Полная версия

Главная arrow Техника arrow Автомобильные эксплуатационные материалы

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Газоконденсатные топлива, спирты, водород и биологическое топливо

Газоконденсатное топливо — природная смесь легкокипящих нефтяных углеводородов, находящаяся в природе в газообразном состоянии под давлением 4,9—9,8 МПа при температуре 150 °С. При снижении температуры и давления (до атмосферного) газоконденсатное топливо распадается на жидкую (конденсат) и газовую составляющие.

Газоконденсатное топливо разработано и допущено к применению в районах газовых месторождений Средней Азии, Западной Сибири и Крайнего Сквера. Оно в основном используется в качестве дизельного топлива следующих марок: ГШЛ, ГШЗ и ГША.

ГШЛ — газоконденсатное широкофракционное летнее топливо производят (ТУ 51-125—86) и применяется при температурах окружающей среды выше минус 5 °С.

ГШЗ — газоконденсатное широкофракционное зимнее топливо производится (ТУ 51-28—86) и используют при температуре окружающей среды минус 35 °С и выше.

ГША — газоконденсатное широкофракционное арктическое топливо производится (ТУ 51-03-16—89) и используют в условиях Крайнего Севера.

Газоконденсатные топлива по сравнению с дизельными топливами по ГОСТ 305—82 имеют ряд преимуществ:

  • • лучшая испаряемость при низких температурах;
  • • высокая скорость горения и стабильность периода задержки воспламенения;
  • • высокая полнота сгорания и меньшая дымность отработавших газов;
  • • меньшие индикаторные и эффективные расходы топлива;
  • • обеспечивают пониженное изнашивание узлов деталей цилиндропоршневой группы двигателя.

К недостаткам газоконденсатного топлива следует отнести пониженную температуру начала кипения, результатом чего может явиться образование паровых пробок в топливной системе горячего двигателя.

Газоконденсатное топливо получают путем добавления газового конденсата в нефть с последующей переработкой смеси в дизельное топливо либо путем первичной переработки газового конденсата с получением бензина и дизельного топлива. Третий путь, наиболее экономически выгодный, состоит в непосредственном использовании газового конденсата в качестве дизельного топлива либо в смеси с товарным топливом по ГОСТ 305—82.

Спирты относятся к числу синтетических топлив, из которых наиболее известны метанол и этанол.

Метанол — метиловый или древесный спирт. Сырьем для его получения служат природный газ и нефтяные остатки, уголь. Синтез проводится под давлением 25—60 МПа при температуре 300—400 °С в присутствии катализаторов. Стоимость его производства превышает в 1,5—2 раза стоимость производства бензина. Применение метанола требует изменения конструкции двигателя, так как ухудшается пуск двигателя при низких температурах.

Добавка 3—5 % метанола позволяет использовать бензин с меньшим октановым числом. Использование метанола в чистом виде возможно в южных широтах и широтах с умеренным климатом.

Добавка 15 % метанола вызывает образование паровых пробок.

Этанол — этиловый или винный спирт вырабатывается из злаков, картофеля, сахарного тростника и др., применяется как в смеси с бензином, так и в чистом виде. В Бразилии на нем работает более миллиона автомобилей.

Водород считается топливом будущего благодаря практически неограниченным ресурсам и отсутствию в продуктах сгорания вредных веществ. Основной проблемой применения водорода является его повышенная взрывоопасность. Смесь водорода с воздухом образует гремучий газ, поэтому требуется полная герметичность, в том числе и при заправке.

Другой проблемой являются его низкая плотность и низкая температура кипения. Температура жидкого водорода минус 253 °С, и для его хранения необходимы криогенные емкости (криогенная температура ниже минус 120 °С). Кроме того, стоимость производства водорода в 3—5 раз превышает стоимость производства нефтяных топлив.

В нашей стране и за рубежом созданы опытные модели автомобилей, работающих на водороде. Практический интерес представляет применение водорода в качестве добавки к бензину. В этом случае топливная экономичность автомобиля повышается на 20—40 %, выбросы окиси углерода уменьшаются на 30—40 %, а наиболее токсичных окислов азота — в 1,5—2 раза.

Внедрение водородного топлива связано, прежде всего, с необходимостью разработки безопасных, дешевых и надежных бортовых аккумуляторов водорода на основе гидридов металлов.

Энергетичность водорода в 3 раза больше бензина, но даже в жидком состоянии он занимает объем в 3,5 раза больше, чем эквивалентное количество бензина. При работе стандартного двигателя на водороде его мощность снижается на 15—20 %. В настоящее время возможно использование водорода как 20%-ной добавки к бензину.

Аммиак рассматривается в качестве альтернативы водороду. Преимуществом его является более высокая энергоемкость и безопасность применения. В то же время вследствие высокой температуры воспламенения и низкой скорости сгорания аммиачно-воздушных смесей требуются специальные меры по обеспечению устойчивой работы двигателя внутреннего сгорания на аммиачном топливе. Аммиак имеет высокую антидетонацион-ную стойкость ОЧ по моторному методу — ПО ед., по исследовательскому методу — 130 ед., но отличается низкой воспламеняемостью — ЦЧ = 0. Для зажигания необходима высокотемпературная свеча зажигания с широким искровым промежутком.

Воспламенение и горение улучшаются при применении запального топлива. В дизеле при степени сжатия 16,5 вначале сжимается смесь аммиака с воздухом, и на такте сжатия производится впрыск 27—40 % дизельного топлива от расхода аммиака. При этом КПД дизеля возрастает на 10—35 %.

Биологическое топливо является одним из перспективных альтернативных топлив, основное достоинство которого — возобновляемость. Примером биологического топлива могут служить биоэтанол и рапсовое масло.

Биоэтанол — жидкое спиртовое топливо, пары которого тяжелее воздуха. Он вырабатывается из сельскохозяйственной продукции, содержащей крахмал или сахар, например, из кукурузы, зерновых или сахарного тростника. В отличие от спирта, из которого производятся алкогольные напитки, топливный этанол не содержит воды и производится укороченной дистилляцией (две ректификационные колонны вместо пяти) поэтому содержит метанол и сивушные масла, а также бензин, что делает его непригодным для питья.

Рапсовое масло рассматривается, в основном, как замена дизельному топливу. Технология получения топлива из рапсового масла проста. Его смешивают с синтетическим метиловым спиртом, добавляют щелочь и катализатор, смесь нагревают до температуры 50 °С, при охлаждении она расслаивается, получаются рапсо-метиловый эфир (РМЭ) и глицерин. Себестоимость РМЭ на 15—20 % выше, чем эквивалентного объем бензина А-76. С одного гектара рапсового поля получают 3 т масла. Добавив 100 л спирта, можно получить примерно 1 т биодизельного топлива и примерно 100 л глицерина.

Использование растительных видов топлива необходимо и для того, чтобы уменьшить выброс в атмосферу двуокиси углерода. При сгорании рапсового топлива выделяется такое количество С02, которое было потреблено из атмосферы растением за весь период его жизни.

Относительно выбросов С02 рапсовое масло более экологично, чем РМЭ.

Контрольные вопросы

  • 1. Какие виды альтернативных топлив вы знаете?
  • 2. Расскажите о составе и свойствах сжиженного нефтяного газа.
  • 3. Расскажите о составе и свойствах сжатого газа.
  • 4. Что такое газоконденсатное топливо?
  • 5. Что такое метанол и этанол?
  • 6. Каковы перспективы использования водорода в качестве топлива?
  • 7. Приведите примеры биологического топлива.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>