Газ как топливо реферат

Обновлено: 02.07.2024

Содержание
Введение……………………………………………………………………. …………3
Преимущества и недостатки использования природного газа в качестве топлива для ДВС………………………………………………………………………………. 4
Общее устройство и принцип действия системы питания ДВС на сжатом газе….12
Требования безопасности и правила эксплуатации ДВС на сжатом газе…………17
Заключение…………………………………………………………………………….19
Списоклитературы……………………………………………………………………20

Введение
История газовых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным воспламенением начинается задолго до появления бензиновых двигателей. Еще в 1801 г. Филипп Бонне предложил проект двигателя, в котором газовоздушная смесь под давлением из компрессора подавалась в цилиндр и воспламенялась электрической искрой.
В первой половине 19 века англичанин по имени Барнетт запатентовал газовый двигатель, афранцуз Жан Этьен Ленуар сконструировал мотор, который работал на смеси газа и воздуха. Этот выбор горючего ни кого не удивил - в те времена о бензине еще не знали и его просто не было.
Только два десятилетия спустя начали применять бензин в качестве горючего, когда Г. Даймлер построил двигатель внутреннего сгорания, работающего на бензине. Мотор на бензине заменил лошадь в "самодвижущихсяколясках" - первых автомобилях.
Повсеместное растущие количество автомобилей потребовало значительного увеличения объемов производимого бензина. О газе, как о моторном топливе, надолго забыли. После Барнетта, лишь только через сто лет, в 30 годы 20 столетия, возродилась мысль о его применение. Тогда и появились автомобили с первыми газогенераторными установками. Газ вырабатывался прямо в топке, а уже от тудаподавался в двигатель.
Бензин дорожает постоянно, и его давно пытаются заменить, и синтезированными газами, и жидкостями, например - спиртом, который из чего только не гонят: в плоть до апельсиновых корок и подстилок в курятниках. В настоящее время основной целью применения газовых и других альтернативных видов топлива для ДВС является сохранение нефтяных ресурсов и снижение затрат на топливо,особенно в районах, куда затруднена доставка жидких видов топлива.

Преимущества и недостатки использования природного газа в качестве топлива для ДВС

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 техникоэкономические показатели в ДВС, так как природный газ имеет хорошие антидетонационные качества, создает благоприятные условия смесеобразования и обладает широкими пределами воспламенения в смеси с воздухом. Повидимому, по этой причине первые ДВС делались для работы именно на газе.
Вконце 40х и начале 50х 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 расширитьприменение газобаллонных автомобилей, а возросшая потребность других отраслей промышленности, 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.

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.

Содержание

1. Введение………………….…………………………………………….……. 3
2. Виды газового топлива………………………………………………………. 3
3. Сжиженные нефтяные газы………..………………………..………………. 5
4. Сжатые природные газы……………………………………………………….9
5.Сжиженные природные газы……………………………………………. 12
6. Водород как моторное топливо………………………………………………13
7.Требования к качеству газообразных топлив………………………………..15
8.Автомобили, работающие на сжатом природном газе……………………. 16
9.Автомобили, работающие на сжиженном нефтяном газе………. 18
10. Заключение………………………………………………………………….21
Список использованных источников…………………………………..……. 22

Работа состоит из 1 файл

Реферат. Газообразные топлива.docx

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.

2 Виды газового топлива

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);

4. Водородное топливо.

3 Сжиженные нефтяные газы

Основными компонентами сжиженных газов (современного топлива для двигателей) являются пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀ и их смеси. Получают эти углеводороды из газов, сопутствующих нефти, при бурении скважин и из газообразных фракций, образующихся при различных видах переработки нефтепродуктов и каменного угля.

Критические температуры пропана (97 °С) и бутана (126 °С) значительно выше обычных температур окружающей среды, поэтому эти углеводороды при небольшом давлении (без охлаждения) переходят в жидкое состояние. При 20 °С пропан сжижается под давлением 0,716 МПа, а бутан — под давлением 0,103 МПа, т.е. газобаллонные установки для производства сжиженного газа являются установками среднего давления.

Хранят сжиженные газы в баллонах емкостью 250 л (162. 225 л газа обеспечивают запас хода автомобиля до 500 км), рассчитанных на рабочее давление 1,6 МПа. В таких условиях даже чистый пропан находится в жидком виде, что позволяет эксплуатировать автомобили на сжиженных нефтяных газах (СНГ) круглогодично (кроме южных районов в летнее время, где температура выше 48,5 °С).

На рисунке 1 приведена схема автомобильного баллона для сжиженного газа.

Октановое число пропана 105, а нормального бутана и изобутана 94. Плотность сжиженных газов составляет 510. 580 кг/м3, т. е. они почти в два раза легче воды. Вязкость газов очень мала, что облегчает транспортирование их по трубопроводам. Коэффициент объемного расширения СНГ очень велик, т. е. при повышении наружной температуры они значительно расширяются, поэтому при заполнении резервуаров необходимо оставлять свободное пространство (примерно 15 % емкости). В нормальном состоянии СНГ неядовиты и не имеют запаха.

Рис. 1 1 — предохранительный клапан; 2 — указатель уровня жидкой фазы; 3 — наполнительный клапан; 4 — паровая фаза; 5 — расходный вентиль для паровой фазы; 6 — расходный вентиль для жидкой фазы; 7 — стенка баллона; 8 — спускная пробка; 9 — жидкая фаза.

СНГ вдвое дешевле бензина и при этом обеспечивают до 10. 20% экономии энергии, т.е. для автомобиля, расходующего на 100 км пробега 15 л высокооктанового бензина, достаточно 13 л СНГ, а для автомобиля с расходом 11 л бензина на 100 км достаточно 9,8 л СНГ.

На рисунке 2 приведена принципиальная схема подачи СНГ.

Применение СНГ можно рассматривать как первоначальный этап перехода промышленности и транспорта в будущем на водородную энергетику, так как технология их производства, хранения и распределения во многом идентична.

Установлено, что при переходе транспортных дизелей на сжиженный газ самым рациональным является непосредственное впрыскивание в цилиндр двигателя топливной смеси, состоящей из сжиженного газа (пропан - бутана), дизельного топлива и присадки, интенсифицирующей процесс горения. Этот способ требует менее сложной переделки топливоподающей аппаратуры и позволяет обеспечивать регулирование двигателя. Введенное в состав бутан - пропановой смеси некоторое количество обычного дизельного топлива улучшает ее самовоспламеняемость и одновременно смазывает трущиеся детали топливной аппаратуры.

Пропан и бутан являются ценным сырьем для химической промышленности, что ограничивает перспективы их широкого применения на автомобильном транспорте.

Рисунок 2 Принципиальная схема системы подачи сжиженного газа:

1 — топливный баллон; 2 — магистральный вентиль; 3 — испаритель; 4 — фильтр; 5 — двухступенчатый редуктор; 6 — дозатор газа; 7 — карбюратор-смеситель; 8 —манометры

Таблица 1 Физико-химические показатели углеводородных сжиженных газов

4 Сжатые природные газы

Большое значение имеют осуществляемые в нашей стране меры по улучшению структуры топливно-энергетического баланса, снижению в нем доли нефти.

Одной из крупномасштабных задач является расширение использования в народном хозяйстве сжатого (компримированного) природного газа (КПГ) в качестве моторного топлива, что помимо экономических соображений (нефтесберегающий фактор) диктуется потребностью оздоровления воздушной среды, особенно в крупных городах, так как газ является среди углеводородных топлив наиболее экологически чистым видом горючего.

Природный топливный сжатый газ получают из горючего природного газа, транспортируемого по магистральным газопроводам или городским газовым сетям, компрессированием и удалением примесей по технологии, не допускающей изменения компонентного состава (табл. 2). Природный газ состоит из метана СН₄, оксида углерода СО и водорода Н₂.

В зависимости от месторождения содержание метана в газе может быть в пределах 40. 82 %. Его критическая температура составляет —82 °С. Поэтому при нормальных температурах даже при высоком давлении эти газы не могут быть сжижены: для этого необходимы низкие температуры. Октановое число метана 110.

Горючие газы как моторные топлива на автомобильном транспорте стали применяться в нашей стране еще в 30-х годах XX века из-за ограниченных ресурсов бензина.

Физико-химические показатели сжатого природного газа (ГОСТ 27577-87)

В послевоенное время открытие и освоение месторождений природного газа позволило увеличить использование газообразного топлива для автомобилей и к 1954 г. был освоен выпуск газобаллонных автомобилей ГАЗ-516; ЗИС-156; ЗИС-166 и построено 30 газонаполнительных станций.

Однако в 60-е годы XX века в связи с большим приростом добычи нефти и увеличением ресурсов бензина работы эти бьши прерваны. В настоящее время КПГ является альтернативным топливом, способным покрыть возможный дефицит жидкого моторного топлива в стране. Применение его на автомобильном транспорте может обеспечить создание газобаллонных автомобилей с мощностью бензиновых, и эффективным КПД до 38. 40%, при одновременном увеличении срока службы двигателя в полтора и сроков смены масла в два раза.

Опыт эксплуатации современных отечественных автомобилей, работающих на сжатом газе, выявил ряд положительных факторов его использования: срок службы двигателя увеличивается на 50. 70 %, срок службы свечей — на 30. 40 %, расход масла снижается благодаря увеличению периодичности его замены в 2. 3 раза, на 30. 75% уменьшается количество токсичных компонентов в отработанных газах.

Рисунок 3 Принципиальная схема системы подачи сжатого газа:

1 — баллоны с газом под высоким давлением; 2 — наполнительный вентиль; 3 — подогреватель газа; 4— выпускной трубопровод (глушитель); 5— манометры; 6 — магистральный вентиль; 7 — фильтр; 8 — редуктор; 9 — дозатор; 10 — карбюратор-смеситель

Вместе с тем ухудшаются некоторые эксплуатационные показатели автомобилей: мощность двигателя снижается на 18. 20%, время разгона возрастает на 24. 30%, а максимальный преодолеваемый угол подъема уменьшается. Из-за большой массы металлических баллонов, требуемых для хранения сжатого под высоким давлением газа (330 кг для ГАЗ-53 и 800 кг для ЗИЛ-130) полезная нагрузка автомобиля снижается на 14. 20 %. Возможная дальность поездки на одной заправке газа составляет 200. 250 км, т.е. запас хода снижается на 30. 40 %. Из-за необходимости сохранения дополнительной топливной системы трудоемкость технического обслуживания и ремонта газового автомобиля увеличивается на 7. 8 %.

Сжатый газ на борту автомобиля хранится в 4. 8 баллонах (в зависимости от типа двигателя) вместимостью по 50 л под давлением 19,6 МПа.

Рост спроса на компримированный природный газ устойчив. Через российские АГНКС в 2006 г. было реализовано 286 млн м3 газа. В результате в том же году российскими предприятиями, использующими компримированный природный газ на собственном автотранспорте, сэкономлено более 2,8 млрд руб., а выбросы вредных веществ в атмосферу сокращены на 108 тыс. т.

Перспективные ориентиры развития рынка газомоторного топлива определены в Энергетической стратегии России, где говорится, что оптимизация расходной части топливно-энергетического баланса предусматривает эволюционное совершенствование структуры спроса на энергоносители, в том числе:

• ускорение моторизации экономики и населения с увеличением потребления моторных топлив темпами в 1,2 раза более высокими, чем темпы общего энергопотребления при более широком использовании заменителей нефтепродуктов;

• существенное увеличение использования в качестве моторного топлива сжиженного и сжатого природного газа (в эквиваленте до 5 млн т нефтепродуктов к 2010 г. и до 10–12 млн т в 2020 г.).

Без развития механизмов государственного стимулирования данные ориентиры достигнуты не будут. Следует отметить, что реализация мероприятий по развитию газозаправочной сети и парка техники, работающей на природном газе, имеет значительные социально-экономические эффекты. Например, способствует реализации национальных проектов в области здравоохранения за счет снижения негативного воздействия на окружающую среду, развития агропромышленного комплекса и строительства доступного жилья за счет снижения затрат на топливо.

Перевод транспорта на газомоторное топливо отвечает следующим основным приоритетам современной политики государства в социально-экономической сфере:

снижению темпов инфляции, одним из важнейших факторов которой является рост цен на моторное топливо;
рациональному использованию природных ресурсов и, в том числе, углеводородного сырья;
повышению уровня жизни населения (газ – сравнительно дешевый вид топлива, доступный населению с низким уровнем доходов);
развитию малого бизнеса (в том числе на автотранспорте);
росту эффективности использования средств бюджетов, сокращению расходов бюджетов.

Потенциальные потребители не переводят свои автомобили на газ, поскольку сеть АГНКС недостаточно развита, а бизнес не расширяет сеть заправок, поскольку и существующие мощности загружены в среднем на 10–15%. Станции преимущественно располагаются в городах, а на трассах заправки встречаются довольно редко, что причиняет потребителям существенные неудобства.

В целом же действующие в России нормативные акты недостаточно стимулируют широкое распространение газомоторного топлива. Необходима реализация комплексного подхода, учитывающего интересы всех сторон, включая поставщиков газа, собственников АГНКС, потребителей моторного топлива, прежде всего населения. Необходимо создать условия, позволяющие увеличивать парк автотранспорта, работающего на альтернативных видах моторного топлива, развивать сеть заправочных станций, сопутствующую инфраструктуру.

Преимущества газомоторного топлива

Преимущества использования природного газа в качестве газомоторного топлива обусловлены следующим:

• уменьшается количество вредных выбросов в выхлопных газах;
• сокращаются затраты на моторное топливо (по сравнению с нефтепродуктами);
• не требуется существенных изменений в конструкции двигателя;
• в России уже имеется достаточно развитая инфраструктура поставок газа по трубопроводам и газораспределительным системам;
• накоплен значительный положительный опыт по использованию компримированного природного газа в качестве моторного топлива.

Использование природного газа для этих целей дает положительные эффекты по многим аспектам, включая социально-экономические выгоды, технические аспекты (экономичность газового двигателя, его износостойкость), экологические издержки.

Экономические выгоды использования газового моторного топлива определяются затратами на его производство (добычу и транспортировку до АГНКС) и ценами на компримированный природный газ. А особенность состоит в том, что извлекаемый из недр газ используется практически без последующей переработки. Это определяет его относительно низкую себестоимость по сравнению с продуктами переработки нефти. В настоящее время глубина переработки нефти в России составляет около 70% и далека от показателей развитых стран, что определяет дополнительную эффективность использования газомоторного топлива в России в современных условиях.

Экология и еще раз экология

Быстрый рост количества автотранспортных средств на дорогах России привел к существенному усложнению экологической обстановки, особенно в крупных городах. В результате сжигания топлива в двигателях автомобилей в атмосферу поступает большое количество углекислого газа и вредных веществ (сажа, углеводороды, соединения серы и азота, свинец, а также канцерогенные продукты). В среднем по стране на долю автотранспорта приходится около 45% всех выбросов, а в некоторых крупных городах – более 70% (в Москве – около 88%, в Санкт-Петербурге – 71%). При этом количество выбросов в атмосферу, приходящихся на долю автотранспорта, продолжает расти [2].

В России выбросы вредных веществ с отработавшими газами автомобилей составляют более 40% от общих объемов вредных выбросов в атмосферу. По данным Министерства природных ресурсов РФ, величина экологического ущерба, наносимого транспортным комплексом, составляет 1,5% валового национального продукта. Одной из мер по снижению негативного воздействия автотранспорта является использование газа в качестве моторного топлива. При этом выбросы в атмосферу угарного газа оказываются в 5–10 раз меньше, чем у бензинового двигателя, окислов азота – в 1,5–2 раза меньше и углеводородов – в 2–3 раза меньше. Это позволяет соблюдать перспективные нормы выбросов автомобилей. При полном сгорании метана образуется двуокись углерода (тепличного газа СО2) на 13% меньше в сравнении с бензином. Применение природного газа в качестве автомобильного топлива вместо бензина приводит и к снижению выделения парниковых газов, что становится одной из важных проблем, в том числе, в связи с ратификацией Россией Киотского протокола.

По состоянию на начало 2007 г. общий парк автомобилей в России составил около 38 млн единиц, которые выбрасывают в атмосферу около 15 млн т вредных веществ. Причем основная масса вредных веществ попадает в атмосферу городов и населенных пунктов страны. Более чем в 180 городах России уровень загрязнения атмосферного воздуха превышает предельно допустимые концентрации. Экологическая ситуация в городах России неблагоприятна: растет число заболеваний, связанных с органами дыхания, увеличивается контингент людей с хроническими заболеваниями.

Применение на транспорте компримированного природного газа вместо жидких моторных топлив позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду в 2–3 раза (табл. 1).

Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами двигателей транспортных средств

* Данные Института автомобильного транспорта.

Как видно из табл. 1, вредность выбросов, приведенная к эквивалентному количеству CO, при переводе транспортных средств на природный газ снижается:

для грузовых автомобилей с карбюраторным двигателем – более чем в 3 раза;
для грузовых автомобилей с дизельным двигателем при переводе в газодизельный режим – почти в 2 раза;
для автобусов с карбюраторным двигателем – более чем в 4 раза;
для автобусов с дизельным двигателем – почти в 1,8 раза.

А как в других странах?

Европейской экологической комиссией ООН принята резолюция, нацеливающая страны Европы на перевод к 2020 г. 23% автомобилей на альтернативные виды моторного топлива, в том числе на природный газ – 10% от парка (23,5 млн единиц), для заправки которых ежегодно потребуется около 47 млрд м3 газа, на биогаз – 8% (18,8 млн единиц) и на водород – 5%, что составляет 11,7 млн единиц автотранспортных средств.

Основные показатели использования газомоторного топлива
по крупнейшим странам-потребителям компримированного природного газа (КПГ)

Обладая огромными запасами газа, мощной системой магистральных и распределительных газопроводов, Россия существенно отстает от стран-лидеров по использованию компримированного природного газа в качестве газомоторного топлива (табл. 2). Так, на начало 2007 г. по количеству автомобилей с газобаллонным оборудованием Россия отставала от лидеров (Аргентины и Бразилии) в 20–30 раз, по действующим АГНКС – в 6–8 раз, по объемам реализации компримированного природного газа – в 10 раз.

В настоящее время в России работает менее 1% от мирового парка автомобилей, использующих компримированный природный газ в качестве топлива, и функционирует менее 2% построенных в мире АГНКС. При этом в России реализуется около 2,3% мирового объема компримированного природного газа. Вполне очевидно, что доля России на фоне общих показателей по развитию рынка газомоторного топлива не соответствует ее месту (первому) по запасам и объемам добычи природного газа.

Среди мер стимулирования развития сети АГНКС можно отметить:

• запрет на строительство автозаправочных станций без блока заправки машин компримированным природным газом (Италия);
• выделение грантов и дотаций на строительство АГНКС (Австралия, Великобритания, Канада, Малайзия, Япония);
• освобождение импортного газозаправочного и газоиспользующего оборудования для природного газа от ввозных таможенных пошлин (страны Евросоюза, Иран);
• освобождение на определенный период от уплаты налога на землю при строительстве АГНКС (Япония);
• предоставление возможностей ускоренной амортизации для АГНКС (Япония);
• снижение налога на имущество при строительстве АГНКС (Япония);
• сокращение базы для исчисления налога на имущество на определенный процент от стоимости АГНКС и газобаллонных автомобилей на компримированном природном газе (США).

К мерам стимулирования перевода автотранспорта на газомоторное топливо относятся:

ограничения на использование углеводородных видов моторного топлива, за исключением муниципальных автобусов и мусороуборочных автомобилей (Франция);
нераспространение на автомобили, работающие на газе, запрета на въезд в природоохранные зоны (Великобритания, Италия, Чили, Китай);
обязательное приобретение бюджетными организациями газобаллонных автомобилей при обновлении автотранспортного парка (США);
предоставление предприятиям, использующим компримированный природный газ, преимущественного права на получение муниципального заказа (Франция, Италия, Иран);
выделение грантов и дотаций на приобретение автомобилей, работающих на природном газе, газобаллонного оборудования (Австралия, Великобритания, Канада, Малайзия, Япония);
предоставление возможностей ускоренной амортизации автомобилей с газобаллонным оборудованием (Япония).

Законопроект во многом носил рамочный характер и не содержал конкретных механизмов стимулирования развития рынка газомоторного топлива. Тем не менее данный закон, переработанный с учетом замечаний, существен для развития законодательства на региональном и местном уровнях. А именно: там детально видны социальные проблемы, вопросы развития малого бизнеса, более адекватно учитывается местная специфика.

Всем ли это интересно?

Автовладельцы – население и малый бизнес – заинтересованы в снижении затрат на горюче-смазочные материалы. Использование природного газа способно это обеспечить, но требует дополнительных издержек, связанных с переоборудованием автотранспорта. При этом существует риск слабой обеспеченности АГНКС, что приведет к росту пробега и, как следствие, некоторому приросту затрат на топливо по сравнению с их базовой, оптимальной величиной.

Бизнес, связанный со строительством и эксплуатацией АГНКС, может и должен быть рентабельным. Но в современных условиях в России еще относительно небольшое количество автотранспорта работает на газомоторном топливе, загрузка действующих АГНКС довольна низкая – в среднем около 15%. По нашим оценкам, при такой загрузке окупаемость инвестиций в строительство газозаправочных станций достигается только через 8–10 лет (в то время как при загрузке в 50–70% окупаемость сокращается до 1,5–2 лет). Поэтому при существующем уровне развития рынка газомоторного топлива у потенциальных инвесторов риски значительны.

Данная программа фактически становится национальной программой по использованию природного газа в качестве моторного топлива, имеющей важное стратегическое, социальное и экологическое значение. В то же время необходимо формирование условий, чтобы данное направление стало сферой интересов малого и среднего частного бизнеса – только в этом случае можно будет рассчитывать на дальнейшее эффективное развитие рынка газомоторного топлива в России.

Государство заинтересовано в развитии рынка газомоторного топлива, поскольку это ведет к более рациональному и квалифицированному использованию его собственности – ресурсов недр, улучшению экологической обстановки, прежде всего в городах, и как следствие, улучшению здоровья населения.

Основные выгоды, издержки и риски заинтересованных сторон

Каковы эффекты для потребителей?

Одним из главных при переводе автомобильного тран- спорта на газовое топливо является вопрос экономической целесообразности такого переоборудования. Он имеет большое социально-экономическое значение, определяя стимулы для населения и хозяйствующих субъектов использовать газомоторное топливо. Данная эффективность зависит от целого ряда факторов, включая:

Для автотранспортных предприятий показатели экономической эффективности затрат на переоборудование автотран-спорта во многом зависят от структуры переводимого автопарка и его технико-эксплуатационных показателей – главным образом среднегодового пробега автомашин, а фактически – расхода горючего. Для получения значимого эффекта в первую очередь на газ следует переводить пассажирские автобусы и грузовой транспорт с большим расходом топлива (от 20 л на 100 км) и годовым пробегом более 30 тыс. км.

Опыт Муниципального екатеринбургского грузового автотранспортного предприятия № 3, где из 300 автомобилей, находящихся в эксплуатации, около 190 работают на компримированном природном газе, показывает следующее. При среднегодовом пробеге грузовых автомобилей ГАЗ на уровне 30 тыс. км, а грузовиков ЗИЛ – 55 тыс. км увеличение затрат на техническое обслуживание и ремонт газобаллонных автомобилей составляет 8,5%. При этом затраты на топливо сокращаются на 50%, а на смазочные материалы – на 13%. [4]

В табл. 4 представлены оценки эффективности перевода автотранспорта на компримированный природный газ для автовладельцев. С социально-экономических позиций наиболее важными критериями являются срок окупаемости данных мероприятий и общий эффект (экономия затрат, прежде всего расходов на топливо) за относительно непродолжительный период в 2–3 года.

Оценка эффективности перевода автотранспорта
на компримированный природный газ

Пример антистимула

Изменения в порядке уплаты ЕНВД для АГНКС

Данная ситуация подрывает деятельность по реализации потребителям экологически чистого, социально значимого газомоторного топлива. По нашим оценкам, при площади АГНКС на уровне 1500 м2 налоговая нагрузка по ЕНВД возрастает более чем в 40 раз (табл. 5).

В качестве физического показателя для определения базы ЕНВД целесообразно использовать топливно-раздаточную колонку – хорошо администрируемый показатель, напрямую влияющий на доходность бизнеса (в отличие, например, от общей площади земельного участка). При налогообложении данного вида деятельности следует сохранить ЕНВД, определив в качестве физического показателя при расчете базовой доходности количество газовых заправочных пистолетов на топливно-раздаточных колонках, увеличив расчетную площадь торгового места до 10 м2 на одну колонку. Тогда базовая доходность для одной колонки может составить около 18 тыс. руб. в месяц. В этом случае налоговая нагрузка будет соответствовать уровню 2007 г., который следует признать в современных условиях вполне приемлемым для привлечения инвесторов к строительству новых АГНКС.

Проведенные расчеты показали, что новый порядок взимания ЕНВД (кратный рост налога) существенно снизит эффективность проектов строительства новых АГНКС и повлечет за собой следующее:

• сокращение проектов строительства новых АГНКС и, как следствие, понижение привлекательности перехода на газомоторное топливо для автотранспорта (из-за высокой вероятности дополнительного пробега для целей заправки);

• рост цен на газомоторное топливо и, как следствие, сокращение его потребления.

Природный газ играет одну из ключевых ролей в мировом энергопотреблении, являясь относительно доступным по цене, экологичным и надежным источником энергии. Мировые запасы природного газа по состоянию на конец 2012 года составили 187,3 трлн. куб. м, из которых 17,6% находятся в России (рис. 1) [1].

За последние 40 лет добыча природного газа в мире увеличилась в более чем в 3 раза и в 2013 г. достигла 3 435 млрд. м 3 , что на 10,5% больше, чем в 2012г. [2]. Согласно данным Международного энергетического агентства за 2013 год [3] Россия занимает второе место по добыче природного газа (656 млрд. м 3 в 2012 г.).

Тенденцией последнего десятилетия является использование природного газа в качестве моторного топлива. Ежегодно число транспортных средств, использующих природный газ в качестве моторного топлива, постоянно растет. В Таблице 1 и на Рисунке 2 показана динамика увеличения количества транспортных средств в мире.

Страна

Россия

90 000

Рисунок 2. Динамика увеличения количества транспортных средств в мире

Возможности применения природного газа

Перспективы и возможности природного газа как универсального энергоносителя будущего не вызывают каких- либо сомнений. Широкое применение природного газа на транспорте, во всех сферах российской экономики позволит кардинально улучшить экологическую обстановку и снизить затраты на ГСМ в бюджетах всех уровней. Созданная в России Единая система газоснабжения охватывает большую часть населённой территории и готова к расширенному использованию.

Для чего же и как может быть использован природный газ?

Природный газ отлично вступает в химическую реакцию горения. Поэтому чаще всего его используют в качестве топлива для получения электрической и тепловой энергий, а также в качестве моторного топлива. Но на основе газа можно сделать еще удобрение, краску и многое другое.

Значительные объемы газа использует также металлургическая промышленность. Но и здесь природный газ также используется как источник энергии — для разогрева доменных печей.

Первичная переработка газа происходит на ГПЗ — газоперерабатывающих заводах. Обычно в природном газе помимо метана содержатся разнообразные примеси, которые необходимо отделить. Это азот, углекислый газ, сероводород, гелий, пары воды. Поэтому в первую очередь газ на ГПЗ проходит специальную обработку — очистку и осушку. Здесь же газ компримируют до давления, необходимого для переработки. На отбензинивающих установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ — продукт, который впоследствии и закачивают в магистральные газопроводы. Этот же уже очищенный газ идет на химические заводы, где из него производят метанол и аммиак. А нестабильный газовый бензин после выделения из газа подается на газофракционирующие установки, где из этой смеси выделяются легкие углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Эти продукты тоже становятся сырьем для дальнейшей переработки. Из них в дальнейшем получают, к примеру, полимеры и каучуки. А смесь пропана и бутана сама по себе является готовым продуктом — ее закачивают в баллоны и используют в качестве бытового топлива.

Краска, клей и уксус также могут быть произведены из природного газа. По схеме, похожей на процесс Фишера-Тропша, из природного газа получают метанол (CH₃OH). Он используется в качестве реагента для борьбы с гидратными пробками, которые образуются в трубопроводах при низких температурах. Метанол может стать и сырьем для производства более сложных химических веществ: формальдегида, изоляционных материалов, лаков, красок, клеев, присадок для топлива, уксусной кислоты.

Путем нескольких химических превращений из природного газа получают также минеральные удобрения. На первой стадии это аммиак. Процесс получения аммиака из газа похож на процесс gas-to-liquid, но нужны другие катализаторы, давление и температура. Кстати, аммиак сам по себе является удобрением, а также используется в холодильных установках как хладагент и в качестве сырья для производства азотсодержащих соединений: азотной кислоты, аммиачной селитры, карбамида.

Потенциальные преимущества использования природного газа

По экономическим, экологическим, ресурсным и техническим критериям природный газ еще долго будет оставаться наилучшим моторным топливом.

Главным преимуществом является его экологическая безопасность. Исследования шведских экологов установили, что природный газ на 75% благоприятнее дизельного топлива и на 50% — бензина. Отработавшие газы метановых двигателей на 60% менее вредны для человека, практически не содержат канцерогенных компонентов; на 60-80% меньше разрушают озоновый слой; на 50% меньше способствуют формированию кислотных осадков; на 25% меньше провоцируют возникновения парникового эффекта.

природный газ чище бензина на 37%. Он не образует нагар на поршнях, клапанах и свечах зажигания, не смывает масляную пленку со стенок цилиндров и не разжижает масло в картере. Снижается нагрузка на цилиндро-поршневую группу, двигатель работает мягче и тише;
содержание вредных веществ в выхлопных газах снижается в автомобилях с карбюраторным двигателем — на 70%, с дизельным двигателем — на 53%.

Мировые запасы природного газа существенно превышают запасы нефти. Россия входит в тройку лидеров по объемам запаса природного газа.

Экономия ресурсов имеет первостепенное значение, являясь, по сути, чистой прибылью. КПГ получают на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС) без использования сложных технологических процессов, что отражается в стоимости КПГ.

КПГ — единственный вид моторного топлива, уровень цен на который ограничен законодательно. Согласно постановлению Правительства РФ № 31 от 15.01.1993 предельная отпускная цена на КПГ, производимый на АГНКС, не должна превышать 50% от цены реализуемого в регионе бензина А-76, включая НДС.

При использовании природного газа в качестве моторного топлива в 2-3 раза увеличивается срок службы моторного масла и свечей зажигания на 40% и 35-40% соответственно, увеличивается моторесурс двигателя и межремонтный пробег. При этом не образуется нагар на поршнях, клапанах и свечах зажигания. Природный газ не смывает масляную пленку со стенок цилиндров и не разжижает масло в картере; не содержит вредных примесей, на химическом уровне разрушающих детали камеры сгорания, каталитический нейтрализатор и лямбда зонд. 1 м³ КПГ по пробегу эквивалентен 1 литру высокооктанового бензина.

С точки зрения взрыво-пожаробезопасности природный газ является самым безопасным видом топлива. Природный газ легче воздуха, поэтому при разгерметизации оборудования, в отличие от жидких видов топлива, газ сразу улетучивается, а не оседает. Приказом МЧС № 404 от 10 июля 2009 года, метан отнесен к самому безопасному 4-му классу (слабочувствительные). К примеру: пропан относиться ко 2-му классу (чувствительные вещества), бензин к 3-му (среднечувствительные).

Существует утверждение о том, что установка системы газового питания ведет к увеличению риска возгорания автомобиля. Что тут можно возразить?

В принципе, две топливных системы в одном автомобиле — это усложнение конструкции, и если не следить за состоянием трубок и шлангов (что как для бензиновой, так и для газовой системы входит в перечень работ, выполняемых в рамках ТО), то возможно появление неисправностей, которые могут стать причиной возгорания.

Однако не это вызывает претензии и сомнения. Говорят, как правило, об опасности размещения газового баллона в багажнике, рисуя страшные картины последствий взрыва. И вот что странно: баллон из 3,5-4мм стали, размещенный в багажнике — это страшно и может взорваться, а топливный бак, по толщине не сильно отличающийся от консервной банки, расположенный в арке заднего правого крыла у ВАЗов 01-07 — это нормально.

В реалиях, газовый баллон, оснащенный запорной арматурой с предохранительными клапанами способен выдержать сильнейший удар, и даже обрыв магистральных трубок не вызовет сколько-нибудь значительной и пожароопасной утечки. Разрушение же баллона может произойти лишь в той ситуации, когда водителю и пассажирам будет, увы, безразлично, что произойдет с ними и с машиной после удара. Например, после наезда грузового состава двигающегося со скоростью в 80 км/ч на неподвижно стоящий автомобиль.

Еще ряд вопросов и возражений касается непосредственно совместимости систем подачи бензина с газовыми системами. В качестве примеров приводят пересыхание резиновых уплотнителей и засорение жиклеров у карбюраторных автомобилей, выход из строя форсунок и бензонасоса у автомобилей с инжекторной подачей топлива.

Здесь нужно обратиться к инструкции по эксплуатации, где черным по белому написано, что у автомобиля, оснащенного газотопливной системой, запуск двигателя должен осуществляться на бензине с последующим переходом на газ, что топливный бак никогда не должен быть пустым, и что бензонасос на автомобилях с электрическими форсунками не отключают. Экономия на топливе не должна доходить до абсурда, если Вы, разумеется, не хотите пополнить ряды противников газа, предварительно потратившись на ремонт системы подачи бензина.

Важным преимуществом метана является независимость его физико-химических свойств от низких температур. Многие владельцы автомобилей, переведенных на пропан-бутан, сталкивались с ситуацией, когда при температуре окружающего воздуха ниже 27 градусов по Цельсию на автомобильных газозаправочных станциях (АГЗС) появлялись обращения к водителям с просьбой ездить на резервном топливе (т.е. бензине) до повышения температуры.

Важным конкурентным преимуществом природного газа является бесперебойность его поставок. Этот факт в последние время по достоинству оценили предприниматели, которые уже используют этот газ на своем автотранспорте. При росте цен на бензин, а главное, возникшем дефиците бензина на многих АЗС, что особенно сильно отмечалось в Томске, автобусы на природном газе не испытывали никаких проблем ни с ценой, ни с наличием топлива. Причина в том, что природный газ — это трубопроводный газ, который поступает к АГНКС по трубопроводу. А в трубопроводе газ есть всегда.

Стагнация использования природного газа в качестве моторного топлива

Основные причины стагнации газомоторного рынка:

В РФ внятная и активная государственная политика по развитию газомоторного бизнеса и использованию на автотранспорте природного газа в качестве моторного топлива до сей поры отсутствовала и только в настоящее время начинает формироваться;
Отсутствие системы стимулирующего государственного регулирования;
В настоящее время проектирование и строительство АГНКС ограничено весьма жесткими требованиями, вследствие чего, требуются высокие капитальные вложения;
Слаборазвитая существующая инфраструктура — не отвечающая требованиям рынка сеть АГНКС и сравнительно мало пунктов переоборудования и технического обслуживания газовых автомобилей;
Низкая доступность газобаллонной техники (высокая стоимость переоборудования, недостаточная распространенность современной газобаллонной техники).

Пути решения

14 мая 2013 года по итогам совещания по вопросу расширения использования природного газа в качестве моторного топлива В.В. Путин подписал перечень поручений. На основании данного поручения был разработан комплексный план мероприятий 2013- 2020 года по расширению использования природного газа в качестве моторного топлива. В данном плане указаны такие мероприятия как:

Создание инфраструктуры для развития рынка газомоторного топлива РФ;
Координация программ развития инфраструктуры участников рынка газомоторного топлива в целях создания синергетических эффектов развития газомоторной отрасли;
Консолидация инвестиционных ресурсов для создания инфраструктуры рынка газомоторного топлива Российской Федерации;
Обеспечение работ по оптимизации законодательства РФ в области газомоторного рынка и создание эффективных механизмов государственного регулирования отрасли;
Создание инфраструктуры развития потребительского спроса.

В Санкт-Петербурге, Рязанской, Воронежской, Челябинской, Оренбургской, Омской и Ростовской областях, Ставропольском крае, республиках Татарстан и Башкортостан запланировано строительство четырех и более АГНКС.

Для развития газомоторной инфраструктуры Инвестиционной программой на 2014 год дополнительно предусмотрено проектирование 206 объектов газомоторной инфраструктуры, включая АГНКС.

В настоящее время ведется активная работа с администрациями субъектов РФ и муниципальных образований:

по подбору площадок для нового строительства сети АГНКС и реконструкции АЗС с целью размещения блоков КПГ;
по резервированию территорий для перспективного строительства сети АГНКС.

С целью развития рынка газомоторного топлива ведется работа с производителями газомоторной техники по увеличению ассортимента производимой продукции и налаживанию выпуска транспортных средств, работающих на газомоторном топливе, а также с производителями оборудования.

Строительство новых газозаправочных станций должно быть максимально синхронизировано с появлением новых АТС, использующих природный газ в качестве моторного топлива. Наиболее перспективно рассматривать в этом направлении перевод государственного и муниципального транспорта (автобусного парка и парка коммунальной техники) и корпоративного автотранспорта компаний, имеющих собственные парки АТС.

Заключение

Использование природного газа в качестве моторного топлива снижает экологический ущерб, в сравнении с АТС, использующими нефтяное топливо, и позволяет экономить средства, затрачиваемые на моторное топливо.

Широкое применение природного газа во всех сферах российской экономики позволит кардинально снизить затраты на бюджеты всех уровней и улучшить экологическую обстановку.

Газомоторная отрасль динамично развивается, совокупный объем потребления компримированного природного газа (КПГ) за десятилетний период выросли в 10 раз — до 28,6 млрд м 3 [3].

За последние 5 лет экономический эффект от замещения ДТ на КПГ значительно вырос и можно с уверенностью сказать, что он продолжит расти. Так, например, если в 2009 году экономия от замещения топлива составляла 9,3 руб., то в 2014 году составляет уже 23 руб.

Целью данной статьи было повышение информационной составляющей рынка природного газа. В свете приведенных данных можно с уверенностью утверждать, что рынок природного газа ждет большое будущее, в том числе и на территории Российской Федерации.

Список литературы

Цитировать

Газообразное топливо известно еще с середины 19 века. Именно тогда известный инженер Ленуар построил свой первый газовый двигатель внутреннего сгорания. Этот аппарат был примитивным и работал без предварительного сжатия камеры сгорания. Современные двигатели не входят с ним ни в какое сравнение. Сегодня применение газообразного топлива не ограничивается лишь автомобилями. Этот экологичный, дешевый и доступный вид топлива активно завоевывает все новые и новые ниши и активно используется во всех отраслях народного хозяйства. В данной статье дается описание, характеристики топлива. В общих чертах рассказывается о способах их производства и применении.

Общие сведения

Под газообразным топливом понимается вещество, которое легко воспламеняется. Это его качество и полезное свойство применяется в различных отраслях науки и техники. Например, все чаще и активнее население и промышленность используют котлы на газообразном топливе. В этом топливе в различных количествах могут присутствовать оксиды (диоксиды) углерода, пары углекислого газа, а также такие элементы, как азот, водород кислород и другие примеси. Современные аппараты, работающие на газообразном топливе, весьма чувствительны к химическому составу рабочего газа. Если он не будет соответствовать нормам, рекомендованным производителем, то техника, скорее всего, выйдет из строя и потребуется дорогостоящий ремонт.

Все вещества, входящие в состав газов, можно разделить на горючие и негорючие. Первыми, помимо метана, являются этан, пропан и бутан. Взрывоопасными и, соответственно, горючими являются оксид углерода и водород. Водород является особо опасным. Именно по этой причине его не рекомендуют хранить в газовых баллонах. Лучшее решение заключается в приобретении водородного генератора. Это устройство выделяет водород из дистиллированной воды по мере необходимости. Таким образом, угроза детонации большого объема газа устраняется.

Государство является монополистом в сфере оптовой торговли жидким и газообразным топливом. Это свидетельствует о стратегически важном значении данного вида сырья.

Классификация топлива по происхождению

Как и жидкое, газообразное топливо может добываться в качестве полезного ископаемого, а может производиться в искусственных условиях. В первом случае такое топливо называется естественным, а во втором – искусственным.

К искусственным видам газообразного топлива относят вещества, получаемые в результате переработки твердого или жидкого топлива. Наиболее распространенными и популярными его видами являются коксовый крекинговый газы. В эту группу можно также включить светильный, водяной и смешанный виды топлива. В зависимости от химического состава конкретного газа, уровень выделения теплоты при сгорании варьируется в широком диапазоне. Такие вещества являются особо взрывоопасными. По этой причине их рекомендуется смешивать перед сжиганием с природным газом. Эта мера на порядок повышает безопасность эксплуатации аппаратов, работающих на газообразном топливе. Эти манипуляции проводятся на специально оборудованных базах. Затем такой газ поставляется конечному пользователю в баллонах или иным способом. Но несмотря на то, что такая смесь является менее опасной, с ней все же необходимо обращаться крайне осторожно, с соблюдением всех норм и правил работы с сосудами под давлением и техники безопасности. И это не единственная опасность. Данное вещество является токсичным, и его вдыхание может вызвать серьезные последствия и даже привести к летальному исходу.

Классификация топлива по назначению

Топливо в газообразном виде используется как в тепловых установках, так и в двигателях внутреннего сгорания. Соответственно по этому признаку оно может быть поделенным на моторное топливо и топливо котельно-печное.

В качестве котельно-печного топлива традиционно используется природный газ. В редких случаях применяют искусственное топливо. Этот же вид топлива, лишь с некоторыми добавками, применяется и для заправки автомобилей.

Описание природного газа

Трудно переоценить значимость этого полезного ископаемого для экономики нашего государства и экономического развития мира в целом. Многие автомобили, котлы на газообразном топливе, электростанции и теплоэлектроцентрали используют именно его. Исходя из прогнозируемых цен на голубое топливо (так иногда называют природный газ) верстаются бюджеты государств.

Более чем на 90 % этот газ состоит из молекул метана (СН₄). Помимо метана в природном газе содержатся и бутан с пропаном, азот, углекислый газ, водяные пары и другие примеси (они считаются вредными). В незначительных количествах природный газ содержит также инертные газы (гелий и другие). Считается, что последние оказывают благоприятное воздействия на машины, приборы и механизмы, работающие на газе, а также улучшают физику процессов горения топлива. О пригодности топлива к использованию, о его качестве судят по процентному содержанию углеводородных компонентов.

Природный газ является не только ценным видом топлива, но и сырьем для целого ряда отраслей промышленности. Так, из метана, который в нем содержится, крупные химические комбинаты вырабатывают водород. Для протекания такой реакции нужно его окислить. Помимо водорода из него вырабатывают ацетилен. На основе этих веществ производят всевозможные альдегиды, метиловый спирт (очень токсичное и опасное вещество), аммиак, ацетон, уксусную кислоту и так далее. Однако факт остается фактом – основной сферой применения природного газа является сжигание газообразного топлива с целью в различных приводных механизмах (двигатели машин) и котельных устройствах.

Основные свойства газов

Все газы (не только топливо) объединяет сравнительно незначительный показатель плотности. Для рассматриваемых природного газа и его искусственных аналогов его значение держится в районе 0,8 килограмма на метр кубический. Плотность сжиженного газообразного топлива несколько выше и составляет примерно 2,3 килограмма на метр кубический.

Газы в большинстве своем являются токсичными веществами. Токсичность возрастает по мере увеличения содержания оксидов углерода и соединений серы с водородом в газе. При содержании одного и более процентов описанных вредных газов в атмосфере человек за три минуты вдохнет летальную дозу отравляющего вещества.

Рассматриваемые газы являются взрывоопасными. Причем с повышением процентного содержания окиси углерода и водорода опасность детонации возрастает. Интересная особенность: при содержании этих веществ более чем 74% вероятность детонации газа практически равна нулю.

Основные характеристики топлива

При сравнительном анализе того или иного вида топлива специалисты оперируют следующими понятиями: влага топлива, содержание серы, зола (остаток), выделяемая теплота сгорания и жаропроизводительность.

Под жаропроизводительностью понимается температура, достаточная для процесса горения при минимальном содержании кислорода. При этом не осуществляется дополнительный подогрев ни воздуха, ни горючей смеси.

Твердый остаток поле сгорания топлива называется золой. Она уже не может гореть. Шлак – это та же зола, только после оплавления. Образование этого вещества негативно сказывается на работе всей системы, забивает топливную аппаратуру. Поэтому данный показатель важно учитывать при проектных работах.

Важным показателем является влага. Она негативно влияет на характеристики топлива. Ее присутствие вызывает увеличение объемов выхлопов, уменьшению коэффициента полезного действия установки.

Продукты сгорания серы и ее соединений вызывают и активизируют коррозионные процессы на поверхностях стальных частей двигателей и выхлопных систем. Кроме того, они оказывают негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человек. Поэтому этот показатель также очень важно учитывать.

Теплота сгорания – очень важная характеристика. Она учитывается при расчете и проектировании оборудования и позволяет определить расход топлива. Данная величина определяется экспериментально. Для этих целей используется специальный калориметр. Сжигается заведомо известное количество (масса) топлива и фиксируется изменение температуры воды калориметра. Далее достаточно подставить в формулу полученные сведения и подсчитать теплоту сгорания.

Попутный газ

Если природный газ добывается из буровых скважин, то попутный является побочным продуктом нефтедобычи. Содержание метана в таком газе несколько меньше, чем в традиционном природном. Однако при сгорании газообразного топлива выделяется сопоставимое тепло.

Побочный газ (попутный) вырабатывается также металлургическими комбинатами. На этих предприятиях горючее выделяется в печах. Это так называемые коксовый и доменный газы. Как правило, эти газы сжигаются на месте (подаются в печь или в котельную станцию). Аналогичный побочный продукт вырабатывается в глубоких шахтах, что часто приводит к катастрофам.

Получение газа методом сухой перегонки

Искусственный газ получается путем дополнительной обработки твердого (жидкого) топлива. Таким образом можно получить так называемый генераторный газ и газ сухой перегонки.

При сухой перегонке топливо разлагается под воздействием высоких температур. При этом необходимо исключить доступ окислителя (воздуха). После ряда этапов, исходное топливо разлагается на собственно газ, соединения смолы и кокс. Точный состав образованных продуктов зависит от исходного состава топлива и условиях протекания процесса (прежде всего от температуры).

Процесс перегонки, который протекает при высоких температурах (в районе 1000 – 1100 градусов Цельсия), называется коксованием. Продуктами распада в таком случае являются собственно газ (коксовый) и кокс. Плотность и теплота сгорания полученного газа сравнительно невелики (0,5 килограмм на метр в кубе и 16000 килоджоулей на метр кубический соответственно). Одна тонна каменного угля при такой обработке преобразуется в 350 кубических метров газа. Этот показатель может разниться и зависит от условий проведения процесса и от химического состава и происхождения исходного сырья (угля).

Существует и низкотемпературная сухая перегонка. Она заключается в обработке твердого топлива температурами в районе 500 градусов по Цельсию. Газа при таком методе образуется минимальное количество (не более 30 метров кубических с одной тонны сырья). Основной продукт в данном случае – смола, которая в дальнейшем используется в производстве моторных масел и топлив.

Получение газа путем газификации твердого топлива

Один из распространенных методов получения газообразного топлива – так называемая газификация. Она заключается в химико-термической обработки твердого топлива (совместном воздействии высоких температур и химической обработке). Атомы углерода, содержащегося в твердом топливе, взаимодействуют и вступают в реакцию с водой и паром, образуя газ (топливо). В процессе газификации протекает и сухая перегонка. Газогенератор – это прибор для газификации твердых видов топлива (прежде всего – угля). Это устройство вырабатывает следующие вещества: метан, водород и угарный газ. Помимо озвученных газов вырабатываются и негорючие вещества (двуокись углерода, кислород с азотом и водяной пар).

Газогенератор – лишь основа всей установки, ядро, так сказать. Если посмотреть на схемы подобного оборудования, то станет понятно, что все остальные узлы и устройства предназначены для приведения газа в нормальное состояние (очистка, охлаждение и так далее).

Преимущества применения и использования газа

Состав газообразного топлива позволяет эффективно использовать его как альтернативу традиционным бензину, мазуту и дизелю. Запасы нефти истощаются. По подсчетам специалистов, ее хватит не несколько десятилетий. Запасов газа гораздо больше. Таким образом, активное внедрение и использование газовой аппаратуры во всех отраслях народного хозяйства позволит если не решить, то по крайней мере, отсрочить острую проблему дефицита углеводородного сырья.

Вторым, и весьма важным преимуществом является относительная чистота продуктов сгорания газа по сравнению с выхлопами бензиновых агрегатов. Иными словами машины и механизмы, работающие на газообразном топливе, более экологичные и не так сильно загрязняют окружающую среду. В мегаполисах и крупных городах эта проблема стоит особенно остро. Поэтому власти стремятся перевести весь парк городского общественного транспорта на новые экологические стандарты.

Третье преимущество – возможность подстраивать работу двигателя под личные потребности и предпочтения, регулируя состав смеси. В перспективе это позволит не переплачивать лишние деньги.

Четвертое преимущество заключается в увеличении полезного срока эксплуатации двигателя и увеличении времени между полной заменой моторного масла. Ведь газ, в отличие от нефтепродуктов, не удаляет смазку (масло) с поверхностей трущихся деталей механизма (двигателя).

Пятое - газовая смесь имеет гораздо большую детонационную способность, по сравнению с традиционным топливом. Это позволяет значительно повысить мощность двигателя транспортного средства.

Шестое - в отличие от твердого и жидкого, газообразное топливо не нужно разогревать перед впрыском. Это положительно сказывается как на надежности всей системы, так и на всех без исключения показателях работы.

Седьмое преимущество: с применением газа впрыск в цилиндры становится более равномерным. Таким образом, повышается плавность хода и работы движущих механизмов, уменьшается износ высоконагруженных частей.

К сожалению, далеко не всегда все описанные преимущества достигаются. Чаще всего владельцы транспортных средств переводят на газовое топливо бензиновые двигатели с целью экономии средств на разнице в стоимости топлива. Однако двигатель проектировался под бензин или дизель. Отсюда и не очень слаженная работа всех частей. Инженеры просчитали, что при переводе автомобиля с бензина на газ двигатель теряет около 20 процентов своей мощности. Чтобы компенсировать потери, многие владельцы увеличивают степень сжатия пространства камеры сжигания. Это значительно сокращает срок службы двигателя. Другая мера – установка системы турбонаддува. Но в это мероприятие придется вложить значительные денежные средства. Работа двигателя или котельной на жидком и газообразном топливе демонстрирует совершенно разные показатели эффективности. Причем преимущество далеко не на стороне твердых видов топлива.

Читайте также: