Сгъстен природен газ. Сгъстен природен газ (CNG)
Природният газ се състои основно от метан (поне 90%) с малки примеси на етан (до 6%), пропан (до 1,7%) и бутан (до 1%).
Газът метан е безцветен и без мирис, слабо разтворим във вода, по-лек от въздуха. Отнася се за наситени въглеводороди, чиито молекули се състоят само от въглерод и водород. Високото съдържание на водород осигурява по-пълно изгаряне на горивото в цилиндрите на двигателя в сравнение с бензина и втечнения нефтен газ, така че метанът е ценно гориво за автомобили с добри антидетонационни характеристики.
Характеристики на метан.
Молекулна формула – CH 4
Моларна маса, kg/mol – 16.03
Плътност при температура 15°C и налягане 0,1 MPa:
— в газообразно състояние, kg/m 3 – 0,717
— в течно състояние, kg/l – 0,42
Въглеродно число – 2.96
Точка на кипене, °C – -161.7
Температура на самозапалване (пламване), °C – 590
Долна калоричност:
— в газообразно състояние, kJ/m3 – 33800
— в течно състояние, kJ/l – 20900
Относителна плътност (въздух) – 0,554
Корозивна активност – няма
Токсичност – нетоксичен
Температура на горене, °C – 2030
За справка . Топлина на изгаряне.
Топлина на изгаряне– количеството топлина, отделена при пълното изгаряне на 1 m 3 газ, с атмосферно наляганеи температура 20°C.
Има по-висока и по-ниска калоричност на газа. При определяне на по-високата калоричност се взема предвид цялата топлина, отделена при горенето и отнета от продуктите на горенето чрез охлаждането им до началната температура. На практика получената водна пара не кондензира и отнема част от топлината, изразходвана за нагряване на 1 kg вода от 0 до 100 ° C, което е равно на 418,6 kJ.
По време на горенето топлината се изразходва за изпаряване на влагата, съдържаща се в горивото и получена от изгарянето на водород. Следователно за характеризиране на газовите горива на практика се използва по-ниската калоричност на газа, която е стандартна стойност.
Природен газ преди употреба като моторно горивопреминава предварително обучение, за да се гарантира, че параметрите му съответстват на работата на двигателя (отстраняване на примеси) и условията за съхранение на автомобила.
Тъй като природен газсе втечнява при температура -161,7°C, а в нормални условиятова е невъзможно да се направи, при автомобили се съхранява в бутилки в компресирано състояние до 20 MPa (200 kg/cm2).
Сгъстените газове се характеризират с това, че при температура 20°C и високо налягане (20 MPa) остават в газообразно състояние.
Компресиран природен газ (компресиран природен газ).
По физико-химични показатели и съдържание на примеси природният горивен газ трябва да отговаря на ГОСТ 27577-2000 „Сгъстен природен горивен газ за двигатели с вътрешно горене“.
По физични и химични показатели газът съгласно този GOST трябва да отговаря на изискванията и стандартите, дадени в таблица 1.
Маса 1.
| Не не. | Индикатори | Значение |
| 1 | 2 | 3 |
| 1. | Долна обемна топлина на изгаряне, kJ/m 3, не по-малко | 31800 |
| 2. | Относителна плътност спрямо въздуха | 0,55-0,70 |
| 3. | Очаквано октаново число (по моторния метод), не по-малко | 105 |
| 4. | Концентрация на сероводород, g/m 3, не повече | 0,02 |
| 5. | Концентрация на меркаптанова сяра, g/m 3, не повече | 0,036 |
| 6. | Маса на механични примеси в 1 m 3, mg, не повече | 1,0 |
| 7. | Обща обемна част на незапалими компоненти,%, не повече | 7,0 |
| 8. | Обемна част на кислорода,%, не повече | 1,0 |
| 9. | Концентрация на водна пара, mg/m 3, не повече | 9,0 |
Недостатъци и предимства на използването на компресиран природен газ в сравнение с бензина.
1. Недостатъци.
1.1. Поддържането на газ под високо налягане изисква използването на високоякостни цилиндри, които имат значително тегло и са изработени от висококачествена стомана. Теглото на един цилиндър с вместимост 50 литра с 10 m 3 газ е около 70 kg.Инсталирането на газови бутилки на автомобил води до намаляване на товароносимостта на автомобила с 10-12%, а също така намалява и обхватът на автомобила.
Бутилките за CNG са съдове под високо налягане; за бутилките от легирана стомана периодът на изпитване се определя веднъж на 5 години, а за бутилките от въглеродна стомана - веднъж на 3 години.
1.2. Тъй като топлината на изгаряне на сместа газ-въздух на метан е по-малка от топлината на изгаряне на сместа бензин-въздух (3,22 MJ/m 3 за метан с въздух и 3,55 MJ/m 3 за бензин с въздух), и поради до по-ниското съотношение на пълнене на цилиндрите, мощността на двигателя при преминаване към сгъстен газ се намалява с 18-20%.
1.3. Когато използвате газово гориво, стартирането на двигателя е трудно зимно времепри температури под 15°C. Причината е по-висока температура на възпламеняване на газовъздушната смес и по-ниска скорост на разпространение на пламъка.
1.4. За извършване на поддръжка и ремонт на автомобили с газови бутилки е необходим по-висококвалифициран обслужващ персонал. В сравнение с обслужването на бензинови и дизелови двигатели, трудоемкостта на поддръжката и ремонта на газовото оборудване се увеличава с 13-15%, а разходите с 4-6%.
1.5. Работата на двигатели със сгъстен газ е придружена от влошаване на сцеплението, динамичните и експлоатационните характеристики на превозните средства: времето за ускорение се увеличава с 25-30%; Максималната скорост се намалява с 5-7%.
2. Ползи.
2.1. Газовото гориво изгаря по-пълно в цилиндрите на двигателя поради по-широките граници на запалимост на газа в сравнение с бензина. Ако границите на възпламеняване на бензин, смесен с въздух, са съответно 6,0 и 1,5%, тогава границите на възпламеняване на сгъстен газ, смесен с въздух, са при горната граница 15% и при долната граница 5%. Това дава възможност за обедняване на горимата смес до α=1,2-1,3 при режими на работа на двигателя.
В резултат на това значително се намалява токсичността на отработените газове (по отношение на съдържанието на въглеродни оксиди - 2-3 пъти, по отношение на съдържанието на азотни оксиди - с 1,2-2,0 пъти, по отношение на съдържанието на въглеводороди - с 1,1-1,4 пъти).
2.2. Сгъстеният газ не разрежда маслото в картера на двигателя, не отмива маслото от стените на цилиндъра и по този начин не влошава условията на смазване. Поради това износването на частите на двигателите, работещи с газ, е по-ниско от това на бензиновите двигатели. В резултат на това моторният живот на двигателите се увеличава с 1,3-1,5 пъти. Срокът на експлоатация на маслото също се увеличава с 1,5-2 пъти, а разходите му намаляват с 25-35 процента.
2.3. Цените на сгъстения газ са по-ниски от тези на бензина: Има икономии в разходите за гориво въпреки загубата на мощност на двигателя и намаляването на товароносимостта на автомобила.
Autotrans-consultant.ru.
КОМПРЕСИЯ НА ГАЗ
КОМПРЕСИЯ НА ГАЗ, намаляване на обема на газа, постигнато чрез прилагане към него външен натиск. Някои газове, включително въглероден диоксид, могат да бъдат превърнати в течност чрез компресия при стайна температура. Други газове трябва да бъдат предварително охладени, преди да могат да бъдат втечнени под налягане. Най-високата температура, при която газът може да се превърне в течност чрез прилагане на налягане, се нарича критична температура.
.
Вижте какво е „КОМПРЕСИЯ НА ГАЗ“ в други речници:
КОМПРЕСИРАНЕ, намаляване на обема на дадено вещество чрез натискането му в малко пространство (например при компресиране на газ) или ограничаване на разширяването на нагрято вещество (както при готвене в тенджера под налягане). Този процес… … Научно-технически енциклопедичен речник
Компресия, компресия (от латински compressio): Wiktionary има статия „компресия“ ... Wikipedia
- (a. охлаждане на газ; n. Gasabkuhlung; Gaskuhlung; f. refroidissement du gaz; i. refrigeracion de gas, enfriamiento de gas) намаляване на температурата на изпомпвания газ в пунктовете за събиране на газ и компресорните станции на главните газопроводи,... ... Геоложка енциклопедия
- (компресионен удар), тънка преходна област, разпространяваща се със свръхзвукова скорост, в която настъпва рязко увеличение на плътността, налягането и скоростта. У.В. възникват при експлозии, детонации, при свръхзвукови движения на тела, при... ... Физическа енциклопедия
Топлинни процеси Статията е част от едноименната ... Wikipedia
Преминаване във va от газообразно състояние в течно състояние. S. g. е възможно само при temp pax по-ниска от критичната температура. В индустрията S. g. с критични. темп рояк по-висок темп заобикаляща среда(почти над 50 °C) се извършва чрез компресиране на газ в... ... Голям енциклопедичен политехнически речник
Природен газ- (Природен газ) Природният газ е един от най-разпространените енергийни носители. Определение и употреба на газ, физически и Химични свойстваприроден газ Съдържание >>>>>>>>>>>>>>> … Енциклопедия на инвеститора
И; и. [от лат. compressio компресия] 1. Техн. Компресия на въздух, газ или горима смес под налягане в цилиндъра на двигателя. 2. Намаляване на обема на написаното, без да се нарушава съдържанието му. Извършете необходимото компресиране на текста на статията. * * *… … енциклопедичен речник
- (лат. compressio компресия) компресия на газ в цилиндър на двигателя, въздух в компресор. Нов речник на чуждите думи. от EdwART, 2009. компресия [лат. compressio] – компресия; компресия на газ в цилиндъра на двигателя. Голям речник на чуждите думи.... ... Речник на чуждите думи на руския език
ГОСТ 28567-90 Компресори. Термини и дефиниции- Терминология GOST 28567 90: Компресори. Термини и определения оригинален документ: Hubkolbenverdichter oder Membranverdichter, Lage der Zylinder oder Membran rechtwinklig zueinander (Winkelbauart) 68 Дефиниции на термина от различни документи: ... ... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация
Книги
- , Романенко Светлана Валентиновна. Публикацията съдържа материал основен курслекции по дисциплината Съпротивление на материалите, изнесени в продължение на два семестъра в Руския държавен университет за нефт и газ (NRU) на името на. И. М. Губкина. Разглеждан...
- Якост на материалите. Учебник, С. В. Романенко. Публикацията представя материал от основен курс от лекции по дисциплината „Съпротивление на материалите“, изнасян в продължение на два семестъра в Руския държавен университет за нефт и газ (НРУ) им. И. М. Губкина. Разглеждан...
ДА СЕкатегория:
Автомобилни експлоатационни материали
Приложение на компресиран природен газ
Природният газ се състои главно от метан и малко количество други газообразни компоненти. Съставът на природния газ се различава в зависимост от неговото находище и може да се характеризира със следните средни стойности: метан 85...99, етан 1...8, пропан и бутан 0,5...3, пентан до 0,5... 2, азот 0,5...0,7, въглероден диоксид до 1,8% об.
Топлината на изгаряне на природните газове от отделни находища може да достигне до 47 MJ/m3, но средно е 33...36 MJ/m3. Тази стойност е почти 1000 пъти по-малка от тази на течното нефтено гориво, което е основният недостатък на природния газ като моторно гориво. Следователно, за да се осигурят приемливи експлоатационни характеристики на автомобила, особено пробегът при работа с природен газ, е необходимо специално обучение: компресиране до налягане от 20 MPa или повече, последвано от съхранение в превозно средство в цилиндри под високо налягане или втечняване чрез дълбоко охлаждане до -162 °C със съхранение в специални криогенни (топлоизолирани) контейнери. Поради по-голямата си простота природният газ се използва най-широко в компресирана форма.
Природният газ, използван в компресирана форма като моторно гориво, е обект на следните специфични изисквания: липса на прах и остатъци от течност, както и минимална влажност. Последното изискване е свързано с елиминирането на възможността от запушване на каналите на горивната система, причинено от замръзване и утаяване на хидрати поради дроселиране и понижаване на температурата на газа при зареждане на автомобила. За да се гарантира, че тези изисквания са изпълнени, природният газ се пречиства с помощта на оборудване за филтриране, разделяне и изсушаване, инсталирано на бензиностанциите.
В съответствие с TU 51-166-83 „Сгъстен запалим природен газ, гориво за превозни средства с газови бутилки“ два вида LNG са предназначени за зареждане на превозни средства с газ (Таблица 7). Тяхната разлика е различното съдържание на метан и азот. Съдържанието на LNG е ограничено до следните продукти (g/m3, не повече): сероводород - 0,02; меркаптанова сяра - 0,016; механични примеси - 0,001; влага - 0,009. Масовата част на сероводорода и меркаптанова сяра в LNG не трябва да надвишава 0,1%.
Понастоящем най-голямо разпространениеИзползването на природен газ в компресирана форма в превозни средства с двигатели с външно смесване и принудително (искрово) запалване набра скорост. Обикновено автомобил с карбураторен двигател е допълнително оборудван с цилиндри за съхранение на природен газ под високо налягане, газови редуктори, електромагнитни клапани и други газови фитинги, които позволяват на двигателя да работи на газ. Универсалността на захранването за такова превозно средство (бензин или природен газ) също е негов недостатък, тъй като не позволява пълно използване на високата детонационна устойчивост на природния газ.
Опитът в експлоатацията на битови газови превозни средства, работещи с LNG, разкри редица положителни страни, подобно на предимствата при работа на LNG. При използване на LNG като моторно гориво експлоатационният живот на двигателя се увеличава с 35...40%, експлоатационният живот на запалителните свещи с 30...40%, а разходът на двигателно масло се намалява поради увеличаване на честотата (продължителност) на измененията му с 2...3 пъти. В същото време преминаването на бензинови автомобили към компресиран природен газ води до влошаване на редица техни експлоатационни показатели. Мощността на двигателя се намалява с 18...20%, което води до спад максимална скоростс 5...6%, увеличаване на времето за ускорение с 24...30% и намаляване на максималните ъгли на преодоляване на изкачвания. Поради голямата маса на бутилките за съхранение на газ под високо налягане, товароносимостта на автомобила е намалена с 9...14%. Пробегът при едно зареждане с газ не надвишава 200…280 км.
Поради наличието на допълнителна горивна система, трудоемкостта на поддръжката и ремонта на газово превозно средство се увеличава със 7...8%.
Когато природният газ се използва като моторно гориво, неговите изходни свойства са лоши. Максималната температура на студен старт за двигател (без допълнителен нагревател) на природен газ е с 3...8 °C по-висока от тази на LPG и с 10...12 °C по-висока от тази на бензин. Обяснена е трудността при стартиране висока температуразапалване на метан, както и факта, че по време на процеса на запалване, след няколко светкавици, върху свещите се отлага вода, преодолявайки искрова междина.
Важно предимство на газовите горива в сравнение с нефтените са техните по-добри екологични свойства, свързани преди всичко с намаляването на емисиите на вредни вещества от отработените газове на двигателя. Както е известно, такива вещества са въглероден оксид CO, азотни оксиди NO.t, общи въглеводороди CH и, в случай на използване на оловен бензин, оловни съединения. Използването на газови горива, характеризиращи се с висока устойчивост на детонация, елиминира необходимостта от използване на токсичен антидетонатор на ТЕЦ и следователно е ефективен факторнамаляване на замърсяването на околната среда със силно токсични оловни съединения. Промяната в съдържанието на въглероден оксид, когато двигателят работи на газ и бензин, в зависимост от състава на сместа гориво-въздух, е приблизително еднаква. Въпреки това, като се има предвид възможността газов двигател да работи с по-бедни смеси, неговата оптимална настройка осигурява по-ниски концентрации на CO. Нивата на CH емисиите също са приблизително еднакви, но техният състав е коренно различен. Вредното въздействие на въглеводородите, образувани в продуктите на изгаряне на петролните горива, се свързва главно с образуването на смог. При работа с природен газ въглеводородната част на отработените газове се състои главно от метан, който е силно устойчив на образуването на смог.
Азотните оксиди са най-токсичните компоненти на отработените газове. Максималното им съдържание за газов двигател е приблизително 2 пъти по-малко, отколкото за бензинов двигател. В допълнение, той може да бъде намален допълнително 2…3 пъти чрез регулиране на състава на горивната смес.
Въз основа на разгледаните фактори използването на газови превозни средства, задвижвани с втечнен природен газ, е най-рационално във вътрешноградския товарен транспорт за обслужване на търговия, битови предприятия и др. Използването на природен газ е обещаващо и в градските пътнически превозни средства поради намаляването на това случай на вредни емисии, които замърсяват атмосферата. За тази цел страната ни започна производството на газови автобуси ЛАЗ-695НГ и газова модификация на лекия таксиметров автомобил ГАЗ-24-27.
Най-популярното превозно средство, работещо със сгъстен природен газ, е камионът ZIL-1E8A. Основните елементи на универсалната система за захранване на този автомобил, която осигурява работа на газ и бензин, се използват във всички останали модели автомобили на газ. Газоснабдителната система на автомобила EIL-138A (фиг. 23) включва осем цилиндъра от въглеродна стомана с обем от 50 литра всеки, проектирани за работно налягане от 20 MPa. Цилиндрите са свързани с тръби за високо налягане и разделени на две секции с отделни спирателни вентили 12. Цилиндрите се пълнят с газ с помощта на вентил. Преди да се подаде към двигателя, газът преминава през топлообменник, в който се нагрява от горещите изгорели газове на двигателя. За намаляване на налягането на газа се използва редуктор за високо налягане (намалява налягането до 1,2 MPa) и ниско налягане 5. За наблюдение на работата на енергийната система се използват два манометъра, разположени в кабината на водача.
Ориз. 1. Схематична диаграма на горивната система на автомобила ZIL-1E8A
Ориз. 2. Схема на газодизеловата горивна система на автомобил KamAZ: 1 - двигател; 2- инжекционна помпа; 3-газ дозатор; 4 - електромагнитен клапан с филтър; 5-редуктор за високо налягане; 6 - газов нагревател; 7- клапани; 8 - манометър; 9 - редуктор за ниско налягане; 10- цилиндър; 11- смесител; 12 - педал за гориво
Системата за резервно захранване с бензин включва стандартен резервоар за газ, електромагнитен вентил-филтър, бензинова помпа и карбуратор-смесител. Преходът от един вид гориво към друг се извършва с помощта на електромагнитни клапани.
Общият капацитет на бутилките е 400 литра, което ви позволява да заредите 80 m3 газ с газова бутилкова инсталация с тегло около 800 kg.
Трудността при използването на газови горива в дизелови двигатели се дължи на тяхната слаба запалимост, ниско цетаново число и висока температура на запалване. Следователно, за да се организира работата на дизелов двигател на природен газ, се използва газ-дизелов процес, който се състои в подаване на доза пилотно дизелово гориво към цилиндрите, осигурявайки запалване на сместа газ-въздух.
Газо-дизеловият процес се използва в редица газови модификации на автомобили от семейството КамАЗ, както и дизелови автобуси. Газо-дизеловата захранваща система на автомобилите KamAZ включва 8...10 газови бутилки с високо налягане. Сгъстеният газ от цилиндрите влиза в нагревателя 6, където се нагрява с помощта на топлината на охлаждащата течност. В редуктора налягането на газа се намалява до 0,95... 1,1 MPa. След това през електромагнитен вентил-филтър постъпва в двустепенен редуктор с ниско налягане и след това през газов дозатор в смесител, където се смесва с въздуха. Газово-въздушната смес се подава към цилиндрите на двигателя, където в края на такта на компресия се впръсква пилотна доза дизелово гориво през конвенционална дюза.
Задвижването на лоста за управление на регулатора на горивната помпа за високо налягане (HPF) е свързано чрез прът към задвижването на дозиращия дроселов клапан. С помощта на специален механизъм се осигурява постоянството на пилотната доза дизелово гориво в режим на работа на газ-дизелов двигател, независимо от положението на педала за гориво. Стартирането на газ-дизелов двигател и работата на празен ход става само на дизелово гориво. В други режими увеличаването на мощността на двигателя се постига чрез увеличаване на подаването на газово гориво. Количеството доставка на пилотната доза е 15...20% от общия разход на гориво.
Автомобилите се зареждат с природен газ в стационарни автомобилни бензиностанции (CNG бензиностанции) или с помощта на мобилни газови камиони (PAGZ). Типична бензиностанция за CNG осигурява 500 презареждания на ден. Технологичната му схема се състои от пет основни функционални блока: сепаратори, компресори, сушилни, газови акумулатори и дозатори. Бензиностанция CNG е сложна структура, включваща производствено-технологична сграда с газоразпределителна и контролна зала, пълначна площадка с паркинг боксове и външни комуникации (връзка към газопреносната мрежа, водопровод, електропровод и др.). Газът, идващ от външната мрежа, се разделя, след това се компресира от компресори до 25 MPa и се подава към сушилния блок. Сухият газ се изпраща за съхранение в акумулатори, откъдето се доставя за зареждане на автомобили чрез бензиностанции.
Ориз. 3. Технологична схема на стационарна бензиностанция за CNG
Броят на помпите за зареждане на бензиностанция за CNG е 8, като времето за зареждане с всички операции е: за камион 10...12 минути, за лек автомобил - 6...8 минути.
За зареждане на превозни средства на автомобилни транспортни предприятия, отдалечени от бензиностанции за CNG, се използват мобилни камиони за зареждане с газ (PAGZ). На ПАГЗ е монтирана газова бутилкова инсталация, оборудвана с агрегати за зареждане на цистерната с газ и разпределяне на газ към автомобили. Инсталацията за газови бутилки обикновено включва три секции газови бутилки с обем от 400 fl всяка с налягане от 32 MPa за поетапно зареждане на превозни средства с помощта на некомпресорен метод. Зареждането с гориво се извършва с помощта на две разпределителни устройства.
Химичен състав на газа. Приложение
Основната част от природния газ е метанът (CH4) – до 98%. Природният газ може да съдържа и по-тежки въглеводороди - хомолози на метана:
етан (C 2 H 6),
пропан (C3H8),
бутан (C 4 H 10),
както и други невъглеводородни вещества:
водород (H2),
сероводород (H 2 S),
въглероден диоксид (CO 2),
хелий (He).
Чистият природен газ е без цвят и мирис. За да може да се открие теч по миризма, към газа се добавя малко количество вещества, които имат силна неприятна миризма (така наречените одоранти). Етилмеркаптанът най-често се използва като одорант.
Въглеводородните фракции са ценни суровини за химическата и нефтохимическата промишленост. Те се използват широко за производство на ацетилен. Пиролизата на етан произвежда етилен, важен продукт за органичния синтез. При окисляване на пропан-бутановата фракция се образуват ацеталдехид, формалдехид, оцетна киселина, ацетон и други продукти. Изобутанът се използва за производството на високооктанови компоненти на моторните горива, както и изобутиленът, суровина за производството на синтетичен каучук. Дехидрогенирането на изопентан произвежда изопрен, важен продукт в производството на синтетичен каучук.
Сгъстен природен газ– компресиран природен газ, използван като моторно гориво вместо бензин, дизелово гориво и пропан.
Природният газ, както всеки друг газ, може да бъде компресиран с помощта на компресор. В същото време обемът, който заема, е значително намален. Природният газ традиционно се компресира до налягане от 200–250 бара, което води до намаляване на обема от 200–250 пъти. Газът се компресира за транспортиране през газопроводи, за да се поддържа правилното налягане във формацията (налягане в резервоара) по време на инжектиране под земята, а производството на компресиран природен газ е междинна стъпка в производството на втечнен природен газ. Компресираният природен газ е по-евтин от традиционното гориво и парниковият ефект, причинен от продуктите на изгарянето му, е по-малък в сравнение с конвенционалните горива, така че е по-безопасен за околната среда. Съхраняването и транспортирането на компресиран природен газ се извършва в специални газови резервоари. Към компресирания природен газ се добавя и биогаз, което намалява въглеродните емисии в атмосферата.
Сгъстеният природен газ като гориво има редица предимства:
· Метанът (основният компонент на природния газ) е по-лек от въздуха и при авариен разлив бързо се изпарява, за разлика от по-тежкия пропан, който се натрупва в естествени и изкуствени падини и създава опасност от експлозия.
· Нетоксичен в малки концентрации;
· Не предизвиква корозия на металите.
· Сгъстеният природен газ е по-евтин от всички петролни горива, включително дизела, но ги превъзхожда по съдържание на калории.
· Ниската точка на кипене осигурява пълно изпаряване на природния газ при най-ниските температури на околната среда.
· Природният газ изгаря почти напълно и не оставя сажди, което влошава околната среда и намалява ефективността. Отработените димни газове не съдържат серни примеси и не разрушават метала на комина.
· Оперативните разходи за обслужване на газови котли също са по-ниски от традиционните.
Друга особеност на компресирания природен газ е, че котлите, работещи на природен газ, имат по-висок КПД - до 94% и не изискват разход на гориво за подгряване през зимата (както котлите на мазут и пропан-бутан).
Природният газ, охладен след пречистване от примеси до температура на кондензация (–161,5 0 C), се превръща в течност, т.нар. втечнен природен газ. Втечненият газ е безцветна течност без мирис, чиято плътност е половината от тази на водата. 75-99% се състои от метан. Точка на кипене –158…–163 0 С. В течно състояние не е запалим, нетоксичен, неагресивен. За употреба се изпарява до първоначалното си състояние. При изгарянето на парите се образуват въглероден диоксид и водни пари. Обемът на газа при втечняването се намалява 600 пъти, което е едно от основните предимства на тази технология. Процесът на втечняване протича на етапи, на всеки от които газът се компресира 5-12 пъти, след което се охлажда и се прехвърля към следващия етап. Самото втечняване става по време на охлаждане след последния етап на компресия. Следователно процесът на втечняване изисква значителен разход на енергия - до 25% от количеството, което се съдържа в втечнения газ. Втечненият газ се произвежда в така наречените инсталации за втечняване (заводи), след което може да се транспортира в специални криогенни контейнери – морски танкери или цистерни за сухопътен транспорт. Това дава възможност да се доставя газ до райони, които са далеч от главните газопроводи, традиционно използвани за транспортиране на конвенционален природен газ. Природният газ в втечнена форма се съхранява дълго време, което дава възможност за създаване на резерви. Преди доставка директно до потребителя, втечненият газ се връща в първоначалното си газообразно състояние на регазификационни терминали. Първите опити за втечняване на природен газ за промишлени цели датират от началото на 20 век. През 1917 г. първият втечнен газ, но развитието на тръбопроводните системи за доставка забави подобряването на тази технология за дълго време. През 1941 г. е направен следващият опит за производство на LNG, но производството достига индустриален мащаб едва в средата на 60-те години. В Русия строителството на първия завод за втечнен природен газ започна през 2006 г. като част от проекта Сахалин-2. Тържественото откриване на завода се състоя през зимата на 2009 г.
Шистов газ– природен газ, произведен от шисти, състоящ се предимно от метан. Първият промишлен газов кладенец в шистови образувания е пробит в Съединените щати през 1821 г. Мащабното промишлено производство на шистов газ е започнато от Devon Energy в Съединените щати в началото на 2000 г. в находището Barnett Shale, което пробива първия хоризонтален кладенец в тази област през 2002 г. Благодарение на рязкото увеличение на производството, наречено „газова революция“, през 2009 г. Съединените щати станаха световен лидер в производството на газ (745,3 милиарда m3), като повече от 40% идват от неконвенционални източници (метан от въглищни находища и шистов газ). ).
Световните ресурси на шистов газ възлизат на 200 трилиона м3. През януари 2011 г. икономистът А.Д. Khaitun пише за възможността шистовият газ „да повтори съдбата на метана от въглищни находища, със значителен спад в ръста на производството по време на дългосрочна експлоатация на полетата, или съдбата на биогоривата, по-голямата част от световното производство на които идва от Америка, и сега намалява."
Запаси и ресурси на газ
Световните геоложки запаси от запалими газове на континентите, в шелфовите зони и плитките морета, според прогнозните оценки, достигат 10 15 m 3, което е еквивалентно на 10 12 тона нефт.
Повечето големи депозитив СССР имаше: Уренгойское (4 трилиона m 3) и Заполярное (1,5 трилиона m 3), Вуктилское (452 милиарда m 3), Оренбургское (650 милиарда m 3), Ставропол (220 милиарда m 3), Газли ( 445 милиарда m 3 m 3) в Централна Азия; Shebslinskoye (390 милиарда m3) в Украйна.
На полуостров Ямал и в прилежащите акватории са открити 11 газови и 15 нефтени и газови кондензатни находища, чиито проучени и предварително оценени (ABC 1 + C 2) газови запаси възлизат на около 16 трилиона m 3, обещаващите и прогнозните (C 3 - D 3) газови ресурси са около 22 трилиона m3. Най-значимото находище на Ямал по отношение на газовите запаси е Бованенковское - 4,9 трилиона м 3 (ABC 1 + C 2), което ще започне да се разработва през 2012 г., а газът ще потече в новия газопровод Бованенково-Ухта. Първоначалните запаси на находищата Харасавейское, Крузенщернское и Южнотамбейское са около 3,3 трилиона м3 газ.
Източен СибирИ Далеч на изтоксъставляват около 60% от територията Руска федерация. Първоначалните общи газови ресурси на сушата в източната част на Русия са 52,4 трилиона м3, в морето - 14,9 трилиона м3.
В Руската федерация добивът на газ само от АО "Газпром" през 2011 г. възлиза на 513,2 милиарда m 3 . В същото време увеличението на запасите от категория C 1 достигна рекордно ниво - 686,4 милиарда m 3, кондензат - 38,6 милиона тона.През 2012 г. се планира да бъдат произведени 528,6 милиарда m 3 газ и 12,8 милиона тона газов кондензат.
Кондензат
Кондензат– течен продукт от отделяне на природни газове. Представен е главно от течни при нормални условия въглеводороди - пентан и по-тежки въглеводороди от алканов, цикланов и аренов състав. Плътността обикновено не надвишава 0,785 g/cm3, въпреки че са известни разлики с плътности до 0,82 g/cm3. Крайната точка на кипене е от 200 до 350 0 С.
Разграничете суровкондензат, получен по време на разделянето, и стабилен, получен чрез дълбока дегазация на суров кондензат. Количеството кондензат в газовете от резервоара се изразява или като съотношение на неговия обем към обема на отделения газ (cm 3 /m 3) и се нарича кондензатен фактор. Количеството кондензат на 1 m3 отделен (свободен) газ достига 700 cm3. В зависимост от стойността на коефициента на кондензат, газовете са „сухи“ (по-малко от 10 cm 3 / m 3), „бедни“ (10-30 cm 3 / m 3) и „мазнини“ (30-90 cm 3 / m 3 3). Газове, характеризиращи се със стойност на газовия фактор над 90 cm 3 /m 3, се наричат газов кондензат. В нефтеното и газовото кондензатно поле Вуктил коефициентът на кондензат е 488-538 cm 3 / m 3, природните газове на находищата Западен Сибир, като правило, „сухи“.
Една от многото причини за бавната газификация на транспорта е, че гамата от гориво за газови двигатели е доста обширна:
- втечнен нефтен газ (LPG);
- компресиран (сгъстен) природен газ (СПГ);
- втечнен природен газ (LNG).
Основните предимства на горивото за газови двигатели са неговата цена, цена и отново цена. Засега тези предимства надделяват над многобройните и разнообразни недостатъци.
Втечнен нефтен газ (LPG)
Този газ е смес от пропан C3H8 и бутан C4H10, извлечени от свързани петролни газове, от кондензатни фракции на природен газ, от газове от нефт и процеси на стабилизиране на кондензат, от рафинирани газове, получени от нефтопреработвателни инсталации. В допълнение към пропан и бутан, петролният газ съдържа около 6% от теглото на други въглеводороди - етан, етилен, пропилен, бутилен и техните изомери, тоест съставът на LPG е разнороден и непостоянен. За да се контролират течовете, в LPG се въвеждат неприятни миризми – меркаптани. Меркаптаните лесно се разпознават с носа ви, когато на улицата минава газова бутилка ГАЗела.
Основното предимство на пропана и бутана е тяхната висока критична температура. Критична е температурата, при която плътността на течността и нейната наситена парастават равни и интерфейсът между тях изчезва.
Пропанът има критична температура от 96,8 °C, бутанът има критична температура от 152,0 °C, което улеснява втечняването на тези газове и съхраняването им в течно състояние при относително ниско налягане до 1,6 MPa. Това също означава, че съдът за съхранение на пропан-бутан ще бъде относително лек, а газът може да се съхранява във втечнено състояние за неопределено дълго време, при условие че съдът е напълно запечатан. Цилиндърът за пропан-бутан обаче е съд под налягане и не може да му се даде някаква форма, като например резервоар за газ. Това обстоятелство поражда проблеми с поставянето на газовата бутилка на автомобила.
За зареждане на превозни средства се използват две марки LPG: летни и зимни. Летният клас или автомобилният пропан-бутан (PBA) съдържа 50±10% пропан от теглото. Зимният, или автомобилният пропан (PA), съдържа 85±10% пропан от теглото. По този начин, чрез регулиране на съдържанието на лек пропан, те осигуряват целогодишна работа на превозните средства с газови бутилки.
Използването на LPG е ограничено до бензинови двигатели, т.е. двигатели с ниско съотношение на компресия и искрово запалване. Това са леки автомобили, леки и средно тежки камиони и електроцентрали. Потреблението на пропан-бутан е с 10–15% по-високо от това на бензина поради по-ниската обемна калоричност: 1 литър бензин ще бъде еквивалентен на 1,1–1,15 m 3 пропан-бутан, а в реални условия поради спад на мощността на двигателя – 1,15–1,3 m 3 ОНД. При ниски температури двигателят се стартира на бензин, след загряване водачът може да превключи на газ директно от кабината. Можете да превключвате от един вид гориво на друг в движение.
Пропан-бутанът е 1,5–2 пъти по-тежък от въздуха и при изтичане се натрупва близо до земята, създавайки експлозивна и вредна атмосфера. Ето защо колите с газови бутилки се съхраняват на открити паркинги, а ремонтните зони са оборудвани с добра вентилация. Продължителното вдишване на пропан-бутан е не само неприятно поради меркаптаните, но води и до влошаване на здравето, включително отравяне.
Октановото число на LPG е около 105, като се твърди, че детонация не се получава при нито един режим на работа на двигателя. Това твърдение не трябва да служи като причина за самодоволство; с известен любознателен ум може да се постигне детонация.
Като се вземат предвид разходите за оборудване на газово оборудване, неговото тегло и по-малък обхват на една бензиностанция, прехвърлянето на автомобил на LPG остава печелившо поради цената. Локомотивът за популяризиране на ОНД сред масите беше и остава леките автомобили и лекотоварните автомобили. Втечнените нефтени газове се произвеждат от същите компании като страничен продукт от производството на течно гориво, което се отразява на броя на бензиностанциите - компаниите се интересуват от продажба на собствения си продукт.
Що се отнася до дизеловите двигатели, пропан-бутанът няма перспективи тук поради нестабилност на горенето при високо съотношение на компресия. Това е основната причина, поради която CIS не се вкорени на дизеловите двигатели. Но потенциалът на ОНД все още не е напълно разкрит.
Обща информация за метана
Под природни газове се разбира CH4 метан, най-простият въглеводород, без цвят и мирис. Метанът е третият най-разпространен газ във Вселената след водорода и хелия. За произхода на находищата на природен газ в земната кораНяма окончателно становище, както и за произхода на петрола.
Природният газ съдържа от 70 до 98% метан, останалата част идва от по-тежки въглеводороди: етан, пропан и бутан, както и невъглеводороди: вода, сероводород, въглероден диоксид, азот, хелий и други инертни газове. Преди да бъде доставен в газопреносната система (GTS), природният газ трябва да бъде пречистен и изсушен, като се отстранят водата, сероводородът и се отделят тежките въглеводороди и други примеси. В тръбопровода водните пари могат да кондензират или да образуват кристални съединения с газ - хидрати - и да се натрупват върху завоите на тръбопровода, което затруднява движението на газа. Сероводородът причинява тежка корозия на газовото оборудване. В зависимост от състава на природния газ се използват различни технологии за изсушаване и разделяне на газовете. Така остава чист метан с незначителни примеси. Метанът се доставя на потребителите чрез газотранспортната система. Ако вашият дом е свързан към газоразпределителна система, тогава в кухненската горелка гори метан. Същият метан, след компресиране или втечняване, се използва за пълнене на газово оборудване.
Метанът е газ без мирис и характерен аромат („Ако усетите газ, обадете се на 09“) той се дава от меркаптани, които се инжектират в газа преди да бъдат изпомпвани в GTS (16 g на 1000 m 3). Този метод е изобретен за откриване на течове от хидротехнически съоръжения, чиято дължина е хиляди километри. Когато възникне теч, миризмата на меркаптан привлича гарвани, които лесно могат да бъдат забелязани по време на прелитане на тръбопровода с хеликоптер.
Метанът е 1,6 пъти по-лек от въздуха и се изпарява моментално, ако изтече. Метанът е експлозивен при концентрации във въздуха от 4,4 до 17%. Най-експлозивната концентрация е 9,5%. Лесно е да се определи наличието на метан във въздуха чрез аромати на меркаптан. На места, където метанът се образува естествено, където е невъзможно да се открие по миризмата, например в мини, се използват газови анализатори. Първите анализатори на рудничен газ са канарчета. Оборудването за пропан-бутан се съхранява на открити паркинги, а затворените ремонтни зони са оборудвани с принудителна смукателна вентилация. Електроцентрали с различен капацитет, свързани директно към тръбата, работят на основен газ без никаква подготовка.
Сгъстен природен газ (СПГ)
Критичната температура на метана е –82,3 °C, а втечняването му е много скъпо, поради което метанът като гориво за газови двигатели се използва главно в компресирана форма, докато обемът на газа се намалява 200–250 пъти. Газопроводът е свързан към автомобилна газова компресорна станция (CNG бензиностанция) и газът се компресира на място. Те компресират или по-скоро нагнетяват основния газ с компресор до 20 MPa и го изсушават. В станцията CNG се съхранява в малък съд под високо налягане, от който газът се изпомпва в бутилките на превозното средство. Що се отнася до транспортирането на готов СПГ, за това се използват специални газовози, които представляват батерия от малки по обем бутилки в сравнение с резервоар за втечнени газове, тоест транспортирането на готов СПГ е скъпо и специфично задача. Необходимо е захранването на магистрален газ към бензиностанцията, което донякъде усложнява разширяването на мрежата от бензиностанции. Днес в 58 региона на Руската федерация има 246 автомобилни газови компресорни станции (CNG бензиностанции), които зареждат превозни средства с CNG. Безспорен лидер на националния пазар на газови двигатели е Газпром - притежава 210 бензиностанции за CNG. Повече от 10 години Газпром популяризира моторното гориво природен газ в Русия - има бензиностанции за CNG в 70% от регионите, но не във всички, 246 бензиностанции за CNG са 1% в сравнение с всички бензиностанции в Руската федерация, и безспорният лидер пусна в експлоатация 2.1 CNG бензиностанции за година.
CNG с високо налягане изисква много издръжливи, дебелостенни, тежки цилиндри. Но това не е всичко. Използвайки CNG можете да изминете 3,5 пъти по-малко разстояние, отколкото с LPG с равни обеми газови бутилки. Или да се натоварват с цилиндри, или да се зареждат често - това е основният недостатък на CNG, който определя обхвата на неговото приложение: в близост до бензиностанцията, както и видовете двигатели, които работят върху тях.
Поради факта, че е необходимо значително пространство за разполагане на бутилките за CNG, този вид гориво представлява интерес за средно- и голямотонажни превозни средства и трактори. Най-голям интерес днес има към двугоривните двигатели - газ-дизелови двигатели, работещи на дизелово гориво и CNG, именно поради оскъдната CNG инфраструктура, за да има какво да стигне до бензиностанцията. Дизеловият двигател може да бъде преобразуван към втория вид гориво сравнително лесно и бързо; впръскването на дизелово гориво в горивната камера служи за запалване на горимата смес. Производителите на газово оборудване са постигнали съотношение на потреблението на дизелово гориво и метан от 20:80 при трактори за дълги разстояния с горивна система Common Rail и 30:70 при тракторно оборудване с помпи за впръскване на гориво под високо налягане. Преобразуването на автомобил на CNG е 3-4 пъти по-скъпо от подобна операция с LPG, но разходите се възстановяват за около година поради разликата в цената на газта и дизеловото гориво.
Машиностроителната промишленост също предлага едногоривни CNG двигатели с ниско съотношение на компресия и искрово запалване. Трябва да разберете, че такива коли са буквално приковани към бензиностанцията.
CNG е отлично гориво за дизелов двигател. Метанът не образува отлагания в горивната система и не отмива масления филм от стените на цилиндрите, като по този начин намалява триенето и износването на двигателя. Метанът изгаря напълно, без да образува твърди частици и пепел, които причиняват повишено износване на цилиндро-буталната група. По този начин използването на природен газ като моторно гориво позволява да се увеличи експлоатационният живот на двигателя с 1,5–2 пъти. Метанът е екологичен: произвежда много чисти отработени газове. И най-важното, CNG струва три пъти по-малко от бензина и дизеловото гориво, въпреки че всъщност би трябвало да струва още по-малко.
Втечнен природен газ (LNG)
По време на втечняването метанът намалява обема си с 600 пъти - това е основното предимство на втечняването, което определя обхвата на неговото приложение: автобуси, трактори за дълги разстояния, минни самосвали, т.е. там, където контейнерите за гориво трябва да заемат минимално пространство и задръжте максимално пространство. Същият обем съдържа три пъти повече LNG от CNG.
Втечняването протича при температура –161,5 °C. Процесът е енергоемък и изисква криогенно оборудване. Втечненият метан се съхранява при температура в термоизолиран съд от –160 до –196 °C. Необходима е много качествена топлоизолация. И точно както при CNG, дизеловите двигатели се преобразуват в такива с двойно гориво. Автомобилното оборудване за CNG се различава в термос цилиндър и изпарител, останалите компоненти са същите.
Втечненият метан е дори по-рядко срещан от компресирания метан. Някои автобусни депа построиха бензиностанции в своите помещения. Тези експерименти все още са по-експериментални по природа.
Заключение
Когато възникнат дискусии за моторното гориво с природен газ и неговото бавно разпространение, винаги се повдига въпросът кое е на първо място: парк от превозни средства на природен газ или мрежа от бензиностанции. Абсолютно ясно е, че мрежата за зареждане е основна. Това води до вечния въпрос: кой е виновен? Собственици на бензиностанции. Собствениците не се интересуват от това, което е интересно за страната, защото не виждат печалба в това. Собствениците ще продължат да саботират газификацията на транспорта.
Какво да правя? Единственото ефективно средство за борба с естествените монополи и стимулиране на икономиката като цяло остава национализацията, на първо място, на ПАО "Газпром", всичките му дъщерни дружества и всички газоразпределителни мрежи. Не е целесъобразно предприятията, които решават икономически и социални проблеми в мащаба на Руската федерация, субекти и части от субекти на федерацията, да служат за задоволяване на амбициите на тесен кръг. лица. Тарифното регулиране в тази посока не е нищо повече от палиатив.
