Виды и свойства альтернативных топлив

Развитие автомобильного транспорта вызывает значительный рост потреб­ления жидкого топлива и увеличивает загрязнение атмосферного воздуха. Одним из радикальных путей решения данной проблемы является расширение использо­вания на автомобильном транспорте так называемых нетрадиционных, или альтер­нативных, энергоносителей и топлив на их основе.

Альтернативные топлива по ряду физико-химических и эксплуатационных свойств, определяющих конструкцию системы питания и технологии ее эксплуа­тации, существенно отличаются от традиционных энергоносителей - бензинов и дизельных топлив. Это соответственно не только изменяет конструкцию системы питания и ее эксплуатацию, но и влияет на многие другие составляющие общего процесса технической эксплуатации и смежных связанных с ней направлений. Перевод автотранспортных средств на альтернативные топлива вызывает необ­ходимость проведения комплекса дополнительных мероприятий, связанных с особенностями ТО таких автомобилей, их ремонта, хранения, приспособления ПТБ, топливоснабжения и дополнительной подготовки персонала и специалистов для выполнения этих работ. Значительная часть этих мероприятий является задачами технической эксплуатации и соответственно должна быть обеспечена дополнительными материальными средствами.

Альтернативные топлива подразделяются на топлива коммерческой, пер­спективной и проблемной групп.

Топлива коммерческой группы достаточно широко применяются в настоящее время и имеют перспективы дальнейшего расширения их использования по мере накопления технологического опыта, развития инфраструктуры, сокращения про­изводства нефтяных топлив. К ним относятся:

• компримированный (сжатый) природный газ (КПГ) (метан);

 

 

• газ сжиженный нефтяной (ГСН) (пропан-бутановая смесь);

• спирты в качестве добавок к бензинам (метанол, этанол, бензометанольная смесь и т.п.).

Для этой группы альтернативных топлив разработаны инфраструктура произ­водства, хранения и заправки. Выпускаются газобаллонные автомобили, оснащен­ные системами питания этими топливами, и комплекты газобаллонного обору­дования для переоборудования автомобилей и их эксплуатации на этих видах топлива.

Перспективные альтернативные топлива - горючие продукты природного или синтетического происхождения, пока не нашедшие широкого применения. К ним относятся:

• сжиженный природный газ (метан);

• водород;

• спиртовые топлива;

• биогаз.

К альтернативным проблемным относятся топлива, по возможности примене­ния которых ведутся поисковые работы. Это

• водобензиновые эмульсии;

• эфиры;

• металлосуспензии.

Газообразные углеводородные топлива подразделяются в зависимости от исходного сырья на нефтяные, природные, промышленные, а также искусствен­ные. Эти газы могут храниться на борту автомобиля в зависимости от агрегат­ного состояния в сжиженном и газообразном виде. Агрегатное состояние компо­нентов газообразного топлива является главным свойством, определяющим его вид, способ заправки и хранение на борту автомобиля, существенно влияющим на конструкцию и эксплуатацию газобаллонного автомобиля (ГБА). Основные физи­ко-химические показатели, по которым оцениваются компоненты газообразных топлив, представлены в табл. 24.1.

Из табл. 24.1 следует, что основные компоненты ГСН - пропан и бутан - тя­желее воздуха и, следовательно, более опасны для автотранспортных предприятий. Метан - основной компонент природного газа, наоборот, благодаря низкой плот­ности почти в 2 раза легче воздуха и, таким образом, не скапливается в рабочих зонах АТП. Метан и ГСН не имеют цвета и запаха, поэтому для обеспечения безопасности при их использовании на автомобилях им придают особый запах -одорируют. В последнее время в соответствии с ГОСТ 27577-91 метан может по­ступать на автомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС) неодорированным, что затрудняет обнаружение негерметичности, требует приме­нения течеискателей.

Компоненты газообразных топлив имеют температуру кипения при атмосфер­ном давлении ниже О °С.

Очень низкие температура кипения при атмосферном давлении (-161,5 °С) и критическая температура (-82 °С) у метана делают пока технически сложными и экономически неэффективными заправку и хранение его в сжиженном состоянии на борту автомобиля, для чего используются изотермические баллоны с комплекс­ной термоизоляцией. Поэтому в настоящее время распространена заправка и хра­нение на автомобилях метана в сжатом, или так называемом компримированном, состоянии под высоким давлением - до 40 МПа. На АГНКС в России рабочее давление - 20 МПа. Использование сжиженного метана получает в настоящее время распространение при передвижной заправке природным газом. Для этих целей выпускаются передвижные автогазозаправочные установки (ПАГЗ), рабо­тающие на сжиженном природном газе.

 

 

Пропан и бутан могут храниться в сжиженном состоянии в диапазоне рабочих температур от -40 °С до +45 °С при относительно низком давлении (до 1,6 МПа). Основными преимуществами газов, находящихся в сжиженном состоянии, по срав­нению с компримированным газом является большая концентрация тепловой энер­гии в единице объема, значительно меньшее рабочее давление в баллонах и соот­ветственно меньшая прочность и толщина стенок баллона и запорной арматуры, их

 

меньшая масса и стоимость. Например, пробег на одном 50-литровом баллоне, заправленном ГСН, для автомобиля ВАЗ составит около 500 км, а КПГ - только 100 км.

Анализ теплофизических свойств топлива и его горючей смеси показывает, что все газы превосходят бензин по теплоте сгорания, однако в смеси с воздухом их энергетические показатели хуже, и этим объясняется снижение почти на 20% мощ­ности современных газобаллонных автомобилей. Вместе с тем высокие октановые числа газообразных топлив позволяют увеличить степень сжатия газовых двигателей за счет изменения конструкции и поднять мощность. Высокие ОЧ требуют увеличения угла опережения зажигания, что может привести к перегреву деталей двигателя. В практике эксплуатации наблюдаются случаи прогорания днищ поршня и клапанов при слишком раннем зажигании и работе на бедных смесях.

Основные горючие компоненты газового топлива имеют пределы воспла­менения, значительно смещенные в сторону бедных смесей, что дает дополни­тельные возможности повышения топливной экономичности.

Газообразные углеводородные топлива при их качественной очистке и подготовке относятся к наиболее чистым в экологическом отношении моторным топливам. Во многих странах этот фактор является определяющим в расширении использования газа на автотранспорте. Выбросы токсичных веществ с отрабо­тавшими газами газобаллонных автомобилей по сравнению с бензиновыми значи­тельно ниже.

Газ сжиженный нефтяной (который ранее называли сжиженным нефтяным газом (СНГ)) представляет собой смесь пропана, бутана, изобутана, пропилена, этана, этилена и других фракций и вырабатывается как продукт переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах или при добыче нефти и природного газа в виде отдельной жидкой фракции.

Компонентный состав сжиженного нефтяного газа регламентируется ГОСТ 27578-87 "Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта. Технические условия". Стандарт предусматривает две марки газа: зимнюю - ПА (пропан автомобильный) и летнюю - ПБА (пропан-бутан автомобильный). В марке ПА содержится 90 ± 10% пропана, в марке ПБА - 50 ± 10% пропана, осталь­ное - бутан, не более 1% непредельных углеводородов. Допускается некоторое количество метана, этана при условии, что в ГСН марки ПА давление насыщенных паров при температуре -35 °С будет не менее 0,07 МПа (избыточное), а в ГСН марки ПБА давление насыщенных паров при температуре +45 °С - не более 1,6 МПа, а при температуре -20 °С - не менее 0,007 МПа. Давление газа в баллоне практически не зависит от его количества.

На автомобильные газонаполнительные станции поступает и газ по ГОСТ 20448-90 ("Газы углеводородные сжиженные для коммунально-бытового и промышленного потребления. Технические условия"). По этим техническим усло­виям производятся топлива двух марок: смесь пропан-бутановая зимняя (СПБТЗ) и смесь пропан-бутановая летняя (СПБТЛ), с содержанием пропана 75% и 34% соответственно. Для этих газов предусмотрены более широкие допуски на содер­жание компонентов, в том числе вредных с точки зрения воздействия на двигатель и топливную аппаратуру (например, серы и ее соединений, непредельных углеводо­родов и др.).

ГСН в сжиженном виде при незначительном изменении температуры имеет большой коэффициент объемного расширения, поэтому во избежание разрыва баллона при заправке запрещается заправлять его полностью, необходимо оставлять так называемую паровую подушку (фазу). Степень заполнения (полезная вместимость) автомобильных газовых баллонов должна быть в пределах 80-85%. Современная автомобильная арматура газовых баллонов имеет специальное

 

 

устройство, автоматически перекрывающее заправочный канал и прекращающее дальнейшую заправку баллона при достижении указанного уровня заправки.

ГОСТ 275777-91 определяет состав КПГ, основным компонентом которого является метан (до 95%), удельную теплоту сгорания (32,6-36,0 МДж/м³), содер­жание механических примесей (не более 1 мг/м³), воды (не более 9 мг/м³) и ряд других показателей.

При переводе автотранспорта для работы на газовом топливе возникает ряд дополнительных задач, которые частично или полностью решают ИТС пред­приятий:

• установка (переоборудование) на автомобили газобаллонного оборудования (ГБО), приспособление двигателей к новому виду топлива, организация переосвидетельствования автомобильных газовых баллонов на специа­лизированных пунктах;

• приспособление производственно-технической базы АТП для ТО, ремонта, хранения ГБА и заправки их газообразным топливом;

• организация технического обслуживания и ремонта систем питания ГБА;

• подготовка и аттестация персонала для эксплуатации технического обслу­живания и ремонта ГБА;

• нормативно-правовое и технологическое обеспечение перечисленных работ.

⇐ Предыдущая55565758596061626364Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: