Перспективы применения природного газа на транспорте реферат

Обновлено: 02.07.2024

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

ОГЛАВЛЕНИЕ

3. Сжиженные нефтяные газы………..………………………..………………. 5

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

Список использованных источников…………………………………..……. .22

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

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

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

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.

Природный газ является одним из важнейших энергоносителей, занимая в структуре потребления третье место после нефти и угля.

Основными областями применения Природного газа являются промышленность и производство электроэнергии (44% и 31% соответственно). Другими важными сферами его потребления является коммунально-бытовой сектор и транспорт.

· Сжижение природного газа увеличивает его плотность в 600 раз, что сокращает объем при транспортировке и хранении;

· Появляется возможность создания запасов и их использования по мере необходимости; Нетоксичен, хранится под небольшим избыточным давлением при температуре около 112 К (-161 °C) в емкости с теплоизоляцией;

· Возможность транспортировки на большие расстояния

Сжиженный природный газ(СПГ) - криогенная жидкость с содержанием метана не менее 86% об. (ТУ 05-03-03-85) и температурой кипения от минус 162°С, при регазификации которой из 1м3 получают около 600 м3 газа при нормальных условиях (760 мм рт. ст., 0°С).СПГ является перспективным энергоносителем и обеспечивает экономическую и экологическую эффективность по отношению к другим видам топлива.

В настоящее время наблюдается расширение международной торговли сжиженным природным газом, на его долю приходится свыше 26% мировых внешнеторговых поставок Природного Газа, что составляет 7% его мирового потребления. Ожидается, что к 2020 г. этот показатель удвоится и достигнет 14%.Крупнейшие мощности по производству сжиженного природного газа в настоящее время сосредоточены в Юго-Восточной Азии, однако наиболее динамичное их расширение наблюдается в Африке и на ближнем Востоке.

В данной работе мы познакомимся с историей развития рынка сжиженного природного газа, с его современным состоянием и перспективами развития, рассмотрим процесс производства СПГ, а также его морской транспортировки, узнаем, где применяют СПГ. И самое главное, проведем анализ перспективных проектов по созданию СПГ-терминалов в России.

Завод проработал немногим более трех лет, когда страшная катастрофа прекратила его существование. Произошел разрыв резервуара, и 4000 кубометров сжиженного газа вытекло, испарилось и вспыхнуло. При аварии погибло 128 человек, 400 было ранено. Четыре дня бушевал пожар. Он причинил огромный материальный ущерб.

В Советском Союзе в 1954 г на Московском заводе сжижения природного газа ввели в эксплуатацию установку, рассчитанную на производство 25 тыс. тонн СПГ в год. Тогда же был успешно проведен комплекс работ по применению жидкого газа в качестве топлива в автомобильных двигателях. Однако вскоре были открыты крупные месторождения нефти, и проблема использования сжиженного газа потеряла актуальность.

Первый в России завод по производству СПГ на Сахалине, торжественная церемония запуска которого состоялась 18 февраля 2009 года, состоит из двух технологических линий производительностью 4,8 миллиона тонн СПГ в год каждая. После выхода завода на проектную мощность (9,6 млн т/год), который ожидается в 2010 году, управлять высокоавтоматизированным производством будут всего 300 человек.

Строительство этого масштабного объекта началось в августе 2003 года. В период наибольшей интенсивности строительных работ в них было задействовано около 10 тысяч рабочих и специалистов из более чем 40 стран. На построенном на Сахалине заводе СПГ используется специально разработанная технология сжижения газа с применением двойного смешанного хладагента, повышающая энергоэффективность производства за счет использования преимуществ холодного сахалинского климата.

Бесплатно скачать Реферат: Проблемы и перспективы производства и экспорта российского природного газа


Природный газ — полезное ископаемое, которое является одним из важнейших энергоносителей. В структуре потребления газ занимает третье место после нефти и угля.

Основными областями применения природного газа являются промышленность и производство электроэнергии, а также коммунально-бытовой сектор и транспорт. Природный газ широко применяется в качестве горючего в жилых, частных и многоквартирных домах для отопления, подогрева воды и приготовления пищи; как топливо для машин котельных и различной техники. В настоящее время газ активно используется и в химической промышленности. Он является исходным сырьём для получения различных органических веществ, например, производство пластмасс.

Все большую значимость приобретает природный газ, так как он еще является ресурсом с наименьшим уровнем вредных выбросов, цена на который в перспективе будет увеличиваться, так как потребность в нем постоянно растет.

Запасы газа, млрд. фут³

Исходя из опыта, ожидаемые запасы открытых месторождений, как правило, оказываются меньше, чем удаётся извлечь реально. Это связано с разными причинами, самые явные из них связаны с применением более дорогих технологий, например, третичными методами добычи углеводородов зачастую можно повысить коэффициент извлечения полезных ископаемых на 5–10 %, а в некоторых случаях даже возобновить разработку месторождений, закрытых после использования традиционных технологий.


‒ сжижение природного газа увеличивает его плотность в 600 раз, что сокращает объем при транспортировке и хранении;

‒ появляется возможность создания запасов и их использования по мере необходимости;

‒ нетоксичен, хранится под небольшим избыточным давлением при температуре около 112 К (-161 °C) в емкости с теплоизоляцией;

‒ возможность транспортировки на большие расстояния.

В первой половине XX века, после открытия крупных месторождений в США, расположенных вдали от крупных городов, стали серьезно задумываться о сжижении природного газа. Тогда и начались исследования по сжижению газа для его перевозки по железным дорогам и в наливных тарах, транспортировка газа по дальним магистральным трубопроводам в то время казалась не реальной идеей.

В Советском Союзе на Московском заводе в 1954 г. ввели в эксплуатацию установку, рассчитанную на производство 25 тысяч тонн сжиженного природного газа в год. Тогда было проведено много исследований по применению СПГ в качестве топлива для автомобильных двигателей, которые оказались весьма успешными. Однако после открытия крупных месторождений нефти проблема использования сжиженного природного газа потеряла свою актуальность.

По некоторым оценкам, в отдаленных газовых месторождениях содержится до половины общих мировых открытых запасов газа. Хотя сжижение газа делает способ транспортирования его на большие расстояния более надежным, сжиженный природный газ (СПГ) остается все еще дорогим и обычно требует значительных капитальных вложений и долгосрочных обязательств, как со стороны покупателей, так и со стороны производителей. Исследования показывают, что технология строительства трубопроводов за последние 20 лет продвинулась дальше, чем технология сжижения природного газа, в некоторых случаях подтвердив экономическую целесообразность увеличения протяженности трубопроводов с 3000 км до 8000 км. К этому можно добавить, что использование высокопрочной стали предполагает большее снижение стоимости трубопроводов.

В последнее время стали чаще говорить о переходе на технологию производства жидкого топлива из газа, особенно на отдаленных или истощенных месторождениях и в изолированных регионах. Эта технология не новая. Процесс превращения природного газа в средние дистилляты, такие, как дизельное топливо, керосин, а также в нефть и бензин, основан на технологии Фишера-Тропша, которая создана еще в 20-е годы. Хотя не все согласны, что эта технология достигла такого состояния, когда ее можно считать экономически конкурентоспособной, появилось стремление вывести ее на передовую линию.

Технология производства жидкого топлива из газа может обеспечить ключевую связь между прошлым и будущим. Эта технология предусматривает использование хорошо зарекомендовавшего себя оборудования и сложившейся инфраструктуры производства и распределения, кроме того, она восприимчива к изменениям рыночных условий.

С одной стороны, в мире имеются огромные запасы газа, ожидающие освоения, а с другой стороны, контроль за окружающей средой продолжает ужесточаться в ответ на непрекращающееся социальное и политическое давление. Эта мощная комбинация факторов увеличивает возможности для разработки технологии производства жидкого топлива из газа.

Множество компаний, включая нефтяные и газовые корпорации, в настоящее время пытаются найти пути упрощения процессов получения жидкого топлива и снижения его стоимости, чтобы сделать эту технологию более конкурентоспособной. На сегодняшний день во всем мире нефтегазодобывающие предприятия занимаются разработкой полномасштабных коммерческих проектов. Нет сомнения в том что, снижение капитальных затрат и повышение эффективности в ближайшем будущем улучшат общие экономические показатели технологии производства жидкого топлива из газа и помогут ей выдержать конкуренцию даже в современных условиях снижения цен на нефть.

Основные термины (генерируются автоматически): природный газ, жидкое топливо, сжиженный природный газ, технология производства, газ, доказанный запас газа, доказанный запас газа ОАО, запас газа, сжижение газа, США.


Перспективы использования газомоторного топлива на автомобильном транспорте

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение. Газовое моторное топливо (ГМТ) сегодня является альтернативным по отношению к традиционно применяемым бензину и дизельному топливу. К газовому моторному топливу относятся сжиженный природный газ (СПГ), компримированный природный газ (КПГ), сжиженные углеводородные газы (СУГ), водород и др. Природный газ, основную часть которого составляет метан (92…98%), на сегодняшний день является самым перспективным газовым топливом для автомобилей [1, с. 69-80].

В настоящее время ГМТ топливо активно используется более чем в 80 странах, в которых суммарный парк газовых транспортных средств насчитывает около 28 млн ед. [2]. Широкая распространенность природного газа, его экологические и экономические качества позволяют успешно применять его в качестве топлива в транспортном секторе, однако Россия по уровню газификации в Европе находится всего лишь на 7-ом месте [3].

Согласно Транспортной стратегии России, к 2030 году доля автопарка с двигателями на альтернативных видах топлива (в первую очередь речь идет о ГМТ) должна составить минимум 49%. Однако в настоящее время автомобилей на ГМТ насчитывается не более 5% от всего автопарка. Легковые (газовые и битопливные) автомобили занимают всего 0,2% продаж новых автомобилей, легкие коммерческие – 8…10%, автобусы и коммунальная техника – до 11…12% [4].

Цель данной работы: выявить преимущества и недостатки использования газомоторного топлива на транспорте.

Основная часть. Немаловажным фактором использования газомоторного топлива является его экологичность и экономичность, а также, вследствие значительных запасов, высокая для России конкурентоспособность относительно других видов топлива. На сегодня практически все крупные автопроизводители имеют расширенную сбытовую линейку транспорта, использующего газомоторное топливо. Перевод транспорта на природный газ позволяет сократить выбросы в атмосферу сажи, высокотоксичных ароматических углеводородов, монооксида углерода, непредельных углеводородов и оксидов азота. Двигатели на ГМТ уже соответствуют экологическому стандарту Евро-6.

Немаловажным для транспорта, использующего газомоторное топливо, является фактор взрывопожаробезопасности при эксплуатации. Для обеспечения высокой надежности при эксплуатации стоит обратить серьезное внимание на соблюдение требований нормативных документов [5], легальность переоснащения транспорта и обязательную государственную экспертизу оборудования и транспортных средств, на которых будет установлено данное оборудование.

Заключение. Изменить создавшуюся ситуацию возможно только при комплексном государственном подходе, предполагающем масштабное развитие инфраструктуры, субсидирование приобретения техники, включая в первую очередь коммерческий автотранспорт, для которого эксплуатационный экономический эффект вследствие более низкой стоимости топлива будет наиболее существенным.

Список литературы

Читайте также: