Компонентный состав сжиженных нефтяных газов

В состав СНГ добавляют специальные вещества (одоранты), имеющие сильный запах, так как СНГ не имеет ни цвета ни запаха, и обнаружить их утечку сложно. Для этой цели используют этилмеркаптан C₂H₄SH, имеющий резкий неприятный запах, который ощущается уже при концентрации 0,19 г на 1000 м³ воздуха. Иногда утечку удается определить на слух или с помощью приборов.

Эксплуатационные свойства автомобилей с газовыми двигателями, работающими на СНГ, в сравнении с автомобилями, работающими на бензине, оцениваются следующим образом:

•пусковые качества до -5 ⁰С равноценны; при более низких температурах запуск холодного двигателя затруднен;

•показатели динамичности автомобиля ухудшается на 5...8 %;

•повышается мощность и улучшается топливная экономичность двигателей, так как детонационная стойкость СНГ выше (0Ч выше 100 единиц), чем у бензина, и можно форсировать двигатель по степени сжатия;

•снижается токсичность отработавших газов: по окиси углерода - в 3...4 раза, по окислам азота - в 1,2...2,0 раза, по углеводородам - в 1,2...1,4 раза;

•периодичность смены масла увеличивается в 2,0...2,5 раза;

•межремонтный ресурс двигателя увеличивается в 1,4...2,0 раза;

•трудоемкость ТО и Р возрастает на 3...5 %, но эти затраты перекрываются экономией от увеличения межремонтного ресурса двигателей.

В настоящее время выпускаются газобаллонные автомобили двух типов: со специальными двигателями, предназначенными для работы на СНГ и имеющими резервную систему питания для кратковременной работы на бензине; с универсальными двигателями, допускающими работу как на СНГ, так и на бензине (у автомобилей этой группы мощность снижается примерно на 10%) [3].

Сжатые газы. Основные компоненты - метан, окись углерода и водород. Получают из горючих газов различного происхождения - природных, попутных нефтяных, коксовых и других. Их называют сжатыми природными газами или СПГ. Содержание метана в СПГ составляет 40... 98 %. Критическая температура метана составляет -82°С, поэтому без охлаждения СПГ перевести в жидкое состояние нельзя. Существует две марки СПГ - А и Б, которые отличаются содержанием метана и азота (табл. 15).

Таблица 15

Компонентный состав сжатых природных газов

Газобаллонные установки для СПГ рассчитаны на работу при давлении 19,6 МПа. Баллоны для СПГ изготавливаются толстостенными и имеют большую массу. Так, батарея из 8 50-литровых баллонов весит более 0,5 т. Следовательно, существенно снижается грузоподъемность автомобиля. Кроме того, пробег автомобиля на одной заправке при работе на СПГ в 2 раза меньше, чем на бензине. Более перспективна криогенная технология хранения СПГ в сжиженном виде.

Метан легче воздуха, поэтому при утечках скапливается в верхней части помещения.

Метан имеет высокую детонационную стойкость, поэтому двигатели можно форсировать по степени сжатия.

СПГ воспламеняется в камере сгорания при температуре 635...645 °С, что значительно выше температуры воспламенения бензина. Это затрудняет пуск двигателя, особенно при низких температурах воздуха. В то же время, по опасности воспламенения и пожароопасносности они значительно безопаснее бензина.

Преимущества СПГ перед бензинами:

•повышается срок службы моторного масла в 2,0...3,0 раза;

•увеличивается ресурс двигателя на 35...40 % вследствие отсутствия нагара на деталях цилиндро-поршневой группы;

•увеличивается на 40 % срок службы свечей зажигания;

•на 90 % снижается выброс вредных веществ с отработавшими газами, особенно СО.

Недостатки СПГ:

•цена автомобиля возрастает примерно на 27 %;

•трудоемкость ТО и ТР возрастает на 7...8 %;

•мощность двигателя снижается на 18...20 %, время разгона увеличивается на 24...30 %, максимальная скорость уменьшается на 5...6 %, максимальные углы преодолеваемых подъемов уменьшаются на 30...40 %, эксплуатация автомобиля с прицепом затрудняется;

•дальность ездки на одной заправке не превышает 200...250 км;

•грузоподъемность автомобиля снижается на 9...14 %.

С учетом достоинств и недостатков автомобилей, работающих на СПГ, определена область их рационального использования - перевозки в крупных городах и прилегающих к ним районах [6].

Альтернативные топлива

Под альтернативным топливом понимают химическое топливо частично или полностью ненефтяного происхождения, характеризующееся целевым производством на основе нетрадиционных видов сырья. По физико-химическим свойствам и условиям хранения в транспортных средствах альтернативные топлива можно разделить на три группы:

1. Топлива на нефтяной основе с добавками ненефтяного происхождения (спирты, эфиры, растительные масла), которые по эксплуатационным свойствам близки к нефтяным дистиллятам.

2. Синтетические жидкие топлива, близкие по свойствам к традиционным нефтяным топливам, получаемые при переработке жидкого, газообразного или твердого сырья (тяжелые нефти, природные битумы, уголь, горючие сланцы, продукты прямого синтеза из СО и Н₂).

3. Ненефтяные топлива, существенно отличающиеся по физико-химическим и эксплуатационным свойствам от жидких нефтяных топлив (спиртовые топлива: метанол, этанол и их смеси с высшими спиртами; газообразные топлива: природный сжатый и сжиженный газ, сжиженный нефтяной газ, аммиак, водород, генераторный и другие искусственные газы).

При использовании топлив первых двух групп возникают незначительные изменения, а в ряде случаев сохраняются технико-эксплуатационные характеристики автомобилей. Целесообразность применения этих топлив определяется ресурсной базой и технико-эксплуатационными показателями производства топлив.

При использовании топлив третьей группы необходимо модифицировать двигатели и создавать специальные бортовые системы хранения топлив. Эффективность применения этих топлив определяется технико-экономическими показателями производства топлив и транспортных средств.

Для сравнения различных видов топлива по теплоте сгорания используются единицы условного топлива, выраженные в угольном или нефтяном эквиваленте.

1 т условного топлива в угольном эквиваленте (сокращенно - ТУ т. в уг.экв.) соответствует теплоте сгорания 1 т антрацита, равной 7 млн ккал или 27,91*10³ МДж.

1 т условного топлива в нефтяном эквиваленте (сокращенно - ТУ т неф.экв.) соответствует теплоте сгорания 1 т углеводородного топлива, равной 10 млн ккал или 41,87*10³ МДж.

Затраты энергии на производство всех видов альтернативных топлив, за исключением электричества, выше, чем на бензин и нефть (табл. 16).

Таблица 16