Сжатый природный газ
Сжатые горючие газы как моторные топлива на автомобильном транспорте стали применяться в нашей стране ещё в 30-е годы прошлого века. Сначала использовали сжатые коксовый и светильный газы, на которых эксплуатировались автомобили ГАЗ-4А и ЗИС-30 с запасом хода на одной заправке до 120 км [5].
После войны открытие и освоение крупных месторождений природного газа, а также строительство ряда магистральных трубопроводов позволили расширить использование газообразного топлива на автомобильном транспорте. Но в дальнейшем в связи с резким ростом добычи нефти и строительства крупных нефтеперерабатывающих заводов использование сжатого природного газа сократилось и многие газонаполнительные станции были законсервированы.
На заводах ГАЗ, ЗИЛ, ЛАЗ разработаны конструкции газобаллонных автомобилей ЗИЛ-138А, ЗИЛ-53-27, ЛАЗ-695Н и др. Запас сжатого газа находится на этих автомобилях в баллонах из углеродистой стали массой 93 кг, вместимостью 50 л, под давлением 20 МПа. В полностью заполненном баллоне содержится около 10 м3 газа, что эквивалентно примерно 10 л бензина. Характеристики ГБА на СПГ приведены в табл. 4.3.
Таблица 4.3
Характеристика основных моделей газобалонных автомобилей,
работающих на сжатом природном газе
| Показатель | ЗИЛ-138А | ГАЗ-52-27 | ГАЗ-52-28 | ГАЗ 53-27 | КамАЗ-53208 | КамАЗ-55118 | ЛАЗ-695НГ | ГАЗ-24-27 |
| Тип автомобиля | Гру-зовой | Борто-вой | Грузо-вой, фургон | Гру- зовой | Борто-вой | Само-свал | Авто-бус | Такси |
| Грузоподъём-ность, кг | – | – | ||||||
| Число газовых баллонов, шт. | ||||||||
| Ёмкость заправки газом, м3 | ||||||||
| Степень сжатия двигателя | 6,5 | 7,0 | 7,0 | 6,7 | 17,0 | 17,0 | 8,0 | 8,2 |
| Максимальн. мощность двигателя, кВт | 88,5 | 56,6 | ||||||
| Контроль-ный расход газа, м3/100 км | 29,3 | 19,6 | 21,5 | 23,8 | (ДТ-6,5) | (ДТ-7,0) | 7,2 | |
| Резервное топливо | А-76 | А-76 | А-76 | А-76 | – | – | АИ-93 | АИ-93 |
| Максималь-ная скорость, км/ч | ||||||||
| Запас хода, км |
Были разработаны опытные образцы и легковых автомобилей, например на базе «Москвича». Баллон изготавливался из низколегированной стали, общей массой 63 кг при толщине стенок 6 мм [7].
Очевидно, что целесообразно изготовление баллонов из лёгких и прочных полимерных материалов.
По сравнению с СНГ сжатый природный газ при использовании в ГБА имеет преимущества:
– разведанных и освоенных запасов природного газа гораздо больше. Уже сейчас можно перевести на СПГ весь автомобильный парк страны [7];
– отработавшие газы содержат значительно меньше вредных веществ;
– сжатый газ при налаженном производстве дешевле сжиженного;
– СПГ легче воздуха, поэтому при утечках не образуются взрывоопасные конструкции, как у СНГ.
Вместе с тем сжатый природный газ имеет и ряд недостатков, сдержи-вающих его широкое применение:
– хранить СПГ приходится в сжатом виде, так как в сжиженное состояние он переходит трудно – при температуре минус 82 °С и давлении не ниже 4,5 МПа;
– большая масса баллонов значительно снижает грузоподъёмность автомобиля;
– небольшой запас хода (табл. 4.3);
– сложность заправочного оборудования газонаполнительных станций.
Природные месторождения содержат 82–98% метана, до 6% этана и 4–20% пропана.
Природный сжатый газ получают из горючего природного газа, транспортируемого по магистральным газопроводам или городским газовым сетям, удалением примесей, осушкой и последующем компрессированием по технологии, не допускающей изменения компонентного состава. Предназначенный для заправки ГБА сжатый природный газ должен отвечать требованиям ГОСТ 27577-87 «Газ природный топливный сжатый для газобаллонных автомобилей». Физико-химические показатели СПГ для ГБА приведены в табл. 4.4.
Таблица 4.4
Физико-химические показатели сжатого природного газа
по ГОСТ 27577-87
| Показатель | Норма |
| Объёмная теплота сгорания низшая, кДж/м3, не менее | 32600–36000 |
| Относительная плотность по отношению к воздуху, не менее | 0,56–0,62 |
| Расчётное октановое число газа, не менее | |
| Концентрация сероводорода, г/м3, не более | 0,2 |
| Концентрация меркаптановой серы, г/м3, не более | 0,036 |
| Масса механических примесей в 1 м3, мг, не более | 1,0 |
| Суммарная объёмная доля негорючих компонентов, включая кислород, %, не более | 7,0 |
Окончание табл. 4.4
| Показатель | Норма |
| Содержание воды, мг/м3, не более | 9,0 |
Примечание. Значения показателей установлены при температуре 20 °С и давлении 0,1013 МПа (1 атм).
Особое внимание при компрессировании сжатого газа уделяют его предварительной осушке. Максимальное содержание воды в одном кубическом метре газа допускается не более 9 мг. Это обусловлено тем, что в редукторе высокого давления происходит резкое снижение давления газа. При избыточном содержании воды происходит её кристаллизация. Кроме того, перед снижением давления газ нагревают в подогревателе за счёт тепла отработавших газов. Температура после снижения давления остаётся в допустимых пределах.
У газодизельных двигателей температура в конце такта сжатия (500…780 °С) недостаточна для самовоспламенения смеси газа и воздуха. Применение системы зажигания с установкой свечей зажигания в отверстия для форсунок технически сложно и значительно увеличивает время при переходе с одного вида топлива на другое. Поэтому на топливный насос высокого давления устанавливают ограничитель запальной дозы. Педаль подачи топлива изменяет подачу только газа, а порция дизельного топлива постоянна и примерно равна объёму подачи на уровне 15–20% от максимальной.
Большое внимание уделяется применению газового топлива в сельском хозяйстве. Кировским сельхозинститутом разработан и успешно прошёл испытания трактор «Универсал – 445». Двигатель его работает на сжатом газе. Трактор предназначен для эксплуатации в помещениях с ограниченным воздухообменом (теплицах, складах). Сжатый газ хранится в 4-х баллонах вместимостью 50 л, размещённых по бокам моторного отсека. Запуск газодизеля производится на дизельном топливе, а затем включается подача сжатого газа и работа трактора осуществляется путём регулирования подачи газа. Доза запального дизельного топлива постоянная и составляет 1,6 кг/ч. Расход газа при номинальном режиме не превышает 53 м3/ч. При этом мощность, развиваемая дизелем, равна 33 кВт при частоте вращения коленчатого вала 2400 мин-1. Трактор надёжно работает на всех режимах, обеспечивая экономию дизельного топлива при снижении содержания в выхлопных газах сажи в 4–5 раз.
Этим же институтом также переоборудовано на использование СПГ в качестве топлива самоходное шасси Т-16 МГ, где, как и на тракторе, замещается газом до 80% дизельного топлива. Характерным является то, что перевод на СПГ тракторов и самоходных тележек не требует дорогостоящего оборудования и может производиться в условиях специализированных мастерских [5].
За рубежом [9] применению СПГ в качестве топлива уделяется большое внимание. Это обусловлено в первую очередь в зависимости от соотношения цен на жидкое и газовое топливо, а также с учётом требования максимального использования собственных ресурсов топлива и сведения к минимуму зависимости от конъюнктуры рынка.
Ведущее место в этой области занимает Италия. Стоимость газобаллон-ного оборудования в Италии в 2 раза ниже, чем, например, в США. Это связано с более широким применением этого оборудования. По своему составу парк газобаллонных автомобилей Италии, работающих на СПГ, состоит из легковых автомобилей индивидуального пользования. Грузовые автомобили имеют дизельные двигатели.
В США фирма Ford разработала специальную модель автомобиля для работы на природном газе. Ведутся работы по применению газобаллонных установок среднего давления (2 МПа) с использованием твёрдого адсорбента. В настоящее время созданы опытные адсорбенты и баллоны, которые при давлении 2 МПа содержат запас газа, эквивалентный запасу в баллонах с давлением 15 МПа, т. е. обеспечивают коэффициент заполнения равный 7,5.
Растёт парк автомобилей, работающих на СПГ и в Канаде. Для газобаллонных автомобилей в Канаде принято рабочее давление газа, равное 21 МПа. Стальные баллоны проходят освидетельствование (гидравлические испытания) один раз в три года. Не разрешается установка баллонов на крышах транспортных средств.
Аналогичное направление развития ГБА осуществляется и в других странах.
Итальянская фирма Landi Renzo выпускает газовую аппаратуру для работы на СПГ (метане) и сжиженном углеводородном газе (СНГ). Конструктивно оба типа аппаратуры работают по универсальной схеме, т. е. обеспечивают полноценную работу автомобиля на газе и бензине. Характерным для этой фирмы является широкое использование электромагнит-ных клапанов и приводов с электрической коммутацией. Фирма считает нецелесообразным выпускать универсальные редукторы для работы на сжатом и сжиженном газах и выпускает два типа редукторов. Уделяет внимание фирма и совершенствованию топливной аппаратуры для газодизелей.
Наряду с продукцией Landi Renzo широкой популярностью пользуется газобаллонная аппаратура питания бензиновых двигателей фирмы Tartarini. Широкое использование электроники обеспечивает выпуск высококачествен-ной газосмесительной аппаратуры.
Одной из ведущих фирм, производящих газовые баллоны, является и фирма Faber.
Дата добавления: 2015-03-26; просмотров: 2826;