Gassformig drivstoff: beskrivelse, egenskaper, produksjonsmetoder, bruk

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2024-01-02 14:00

Gassdrivstoff har vært kjent siden midten av 1800-tallet. Det var da den berømte ingeniøren Lenoir bygde sin første gassforbrenningsmotor. Dette apparatet var primitivt og virket uten forkomprimering av forbrenningskammeret. Moderne motorer er ingen match for det. I dag er bruken av gassformig drivstoff ikke begrenset til biler. Denne miljøvennlige, billige og rimelige typen drivstoff erobrer aktivt flere og flere nye nisjer og brukes aktivt i alle sektorer av den nasjonale økonomien. Denne artikkelen gir en beskrivelse, egenskaper ved drivstoffet. I generelle termer beskriver den hvordan de produseres og brukes.

Generell informasjon

Et gassformig drivstoff er et stoff som er svært brannfarlig. Denne kvaliteten og nyttige eiendommen brukes i ulike grener av vitenskap ogteknologi. For eksempel bruker befolkningen og industrien i økende grad gassformige brenselkjeler. I dette drivstoffet kan oksider (dioksider) av karbon, karbondioksiddamper, samt elementer som nitrogen, hydrogen, oksygen og andre urenheter være tilstede i ulike mengder. Moderne enheter som opererer på gassformig drivstoff er svært følsomme for den kjemiske sammensetningen av arbeidsgassen. Hvis det ikke oppfyller standardene anbef alt av produsenten, vil utstyret mest sannsynlig svikte og kostbare reparasjoner vil være nødvendig.

Alle stoffer som utgjør gasser kan deles inn i brennbart og ikke-brennbart. De første, i tillegg til metan, er etan, propan og butan. Eksplosive og følgelig brennbare er karbonmonoksid og hydrogen. Hydrogen er spesielt farlig. Det er av denne grunn at det ikke anbefales å lagre det i gassflasker. Den beste løsningen er å kjøpe en hydrogengenerator. Denne enheten trekker ut hydrogen fra destillert vann etter behov. Dermed er trusselen om detonasjon av et stort volum gass eliminert.

Staten er et monopol i engroshandel med flytende og gassformig brensel. Dette indikerer den strategiske betydningen av denne typen råvarer.

Klassifisering av drivstoff etter opprinnelse

I likhet med flytende, kan gassformig brensel utvinnes som et mineral, eller kan produseres under kunstige forhold. I det første tilfellet kalles slikt drivstoff naturlig, og i det andre -kunstig.

Spesialister har registrert forskjeller i sammensetningen av flytende og gassformig drivstoff hentet fra forskjellige regioner. På grunn av forskjeller i kjemisk sammensetning er det også små forskjeller i mengden varme som frigjøres ved forbrenning. Naturgassformig drivstoff er nesten fullstendig (95-99%, avhengig av felt) består av den såk alte metan (kjemisk formel - CH_{4). Dette drivstoffet kalles naturgass. Og dette er den billigste energikilden i dag. Det er av denne grunn at denne typen energiressurser brukes aktivt i alle sektorer av den nasjonale økonomien. Imidlertid overskygges alle fordelene av det lave sikkerhetsnivået til enheter som opererer på gassformig brensel. Det dukker jevnlig opp urovekkende nyheter i media om ulykker og menneskeskader som følge av brudd på reglene for drift av gassinstallasjoner.}

Kunstig gassformig brensel inkluderer stoffer hentet fra prosessering av fast eller flytende brensel. De vanligste og mest populære typene er koks-cracking-gasser. Belysning, vann og blandet brensel kan også inngå i denne gruppen. Avhengig av den kjemiske sammensetningen til en bestemt gass, varierer nivået av varme som frigjøres under forbrenning over et bredt område. Slike stoffer er svært eksplosive. Av denne grunn anbefales de å blandes med naturgass før forbrenning. Dette tiltaket øker driftssikkerheten til enheter som opererer på gassformig drivstoff med en størrelsesorden. Disse manipulasjonene utføres på spesialutstyrte baser. Så sånngass leveres til sluttbrukeren i sylindere eller på annen måte. Men til tross for at en slik blanding er mindre farlig, må den fortsatt håndteres med ekstrem forsiktighet, i samsvar med alle regler og forskrifter for arbeid med trykkbeholdere og sikkerhetsforskrifter. Og dette er ikke den eneste faren. Dette stoffet er giftig og innånding kan forårsake alvorlige konsekvenser og til og med død.

Drivstoffklassifisering etter formål

Drivstoff i gassform brukes både i termiske installasjoner og i forbrenningsmotorer. Følgelig, på dette grunnlaget, kan det deles inn i motordrivstoff og kjelebrensel.

Naturgass brukes tradisjonelt som kjele og ovnsbrensel. I sjeldne tilfeller brukes kunstig drivstoff. Samme type drivstoff, med bare noen tilsetningsstoffer, brukes også til å fylle drivstoff på biler.

Beskrivelse av naturgass

Det er vanskelig å overvurdere betydningen av dette mineralet for økonomien i staten vår og den økonomiske utviklingen i verden som helhet. Mange biler, gasskjeler, kraftverk og kraftvarmeverk bruker det. Basert på anslåtte priser for blått drivstoff (som naturgass noen ganger kalles), utarbeides statsbudsjetter.

Mer enn 90 % av denne gassen består av metanmolekyler (CH_{4). I tillegg til metan inneholder naturgass også butan med propan, nitrogen, karbondioksid, vanndamp og andre urenheter (de anses som skadelige). PÅI små mengder inneholder naturgass også inerte gasser (helium og andre). Det antas at sistnevnte har en gunstig effekt på maskiner, enheter og mekanismer som opererer på gass, og forbedrer også fysikken til drivstoffforbrenningsprosesser. Drivstoffets egnethet for bruk, dets kvalitet bedømmes av prosentandelen av hydrokarbonkomponenter.}

Naturgass er ikke bare et verdifullt drivstoff, men også et råstoff for en rekke industrier. Så fra metanet den inneholder produserer store kjemiske anlegg hydrogen. For at denne reaksjonen skal finne sted, må den oksideres. I tillegg til hydrogen produseres acetylen av det. Basert på disse stoffene produseres alle slags aldehyder, metylalkohol (et svært giftig og farlig stoff), ammoniakk, aceton, eddiksyre og så videre. Faktum gjenstår imidlertid at hovedbruksområdet for naturgass er forbrenning av gassformig brensel for formålet med ulike drivmekanismer (bilmotorer) og kjeleenheter.

Gassenes grunnleggende egenskaper

Alle gasser (ikke bare drivstoff) forenes av en relativt liten tetthetsindeks. For den betraktede naturgassen og dens kunstige analoger holdes verdien i området 0,8 kilo per kubikkmeter. Tettheten av flytende gassformig brensel er litt høyere og er omtrent 2,3 kilogram per kubikkmeter.

Gasser er for det meste giftige stoffer. Toksisiteten øker når innholdet av karbonoksider øker ogsvovelforbindelser med hydrogen i gass. Med et innhold på én eller flere prosent av de beskrevne skadelige gassene i atmosfæren, vil en person inhalere en dødelig dose av et giftig stoff i løpet av tre minutter.

Gassene det er snakk om er eksplosive. Dessuten, med en økning i prosentandelen karbonmonoksid og hydrogen, øker risikoen for detonasjon. Et interessant trekk: når innholdet av disse stoffene er mer enn 74 %, er sannsynligheten for gassdetonasjon nesten null.

Nøkkelegenskaper for drivstoff

I en komparativ analyse av en bestemt type drivstoff, opererer eksperter med følgende konsepter: drivstofffuktighet, svovelinnhold, aske (rest), brennverdi og varmeeffekt.

Oppvarmingskapasitet refererer til temperaturen tilstrekkelig for forbrenningsprosessen med et minimum oksygeninnhold. Samtidig varmes verken luft eller brennbar blanding opp i tillegg.

Den faste resten fra forbrenningsfeltet kalles aske. Hun kan ikke lenger brenne. Slagg er den samme asken, bare etter smelting. Dannelsen av dette stoffet påvirker driften av hele systemet negativt, tetter drivstoffutstyret. Derfor er denne indikatoren viktig å ta hensyn til under prosjekteringsarbeid.

En viktig indikator er fuktighet. Det påvirker egenskapene til drivstoffet negativt. Dens tilstedeværelse forårsaker en økning i eksosvolumer, en reduksjon i effektiviteten til installasjonen.

Forbrenningsprodukter av svovel og dets forbindelser forårsaker og aktiverer korrosjonsprosesser på overflaterståldeler av motorer og eksosanlegg. I tillegg har de en negativ innvirkning på miljøet og menneskers helse. Derfor er denne indikatoren også veldig viktig å vurdere.

Brenneverdien er en svært viktig egenskap. Det tas i betraktning ved beregning og design av utstyr og lar deg bestemme drivstofforbruket. Denne verdien bestemmes eksperimentelt. For disse formålene brukes et spesielt kalorimeter. En kjent mengde (masse) drivstoff forbrennes og endringen i vanntemperaturen til kalorimeteret registreres. Da er det nok å erstatte den oppnådde informasjonen i formelen og beregne forbrenningsvarmen.

Associated gas

Hvis naturgass utvinnes fra borehull, er tilhørende gass et biprodukt av oljeproduksjon. Innholdet av metan i slik gass er noe mindre enn i tradisjonell naturgass. Forbrenning av gassformig brensel produserer imidlertid sammenlignbar varme.

Biproduktgass (tilknyttet) produseres også av metallurgiske anlegg. Ved disse virksomhetene slippes brensel ut i ovner. Dette er de såk alte koksovns- og masovnsgassene. Som regel brennes disse gassene på stedet (mates til en ovn eller kjelestasjon). Et lignende biprodukt produseres i dype gruver, som ofte fører til katastrofer.

Gassproduksjon ved tørrdestillasjon

Kunstig gass oppnås ved ytterligere prosessering av fast (flytende) brensel. På denne måten kan man få frem såk alt produsentgass og tørr destillasjonsgass.

Når det er tørtdestillasjonsdrivstoff brytes ned under påvirkning av høye temperaturer. I dette tilfellet er det nødvendig å utelukke tilgangen til et oksidasjonsmiddel (luft). Etter en rekke trinn brytes det originale drivstoffet ned til sin egen gass, tjæreforbindelser og koks. Den nøyaktige sammensetningen av produktene som dannes avhenger av den opprinnelige sammensetningen av drivstoffet og betingelsene for prosessen (primært av temperaturen).

Destillasjonsprosessen, som foregår ved høye temperaturer (i området 1000 - 1100 grader Celsius), kalles forkoksing. Nedbrytningsproduktene i dette tilfellet er selve gassen (koks) og koks. Tettheten og forbrenningsvarmen til den resulterende gassen er relativt lav (henholdsvis 0,5 kg per kubikkmeter og 16 000 kilojoule per kubikkmeter). Ett tonn kull under denne behandlingen omdannes til 350 kubikkmeter gass. Denne indikatoren kan variere og avhenger av forholdene i prosessen og av den kjemiske sammensetningen og opprinnelsen til råstoffet (kull).

Det er også lavtemperatur tørrdestillasjon. Den består i å behandle fast brensel med temperaturer i området 500 grader Celsius. Med denne metoden dannes minimumsmengden gass (ikke mer enn 30 kubikkmeter per tonn råvarer). Hovedproduktet i dette tilfellet er harpiks, som videre brukes i produksjon av motoroljer og drivstoff.

Få gass gjennom gassifisering av fast brensel

En av de vanlige metodene for å skaffe gassformig brensel er såk alt gassifisering. Den består i kjemisk-termisk behandling av fast brensel (den kombinerte effekten av høye temperaturerog kjemisk behandling). Karbonatomene i fast brensel interagerer og reagerer med vann og damp, og danner en gass (drivstoff). Under forgassingsprosessen skjer også tørrdestillasjon. En gassgenerator er en enhet for gassifisering av fast brensel (først og fremst kull). Denne enheten produserer følgende stoffer: metan, hydrogen og karbonmonoksid. I tillegg til lydgasser produseres det også ikke-brennbare stoffer (karbondioksid, oksygen med nitrogen og vanndamp).

Design av gassgeneratorer - et stort utvalg. Opplegget og listen over noder avhenger først og fremst av typen råstoff. Generelt er det en sylinder med metallvegger. Den har åpninger for ventilasjon (luftinntak) og for utløp av den genererte gassen. Lufttilførsel er tvunget ved hjelp av kraftige vifter. Utformingen skal gi en luke for operatøren. Drivstoff lastes gjennom taket. Således, utad, ligner denne enheten smertefullt den velkjente "potbelly komfyren". Det er imidlertid én forskjell - fraværet av en skorstein.

Gassgeneratoren er bare grunnlaget for hele installasjonen, kjernen, for å si det sånn. Hvis du ser på diagrammene for slikt utstyr, blir det klart at alle andre komponenter og enheter er designet for å bringe gassen til normal tilstand (rengjøring, kjøling og så videre).

Fordeler med å bruke og bruke gass

Sammensetningen av gassformig drivstoff gjør at det effektivt kan brukes som et alternativ til tradisjonell bensin, fyringsolje ogdiesel. Oljereservene er oppbrukt. Ifølge eksperter vil det vare i flere tiår. Det er mye flere gassreserver. Dermed vil aktiv introduksjon og bruk av gassutstyr i alle sektorer av den nasjonale økonomien, om ikke løse, i det minste utsette det akutte problemet med mangel på hydrokarbonråvarer.

Den andre og svært viktige fordelen er den relative renheten til gassforbrenningsprodukter sammenlignet med bensinmotoreksos. Maskiner og mekanismer som opererer på gassformig drivstoff er med andre ord mer miljøvennlige og forurenser ikke miljøet så mye. I storbyområder og store byer er dette problemet spesielt akutt. Derfor streber myndighetene etter å overføre hele flåten av urban kollektivtransport til nye miljøstandarder.

Den tredje fordelen er muligheten til å justere motoren til personlige behov og preferanser ved å justere sammensetningen av blandingen. I fremtiden vil dette tillate deg å ikke betale for mye ekstra penger.

Den fjerde fordelen er å øke levetiden til motoren og øke tiden mellom fullstendig motoroljeskift. Tross alt fjerner ikke gass, i motsetning til petroleumsprodukter, fett (olje) fra overflatene til de gnidende delene av mekanismen (motoren).

Femte - gassblandingen har mye større detonasjonsevne sammenlignet med tradisjonelt drivstoff. Dette lar deg øke kraften til kjøretøyets motor betydelig.

Sjette - i motsetning til fast og flytende brensel, trenger ikke gassformig drivstoff å varmes opp før injeksjon. Det er positivtpåvirker både påliteligheten til hele systemet og alle ytelsesindikatorer uten unntak.

Syvende fordel: med bruk av gassinjeksjon i sylindrene blir mer jevn. Dermed øker jevnheten i kursen og driften av drivmekanismene, slitasje på høyt belastede deler reduseres.

Dessverre oppnås ikke alltid alle de beskrevne fordelene. Oftest konverterer kjøretøyeiere bensinmotorer til gassdrivstoff for å spare penger på forskjellen i drivstoffkostnader. Imidlertid var motoren designet for bensin eller diesel. Derfor det ikke særlig godt koordinerte arbeidet av alle deler. Ingeniører har regnet ut at når en bil byttes fra bensin til gass, mister motoren omtrent 20 prosent av kraften. For å kompensere for tapet øker mange eiere kompresjonsforholdet til brennkammerrommet. Dette reduserer levetiden til motoren betraktelig. Et annet tiltak er installasjon av et turboladesystem. Men dette arrangementet vil måtte investere mye penger. Driften av en motor eller et kjelehus på flytende og gassformig brensel viser helt forskjellige ytelsesindikatorer. Dessuten er fordelen langt fra å være på siden av fast brensel.