Полная версия

Главная arrow Техника arrow Автомобильные эксплуатационные материалы

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Альтернативные топлива

Так как мировой запас нефти стремительно уменьшается, специалисты всего мира ведут работы по созданию так называемых альтернативных топлив. Альтернативные топлива могут быть как нефтяного, так и не нефтяного происхождения. К первым относятся сжиженные газы и сжатые сопутствующие газы. Альтернативными топливами не нефтяного происхождения являются: сжатый природный газ, газоконденсатное топливо, спирты, водород, биологическое топливо.

Газовые топлива подразделяются на низкокалорийные, среднекалорийные и высококалорийные.

К низкокалорийным топливам относится доменный газ (из 1 м3 газа вырабатывают 10 000 кДж).

К среднекалорийным топливам относятся коксовый и светильный газы (из 1 м3 газа — 10 000—20 000 кДж).

К высококалорийным топливам относятся природный (35 000 кДж), нефтяной сопутствующий (45 000 кДж), нефтяной сжиженный (46 000 кДж), крекинговый (50 000 кДж).

Сжиженные нефтяные газы

Сжиженные нефтяные газы получают как побочный продукт при деструктивной переработке нефти (30 % выхода бензина) и нефтяного газа.

В зависимости от района добычи с 1 т нефти можно получить от 25 до 800 м3 попутного нефтяного газа.

Нефтяной газ — смесь легких углеводородов, сопутствующих нефти как в свободном состоянии в виде пузырьков, так и в растворенном виде. Состоит из предельных углеводородов — метана, этана, пропана, бутана, изобутана. Иногда попутный газ содержит азот, углекислый газ и сероводород.

Ежегодно в России добывается около 30 млрд м3 нефтяного попутного газа. Примерно 40 % этого объема поступает на газоперерабатывающие заводы, где из него получают осушенный газ (аналогичный по свойствам природному газу), широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ), газовый бензин и сжиженный газ. ШФЛУ — ценное сырье для нефтехимии.

Еще около 40 % нефтяного газа идет на собственные нужды нефтегазодобывающих предприятий, электростанции и закачивается в нефтеносные пласты для увеличения добычи нефти.

Оставшиеся 20 % газа (примерно 6 млрд м3) сгорают в промысловых факелах.

По сравнению с бензином сжиженный газ имеет следующие преимущества:

  • • в 1,5—2 раза дешевле;
  • • более высокая детонационная стойкость (ОЧ * 105);
  • • ресурс двигателей, работающих на газе, примерно в 1,5 раза больше, работа «мягче»;
  • • срок службы моторного масла в 1,5—2 раза больше;
  • • практически не содержит серы, которая вызывает коррозию деталей и их изнашивание;
  • • снижает токсичность отработавших газов (окись углерода — в 2 раза, окислы азота — в 1,2 раза, углеводороды — в 1,3—1,9 раза);
  • • не накапливаются смолистые отложения, так как нефтяной газ растворяет их.

При нормальном атмосферном давлении и температуре окружающей среды выше О °С сжиженный газ находится в газообразном состоянии, но при небольшом повышении давления (до 0,8—1,6 МПа) переходит в легкоиспаряющуюся жидкость.

При переводе двигателя на сжиженный газ его мощность падает на 3—4 %. Этого можно избежать, если смесь охлаждать во впускном тракте или повысить степень сжатия, так как октановое число газа больше, чем бензина. Проще всего использовать высокую детонационную стойкость газа путем увеличения угла опережения зажигания.

ГОСТ 27578—87 предусматривает выпуск двух марок сжиженного газа (табл. 1.17): ПА (пропан автомобильный для применения в зимний период при температуре от минус 20 до минус 30 °С) и ПБА (пропан-бутан автомобильный для применения при температуре не ниже минус 20 °С).

Таблица 1.17. Требования к качеству углеводородных сжиженных нефтяных газов для автомобильного транспорта (ГОСТ 27578—87)

Показатель

Сжиженный газ

ПА

ПБА

Относительное содержание компонентов (по массе), %:

метана и этана

Не нормируется

пропана

9 ± 10

50 ±10

углеводородов (С4 и выше)

Не нормируется

непредельных углеводородов, не более

6

жидкого остатка при температуре 40 °С, %, не более

Нет

Избыточное давление насыщенных паров при температуре, МПа:

45 °С, не более

16

минус 20 °С, не менее

0,07

минус 35 °С, не менее

0,07

Относительное содержание серы (по массе), %, не более

0,01

Относительное содержание сероводорода(по массе), %, не более

0,003

Наличие свободной воды и щелочи

Отсутствуют

Метан, этан, этилен отличаются высоким давлением насыщенных паров, в то время как для сжиженных газов при температуре 40 °С оно не превышает 1,6 МПа. Небольшое количество этих углеводородов повышает давление насыщенных паров рабочей смеси, что обеспечивает бесперебойную работу двигателя.

Для того чтобы масса газобаллонной аппаратуры была небольшой, давление насыщенных паров должно быть минимальным, но для надежной подачи газа необходимо, чтобы давление газа в баллоне было не менее 0,1 МПа.

Пропан обеспечивает оптимальное давление насыщенных газов.

Бутан — наиболее энергетическая и легко сжимаемая часть топливной смеси.

Для создания давления насыщенных паров баллон заправляют не более чем на 90 %.

Для пуска холодного двигателя используется содержимое из верхней части баллона (где находится паровая подушка). После прогрева двигателя топливную систему переключают на жидкую фазу, так как интенсивность испарения оказывается недостаточной из-за падения температуры в баллоне.

Если бы в баллоне не было паровой подушки, то из-за большого коэффициента объемного расширения газа давление в баллоне с увеличением температуры значительно возрастало. При увеличении температуры на 1 °С давление повышается на 0,7 МПа.

Сжиженные газы не имеют запаха, но для обнаружения утечек в них вводят специальные пахучие вещества — одоранты.

Сжиженные нефтяные газы могут применяться как в двигателях с искровым зажиганием, так и в дизелях.

Перевод дизеля на газовое топливо обусловлено трудностями, связанными с низким цетановым числом и недостаточной смазывающей способностью газов. Цетановое число бутана 25, пропана — 16. В бутан-пропановых смесях ЦЧ меняется по линейному закону в зависимости от концентрации компонентов.

Существуют два способа перехода дизеля на газовое топливо:

  • • переоборудование дизеля в двигатель с искровым зажиганием (установка бензиновых систем питания, зажигания и др.);
  • • использование газодизельного цикла с двойной системой питания — на газовой смеси и дизельном топливе: газовая

смесь подается на начальной стадии, а в конце такта сжатия подается запальная порция дизельного топлива.

Второй способ является более прогрессивным. Введение 40—50 % дизельного топлива в состав бутан-пропановой смеси обеспечивает требуемую воспламеняемость топлива и смазывание топливной аппаратуры.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>