buttons buttons

Конкуренция двух различных видов топлива

Повсеместный рост количества двигателей внутреннего сгорания потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов нашего столетия, учёные продолжили развивать идею о его использовании. Тогда же появились и первые газовые двигатели, работавшие следующим образом: газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель. 
В настоящее время бензин постоянно дорожает, и сегодня многие потребители пытаются найти ему замену другим видом топлива. В качестве альтернативы уже предлагаются: природный газ, синтезированный газ, различные жидкости, в том числе и спирт, который гонят из самого разного биологического сырья, начиная от тростника до апельсиновых корок. Такие виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин. 

Преимущества газа 
Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина - вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше. Двигатель внутреннего сгорания на бензине выбрасывает в атмосферу сернистый газ, который образуется от сгорания сернистых компонентов топлива, и тетраэтилсвинец. Помимо этого, в отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) - токсичное для человека вещество. В природном газе серы, как правило, нет, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца. 
И газовые, и бензиновые двигатели выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества - этил и этилен, а газовый двигатель - метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению. Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен (согласно данным книги автора Лавруса В.С. "Источники энергии", выпущенной в 1997 году). 
Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам. Двигатель внутреннего сгорания работает по классическому четырехтактному циклу. Газообразная смесь воздуха и топлива всасывается в цилиндр двигателя, сжимается поршнем, воспламеняется искрой, давит на поршень и двигает шатунный механизм, а затем выбрасывается из цилиндра. 
Детонационная способность газа 
Известно, что такое явление, как "детонация" [от лат. detonare - прогреметь] характеризуется распространением пламени в веществе со скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе. Соответственно, чем сильнее можно сжать топливо без возникновения детонации, тем больше возрастает мощность у двигателя. 
Антидетонационную способность топлива определяют октановым числом. Считается, что чем оно выше, тем лучше топливо. Среднее октановое число природного газа составляет 105 единиц и оно абсолютно недостижимо ни для каких марок бензина. 
Двигатель внутреннего сгорания работает на смеси воздуха и распыленного топлива. Для воспламенения смеси нужна определенная концентрация топлива. Газ, по сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т.е. при более "бедных" смесях. В случае повышения концентрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: менять состав газа как топлива значительно проще, чем состав бензина. 
Эксплуатация показала, что двигатели, которые переводили с бензина на газ, более надёжны и долговечны - в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя. Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях - её не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла. 
Метан 
В переходе на газовое топливо есть свои сложности. Так, например, плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять метаном при атмосферном давлении газовый баллон, который идентичен по объёму пропан-бутановому, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20...25 МПа (200...250 атмосфер). Для хранения в таком состоянии используются специальные баллоны. 
Природный газ "метан" способен резко уменьшать объем, практически в 600 раз, при его низкотемпературном cсжижении. Такой жидкий газ можно перевозить в специальных газовых баллонах при давлении не более 6 атмосфер (давление воды в водопроводном кране). В настоящее время существует множество технических разработок и патентов по реализации такой технологии получения жидкого метана. Во всем мире уже производится и потребляется много миллионов тонн охлажденного (до температуры около -120°C) метана. Крупнейшими производителями являются Россия, Индонезия, Алжир, Ливия, США, Норвегия и т.д. Продуктами полного сгорания метана являются безвредные вещества - углекислый газ и вода. Именно поэтому мы не испытываем неудобств на наших кухнях, где иногда целый день на газовой плите горят газовые (метановые) горелки. 
Пропан-бутан 
Пропан-бутан - синтетическое топливо. Его получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). Газобаллонная аппаратура для сжиженного пропан-бутана несколько проще. Процесс заправки газовых баллонов на газонаполнительных станциях несложен и очень похож на заправку бензином. 
По своим свойствам сжиженный пропан-бутан почти не отличается от сжатого природного газа. То же высокое октановое число, те же высокие экологические и эксплуатационные показатели. Есть у сжиженного пропан-бутана и преимущество перед метаном: при одинаковом объёме газовых баллонов его хватает на вдвое большее количество времени работы электроагрегата. Следует заметить, что сжиженный газ используют менее интенсивно по сравнению со сжатым. Это связано с тем, что пропан-бутана получают в 20-25 раз меньше, чем добывают природного газа.