспламеняемости и коэффициент избытка воздуха в пользу газового топлива. Они говорят о том, что пределы регулирования ДВС на газовом топливе шире, чем на бензиновом.

На основе рассмотренных физико-химических свойств газовых топлив можно утверждать, что они безусловно превосходят бензиновые по следующим параметрам:

– позволяют добиваться более высоких мощностных и топливно-экономических показателей, чем у аналогичных по способу организации рабочего процесса бензиновых двигателей. Специально сконструированные газовые двигатели по удельным показателям мощности превосходят бензиновые, а по топливной экономичности близки к дизельным;

– по экологическим показателям выхлопа значительно превосходят бензины.

Очень ярким доказательством преимущества применения газового топлива перед бензиновым является опыт работы в этом направлении в газовой промышленности. Вот как оценивают опыт применения газового топлива в книге «Природный газ как моторное топливо на транспорте» (издательство «Недра», 1986 год) авторы Ф. Г. Гайнуллин, А. И. Грищенко, Ю. Н. Васильев, Л. С. Золотаревский.

«Обобщение и анализ многолетнего опыта эксплуатации газовых двигателей на различных объектах газовой промышленности, выполненные ВНИИГАЗом, свидетельствуют о том, что при переходе с жидкого топлива на газообразное срок службы двигателя до капитального ремонта возрастает в 1,5 раза, а сроки смены масла увеличиваются в 2 раза...

Достаточно отметить, что коэффициент полезного действия газовых двигателей зe достигает 38–40 % в широком диапазоне режимов. Для сравнения укажем, что зe бензинового двигателя составляет лишь 30–35 % и только на наиболее экономичных режимах работы...

Особенно усложнено приготовление смеси для бензиновых двигателей при низких температурах атмосферного воздуха вследствие того, что бензин в этих условиях плохо испаряется. При газовом топливе приготовление равномерной смеси не вызывает труда...

Отмечается, что токсичность выпускных газов при работе на природном газе на 90 % ниже токсичности выпускаемых газов бензиновых двигателей...

Перевод двигателей на КПГ вместо бензина обеспечил снижение содержания в выпускных газах окиси углерода с 1,3 до 0,13 %, углеводородов с 221 до 88 млн. долей, а окислов и соединений азота с 1000 и более до 100–200 млн. долей. Помимо улучшения экологии использование КПГ в автомобильных двигателях увеличивает срок службы свечей до 85 тыс. км... нет испарения топлива, не образуются паровоздушные пробки в топливоподающей системе, обеспечиваются: устойчивая работа на холостом ходу, хорошая приемистость и пожаробезобасность.

В настоящее время в всем мире эксплуатируется свыше 400 тыс. газобаллонных автомобилей, работающих на КПГ. Самое большое число газобаллонных автомобилей на КПГ, в основном легковых (270 тыс. шт.), эксплуатируется уже несколько десятков лет в Италии...

По данным фирмы «Ford» (США), мощность автомобильного двигателя, работающего на СПГ после 55 тыс. миль пробега, была на 10 % выше, чем аналогичного, работавшего на бензине (соответственно 74 и 66 кВт), а содержание окиси углерода в отработавших газах двигателей на СПГ было в 5 раз ниже (соответственно 0,21 и 1,2 %). Аналогичные результаты показывают также и другие фирмы...».

Естественно, сразу же возникает вопрос: «А почему же мы до сих пор не перешли все на газовое топливо для автомобилей?»

Это связано, в первую очередь, со сложностью создания резервов топлива. Как отмечалось выше, только сейчас размах газификации нашей страны принял такие размеры, которые могут позволить создать необходимую сеть газозаправочных станций для автомобилей.

Система хранения необходимых для бесперебойной работы транспорта запасов газа оказывается чрезвычайно громоздкой и требует значительных капитальных вложений. Достаточно сказать, что стоимость емкостей для хранения часового запаса сжатого газа в несколько раз превышает стоимость компрессора такой же часовой производительности. Стоимость емкостей для длительного хранения сжиженного газа оказывается еще выше вследствие применения дорогостоящих материалов.

И сейчас при определении рентабельности, а то и смысла перехода на газовое оборудование, необходимо учитывать наличие газозаправочных станций в регионах использования автомобиля.

Применение двухтопливных двигателей, способных одинаково надежно работать как на газовом, так и на жидком топливе, частично решает эту проблему. Такие двигатели могут работать как на бензине, так и на газе, или на дизельном топливе и на газе. Но это накладывает свой отпечаток на использование свойств газа, как топлива для двигателей внутреннего сгорания, лишая возможности полной реализации его серьезных преимуществ, таких, как повышение мощности и улучшение топливной экономичности за счет увеличения степени сжатия.

Для полного использования преимуществ газового топлива перед бензинами необходимо конструировать двигатели специально под газовое топливо, что требует серьезной перестройки автомобильной промышленности.

Необходимо создать легкие, высокопрочные и дешевые баллоны для содержания газового топлива в количестве, которое обеспечивает межзаправочный пробег для автомобиля не менее 400 км при минимальных размере и весе.

Это – перспективы.

Сегодня многие регионы обладают достаточной сетью газовых заправок для нормальной эксплуатации автомобилей, использующих газовое топливо.

Созданы различные модели качественного оборудования для перевода двигателей автомобилей в двухтопливные и на практике доказан положительный эффект использования газового топлива для ДВС автомобилей, заключающийся в более полном сгорании газовоздушной смеси, благодаря чему улучшаются условия смазки трущейся пары гильза – поршневые кольца, так как газовое топливо не смывает масло со стеной гильзы. Поэтому же уменьшается нагарообразование в головке блока и на поршнях. Масло можно менять значительно реже, так как оно не разжижается и меньше загрязняется. Расход масла на угар при этом снижается до 15 %. Межремонтный пробег газового двигателя более продолжительный по сравнению с бензиновым. На газовом двигателе увеличивается срок службы свечей зажигания.

Применение газового топлива заметно снижает суммарную токсичность отработавших газов (выхлопа) – окиси углерода СО, двуокиси азота NO2, углеводородов CH. Вредных соединений свинца в отработанном газовом топливе вовсе не существует.

Дымность выхлопа в режиме свободного ускорения при работе на газовом топливе в 3 раза ниже, чем при работе на бензине. При правильно выбранном режиме работы двигателя снижается и уровень шума, что особенно важно в условиях города. И, наконец, стоимость требуемого газового топлива ниже стоимости бензина на величину, позволяющую окупить затраты на приобретение и установку газового оборудования за 25–30 тыс. км пробега с учетом его большего расхода на единицу пути.

Опровержение доводов противников газового топлива

У многих автомобилистов, да и у некоторых работников государственного общественного транспорта бытует мнение, что выбрасываемый в воздух газ особо опасен для здоровья. Но опасаться этого не стоит. Паровая фаза сжиженного газа менее токсична, чем пары бензина, а специфический его запах – это результат одозорации (добавления небольшого количества газообразного вещества с сильным запахом – этилмеркаптана).

Существует также мнение, что велика вероятность взрыва газового баллона. Автомобилист, прежде чем решиться перевести свой автомобиль на газовое топливо, обычно задумывается: не грозит ли этот переход высокой пожаро– и взрывоопасностью?

Опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей, как у нас, так и за рубежом, показывает, что автомобили, работающие на газе, менее пожаро– и взрывоопасны, чем бензиновые. В любом случае газ или пары бензина могут взорваться только в смеси с воздухом при определенной концентрации в единице объема, что исключено, в связи с невозможностью присутствия воздуха в газовом баллоне.

В среде транспортников-консерваторов сформировалась своеобразная установка на неприятие газа. Они все еще мыслят старыми категориями, не могут преодолеть психологического барьера, да и решительности подчас не хватает. Сознание автомобильных консерваторов, образно говоря, насквозь пропитано парами бензина.

Попробуем аргументированно опровергнуть доводы противников применения газовых установок.

1. Неприятный запах в салоне. В местах соединения трубопроводов часто происходит утечка газа. Ежедневная проверка герметичности системы отнимает много времени и практически произвести полную проверку оборудования методом омыления очень трудно.

Утечка газа возможна, если не уделять должного внимания установленной на автомобиле системе. Но ведь и прочие энергетические системы требуют внимания. И если такое случилось – запах газа в салоне, а автомобилист сам не может его устранить, то всегда можно обратиться за помощью в специализированный пункт проверки.

Что же касается современных газобаллонных систем, изготовленных из высококачественных материалов и по авиационным технологиям (например, отечественные системы «САГА-6» и «САГА-7»), то они обеспечивают достаточно высокую надежность.

Запах газа может ощущаться только при заправке автомобиля на газораздаточной станции, да и то в момент отключения наконечника заправочного шланга. В автомобиле взрывоопасная концентрация смеси возникнуть не может. Осторожность надо проявлять на стоянках. Бесспорно, газ опасен, но если водитель почувствовал специфичный запах, то он должен остановить машину, закрутить вентили на баллоне и спокойно продолжать путь на бензине, а по прибытии на место ремонта устранить неисправность.

Утечку же бензина можно не почувствовать. А причиной его возгорания может стать подтекающая канистра.

Газ же позволяет отказаться от перевозки канистр с бензином, и этот фактор также говорит в пользу газобаллонного оборудования.

А вот владельцы хэтчбеков и универсалов вместо «съедающей» площадь канистры с бензином могут воспользоваться газовым баллоном тороидальной формы, который без труда устанавливается на место запаски.

2. Процесс горения в двигателе затянут из-за неполного сгорания газа. Снижаются динамические характеристики автомобиля. В карбюраторе при работе на газе поплавок из-за отсутствия бензина ударяется о дно камеры, и в нем может образоваться трещина, через которую при смене топлива в него проникает бензин. Да и сам карбюратор повреждается.

Мнение о неполном сгорании газа в цилиндрах двигателя ошибочно. Газовые топлива, используемые в автомобильных двигателях, имеют меньшие, чем жидкие топлива, скорости сгорания, но более широкие пределы воспламеняемости, поэтому этот незначительный недостаток легко компенсируют увеличением угла опережения зажигания.

Теперь о поплавке. О возможности появления в нем трещины. Да, это нежелательное явление иногда встречается на автомобилях «Волга», но его возникновение можно легко предупредить, поместив на дно поплавковой камеры пластинку сепаратора от старого аккумулятора, вырезанную по его (дна) конфигурации. Поплавки же карбюраторов «Жигулей» и иномарок не разрушаются, и необходимость в подобной защите поплавка отпадает.

Случаи разрушения карбюратора крайне редки, о чем свидетельствует практика. Раз в месяц рекомендуется смазывать WD-40 в блоке дроссельных заслонок оси, так как при работе на газе эти оси не омываются бензином. Если их не смазывать, то они быстрее изнашиваются. Сейчас на многих модификациях карбюраторов оси дроссельных заслонок устанавливают на подшипниках скольжения, которые не требуют смазки. Для промывки каналов карбюратора пускать и прогревать двигатель следует на бензине.

В общем, как сказал классик: «Есть многое на свете, друг Гораций, что и не снилось нашим мудрецам» При ремонте «газового» двигателя не бывает лопнувших поршневых колец и перемычек. Октановое число 95–110 дает возможность избежать детонации даже на двигателях со степенью сжатия 10–12. Однако двигатели отечественных машин имеют степень сжатия только 8,2–9,5, из-за чего температура сгорания газовоздушной смеси ниже, чем бензовоздушной. К тому же в двигателе, работающем на газе, не происходит дополнительного охлаждения деталей в камере сгорания от испарения капелек бензина. В результате повышается теплонапряженность выпускных клапанов и их седел. Отсюда следует, что некоторое увеличение (на 3–5°) угла опережения зажигания будет весьма оправдано, только придется чаще проверять его. Не лишним будет увеличить на 0,05–0,07 тепловые зазоры клапанов.

Расход газа, на 12 % превышающий расход бензина, – результат сгорания при низкой температуре и недостаточном наполнении цилиндров рабочей смесью. При этом мощность двигателя немного снижается, хотя скорость движения остается практически без изменений.

Но так ли уж важны вам высокие скорости? Ведь далеко не все дороги, избороздившие просторы нашей страны, дают возможность автомобилю разогнаться до больших скоростей. К сожалению, качество российских дорог все еще оставляет желать лучшего.

3. У автомобилей, оснащенных газобаллонным оборудованием, большой расход топлива. Сегодня много «прожорливых» автомобилей. Это особенно чувствуется сейчас, в условиях сильного роста цен на бензин. Ездить на автомобиле стало накладно. Но есть выход из положения – перевести автомобиль на газ. Даже при расходе, превышающем расход жидкого топлива на 12 %, финансовые затраты на использование газового топлива остаются меньше. Ниже приведен расчет затрат на топливо в городе при езде со скоростью 30–50 км/ч.

Экономия стоимости топлива Э на 1 км пути:

Э = Зб – Зг = 1,57 – 1,18 = 0,39 руб.

Сумма экономии на 100 км:

0,39 х 100 = 39 руб.

При годовом пробеге 17 000 км:

17 000: 100 х 39 = 6630 руб.

При таких показателях стоимость газового оборудования окупается в пределах 25–30 тыс. км пробега.

Этот ряд преимуществ использования сжиженного газа в качестве топлива можно продолжить, отметив, в частности, величайшую косвенную заслугу газа – он сберегает более дорогое жидкое топливо.

Вряд ли можно оспорить такой плюс газификации для общественного автотранспорта, как экономия жидкого топлива. Экономия бензина особенно существенна там, где велик его расход. У грузовиков и автобусов, например, расход жидкого топлива в несколько раз больше, чем у легковых автомобилей. А потому так важно в целях экономии перевести эти виды транспорта на газ.

4. Уровень СО в отработавших газах у автомобилей с газобаллонным оборудованием выше, чем у автомобилей, работающих на бензине.

В действительности же при работе автомобиля на газовом топливе содержание в отработавших газах продуктов сгорания (СО и CH) заметно уменьшается, и, благодаря более низкой температуре рабочего цикла, несколько уменьшается и содержание NOx.

Содержание вредных веществ в отработавших газах автомобиля, работающего на газовом топливе, меньше, чем на бензиновом: CO – в 2–4 раза, NOx в 1,2–2,0 раза и CH – в 1,1–1,4 раза.

Таким образом, использование на автомобилях газового топлива обеспечивает выполнение существующих и перспективных международных норм токсичности (Евро-2, Евро-3 и Евро-4).

Взвесив все «ЗА» и «ПРОТИВ», можно заключить, что улучшить создавшееся положение в определенной степени помогает перевод автомобиля на газовое топливо.

ogaze.ru

Топливо для двигателей газобаллонных автомобилей

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Ремонт топливной аппаратуры автомобилей

Для газобаллонных автомобилей в качестве топлива используют сжиженные углеводородные нефтяные и сжатые природные газы, жидкий метан и др. Наиболее широко применяют сжиженные газы, так как по сравнению с другими газами они имеют более высокие технико-экономические и санитарно-гигиенические показатели.

К сжиженным газам относятся такие, которые переходят из газообразного состояния в жидкое при температуре окружающей среды и сравнительно небольших избыточных давлениях. Сжиженные газы должны удовлетворять следующим требованиям: иметь стабильный компонентный состав в условиях эксплуатации; обеспечивать избыточное давление насыщенных паров от 1,6 до 0,07 МПа в интервале температур от +45 до —30 °С; не иметь жидкого неиспаряющегося осадка при испарении и редуцировании в автомобильной газовой аппаратуре.

Характеристика сжиженных углеводородных газов, применяемых в качестве топлива для газобаллонных автомобилей, определена техническими условиями ТУ 38 001302—78. Технические условия распространяются на все районы Советского Союза, за исключением холодной климатической зоны.

Состав сжиженных газов. В состав сжиженных газов входит смесь простых углеводородных соединений, основными из которых являются этан, этилен, пропан, пропилен, бутаны и бутилены.

Этан С2Н6 и этилен С2Н4 содержатся в смеси сжиженных газов в небольших количествах. Их добавление в состав сжиженного газа считается нежелательным в летнее время и весьма полезным в зимний период для повышения давления насыщенных паров до необходимого для нормальной работы газовой установки автомобиля.

Пропан С3Н8 и пропилен С3Н6 определяют основные свойства сжиженных газов, так как являются их основными составляющими. Пропан является наиболее пригодным топливом для автомобильных газовых двигателей. Он обладает высокими антидетонационными свойствами и достаточной упругостью паров во всем диапазоне окружающих температур. Пропилен имеет сравнительно низкую детонационную стойкость и его содержание в газе должно быть ограничено.

Нормальный бутан Н-С4Н10, изобутан С4Ню, бутилен I-C4H8, изоб утилен И-С4Н8 и другие их изомеры являются высококалорийным и полноценным топливом для автомобильных двигателей. Однако их применение в чистом виде возможно только при положительных температурах, так как они не создают избыточного давления при температуре ниже 0 °С. В качестве топлива для автомобилей бутан и бутилены широко применяют в смеси с газами, имеющими высокое давление насыщенных паров (этан, пропан и др.).

К загрязняющим веществам в газах относятся сера и ее соединения, влага, механические примеси и тяжелые углеводороды.

Сера находится в сжиженном газе в растворенном состоянии. При испарении и редуцировании газа часть серы выпадает в топливной аппаратуре, сужая проходные сечения газовых каналов и разрушая резинотехнические изделия. Другая часть серы сгорает в цилиндрах двигателя, увеличивая токсичность отработавших газов.

Влага в сжиженных газах может содержаться как в свободном, так и в растворенном состоянии и является нежелательным компонентом. Особенно недопустимо содержание влаги в зимнее время. При отрицательных температурах влага образует ледяные пробки в газовой магистрали и перекрывает подачу газа к двигателю.

Тяжелые углеводороды с содержанием Сб и выше при редуцировании газа скапливаются в виде неиспаряющегося осадка (конденсат) в газовой аппаратуре автомобиля. Наибольшее количество конденсата осаждается на мембранах газового редуктора и нарушает его работу.

Одоризация газа. Чтобы ощутить наличие газа в воздухе, ему придается специфический запах. Для этой цели используются вещества, называемые одорантами. В качестве одоранта широко применяют этилмеркаптан (С2Н2СН). На 100 л сжиженного газа добавляют приблизительно 2,5 г одоранта. При таком количестве одоранта становится возможным по запаху определить 0,4—• 0,5% газа в воздухе. Указанная концентрация не представляет опасности взрыва, так как составляет всего 20% от нижнего предела воспламеняемости.

Физико-химические свойства простых углеводородов представлены в табл. 4. В ней же для сравнения приведены данные о свойствах бензина А-76.

Свойства сжиженных газов определяют по параметрам отдельных углеводородов, входящих в смесь. Благодаря идентичности строений молекул смеси пропана и бутана подчиняются правилу аддитивности, т. е. параметры смеси пропорциональны параметрам отдельных компонентов.

К основным параметрам, которые характеризуют сжиженные газы как топливо для двигателей автомобилей, относятся давление насыщенных паров, плотность, низшая теплота сгорания.

Давление насыщенных паров оказывает наибольшее влияние на работу газовой установки автомобиля. По максимальному давлению насыщенных паров газа рассчитывают на прочность газовый баллон. Кроме того, сжиженный газ должен иметь и достаточную величину минимального избыточного давления (0,1—0,2 МПа) для обеспечения нормальной работы топливноподающей аппаратуры.

Чем выше температура, тем выше давление насыщенных паров, и наоборот. Но при одной и той же температуре различные углеводородные газы имеют разные давления насыщенных паров. Следовательно, давление паров смеси сжиженных газов будет зависеть как от температуры, так и от состава смеси. Величину давления смеск газов можно определить по значению составляющих (парциальных) давлений углеводородных газов, входящих в состав смеси пропорционально концентрациям.

Относительная масса углеводородных газов показывает, во сколько раз их пары тяжелее или легче воздуха. Из всех сжиженных газов только этилен легче воздуха. Относительная масса характеризует способность газов скапливаться в низких местах (канавах, приямках), образуя взрывоопасную смесь, что необходимо учитывать при работе с этими газами.

Пределы воспламеняемости газа характеризуют его пожаро- и взрывобезопасность. Наиболее показательным является нижний предел воспламеняемости, характеризующий минимальное содержание газа в воздухе, при котором может произойти воспламенение. Нижние пределы воспламеняемости у газообразных топлив несколько выше, чем у паров бензина, и составляют 1,8—2,4%.

Октановое число оценивает детонационную стойкость углеводородных газов. Чем выше октановое число, тем более стоек газ против детонации и тем лучше его эксплуатационные качества. Октановое число для большинства газов составляет 90—99 единиц. Лишь отдельные компоненты сжиженных газов .(пропилен, бутилен) имеют сравнительно низкое октановое число и их содержание в сжиженном газе ограничивают.

Токсичность углеводородных газов проявляется косвенным воздействием на организм человека. Сами углеводородные газы не вызывают отравления, но, смешиваясь с воздухом, уменьшают содержание кислорода в воздухе. Человек, находящийся в такой атмосфере, испытывает кислородное голодание. В связи с этим санитарными нормами установлена предельно, допустимая концентрация содержания пропана в рабочей зоне, равная 1800 мг/м3, или 0,09% по объему. Такая концентрация примерно в три раза ниже нижнего предела воспламеняемости.

Читать далее: Токсичность отработавших газов автомобильных двигателей

Категория: - Ремонт топливной аппаратуры автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Способ подготовки топливного газа

Изобретение относится к области химии и может быть использовано при подготовке попутного нефтяного газа. Топливный газ компримируют с помощью жидкостно-кольцевого компрессора, проводят сепарацию и фильтрацию от капельной жидкости и механических примесей, затем осуществляют мембранное разделение на топливный «легкий» газ и низконапорный «тяжелый» газ. Топливный «легкий» газ подают для питания газопоршневых электростанций, а низконапорный «тяжелый» газ рециркулируют на прием жидкостно-кольцевого компрессора. Изобретение позволяет повысить метановый индекс и снизить теплотворную способность газа. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области подготовки топливного газа, в частности, для повышения метанового индекса и снижения теплотворной способности и может быть использовано в энергетике для подготовки топливного газа газопоршневых (ГПЭС) электростанций, работающих на попутном нефтяном газе.

Энергомашины электростанций работают на попутном нефтяном газе, подготовленном в соответствии с техническими требованиями производителей. Величины метанового индекса и теплотворной способности газа являются основными требованиями, предъявляемыми к топливному газу для ГПЭС. Метановый индекс характеризует детонационную стойкость топливного газа (аналогично октановому числу для бензинов).

При работе на газе, не удовлетворяющем техническим требованиям, происходит детонация в двигателях внутреннего сгорания, «деградация» энергомашин и, как следствие, недостаточная выработка электроэнергии (60÷70% от номинальной мощности).

Подготовка топливного газа с целью увеличения метанового индекса и снижения теплотворной способности достигается изменением компонентного состава газа.

Так, известен способ промысловой подготовки (изменения компонентного состава) топливного газа низкотемпературной сепарацией. Способ заключается в создании холода: либо внутреннего (компримированием с последующим дросселированием), либо внешнего (применением специальных холодильных машин) и отделения сконденсировавшихся в результате охлаждения «тяжелых» углеводородов (Берлин М.А., Гореченков В.Г., Волков Н.П. Переработка нефтяных и природных газов. - М.: «Химия», 1981. - С.168; Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. - С.305, 324).

Реализация в промысловых условиях способа подготовки топливного газа низкотемпературной сепарацией на ГПЭС требует высоких капитальных и эксплуатационных затрат, что увеличивает себестоимость произведенной электроэнергии.

Также известен компрессионный способ промысловой подготовки (изменения компонентного состава) топливного газа. Способ основан на процессе сжатия в компрессоре и последующего охлаждения в воздушном или водяном холодильнике, в результате чего часть газа конденсируется («тяжелые» углеводороды). (Чуракаев A.M. Переработка нефтяных газов. Учебник для рабочих. М.: Недра, 1983. - С.98).

Наиболее близкий к заявляемому способу подготовки топливного газа приведен в патенте на изобретение №2376341 «Способ подготовки топливного газа», данный способ включает сепарацию и фильтрацию от капельной жидкости и механических примесей, подачу в топливный газ азотно-воздушной смеси с содержанием азота 90÷99 об.% и подачу топливного газа на газопоршневые электростанции, однако не позволяет подавать низконапорный газ, а также предполагает строительство азотной станции.

Предлагаемый способ промысловой подготовки топливного газа, включающий компримирование с помощью жидкостно-кольцевого компрессора, сепарацию и фильтрацию от капельной жидкости и механических примесей, заключается в том, что с целью повышения метанового индекса и снижения теплотворной способности газ направляют на мембранное разделение на топливный «легкий» газ и низконапорный «тяжелый» газ, при этом топливный газ подают для питания газопоршневых электростанций, а низконапорный «тяжелый» газ рециркулируют на прием жидкостно-кольцевого компрессора. В качестве рабочей жидкости в жидкостно-кольцевом компрессоре может использоваться как нефтепромысловая сточная вода, так и подготовленная нефть.

Способ поясняется чертежами (рис.1), где изображены принципиальные технологические схемы способа подготовки топливного газа.

Поступающий по трубопроводу 1 низконапорный попутный нефтяной газ смешивается с пермеатом, поступающим по трубопроводу 8 («тяжелый» газ мембранного газоразделения) и далее объединенный поток по трубопроводу 2 поступает на компримирование в жидкостно-кольцевой компрессор К-1. В компрессор К-1 по трубопроводу 4 подается рабочая жидкость - подготовленная нефть. Компримированная газо-жидкостная смесь по трубопроводу 3 поступает в сепаратор С-1 на разделение. Газ из сепаратора С-1 по газопроводу 5 отводится на очистку от капельной жидкости в фильтр Ф-1, а жидкость (газонасыщенная нефть с водным конденсатом) по трубопроводу 6 - на установку подготовки нефти. Очищенный в фильтре Ф-1 газ по газопроводу 7 поступает на разделение в мембранный блок МБ-1, где разделяется на «легкий» топливный газ, направляемый по газопроводу 8 на газопоршневую электростанцию и «тяжелый» газ - пермеат, циркулируемый по газопроводу 8 в приемный трубопровод компрессора К-1.

Изменение метанового индекса и теплотворной способности топливного газа приведено в таблице.

Расчеты метанового индекса выполнялись в ПО AVL Methane version 3.10а (производства AVL List GmbH), расчеты теплотворной способности в ПО Hysys 2006 (производства Aspentech).

Данные значения демонстрируют осуществление способа подготовки топливного газа в области значений метанового индекса и теплотворной способности. Подготовка топливного газа до требований спецификаций определяется в каждом конкретном случае в зависимости от состава и физико-химических свойств газа.

Реализация предлагаемого способа промысловой подготовки позволит затратами повысить метановый индекс и снизить теплотворную способность топливного газа, а как следствие, стабильность работы энергомашин.

Способ промысловой подготовки топливного газа, включающий компримирование с помощью жидкостно-кольцевого компрессора, сепарацию и фильтрацию от капельной жидкости и механических примесей, мембранное разделение на топливный «легкий» газ и низконапорный «тяжелый» газ, при этом топливный «легкий» газ подают для питания газопоршневых электростанций, а низконапорный «тяжелый» газ рециркулируют на прием жидкостно-кольцевого компрессора.

www.findpatent.ru

• 
  Соболь газ комби
• 
  Газ 33098 с ямз
• 
  Газ 53 диаметр поршня
• 
  Газель длинномер технические характеристики
• 
  Газель фермер 3 метра
• 
  Газ комби соболь
• 
  Газ 66 ац 66
• 
  Технические характеристики газ 3308 егерь
• 
  Технические характеристики газ 4301 дизель
• 
  Газ 2715
• 
  Газ 32752