Plinasto gorivo: opis, značilnosti, metode proizvodnje, uporaba

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 14:02

Plinsko gorivo je znano že od sredine 19. stoletja. Takrat je slavni inženir Lenoir zgradil svoj prvi plinski motor z notranjim zgorevanjem. Ta aparat je bil primitiven in je deloval brez predkompresije zgorevalne komore. Sodobni motorji mu niso kos. Danes uporaba plinastih goriv ni omejena na avtomobile. Ta okolju prijazna, poceni in cenovno dostopna vrsta goriva aktivno osvaja vedno več novih niš in se aktivno uporablja v vseh sektorjih nacionalnega gospodarstva. Ta članek vsebuje opis, značilnosti goriva. Na splošno opisuje, kako so proizvedeni in uporabljeni.

Splošne informacije

Plinasto gorivo je zelo vnetljiva snov. Ta kakovostna in uporabna lastnost se uporablja v različnih vejah znanosti intehnologijo. Na primer, prebivalstvo in industrija vse pogosteje uporabljata kotle na plinska goriva. V tem gorivu so lahko v različnih količinah prisotni oksidi (dioksidi) ogljika, hlapi ogljikovega dioksida, pa tudi elementi, kot so dušik, vodik, kisik in druge nečistoče. Sodobne naprave, ki delujejo na plinasto gorivo, so zelo občutljive na kemično sestavo delovnega plina. Če ne ustreza standardom, ki jih priporoča proizvajalec, bo oprema najverjetneje odpovedala in potrebna bodo draga popravila.

Vse snovi, ki sestavljajo pline, lahko razdelimo na gorljive in negorljive. Prvi so poleg metana etan, propan in butan. Eksplozivna in s tem gorljiva sta ogljikov monoksid in vodik. Posebej nevaren je vodik. Zaradi tega ga ni priporočljivo hraniti v plinskih jeklenkah. Najboljša rešitev je nakup generatorja vodika. Ta naprava po potrebi ekstrahira vodik iz destilirane vode. Tako je odpravljena nevarnost detonacije velike količine plina.

Država je monopol v trgovini na debelo s tekočimi in plinastimi gorivi. To kaže na strateški pomen te vrste surovin.

Razvrstitev goriva glede na poreklo

Tako kot tekoča se lahko plinasta goriva pridobivajo kot mineral ali pa se proizvajajo v umetnih pogojih. V prvem primeru se takšno gorivo imenuje naravno, v drugem pa -umetno.

Strokovnjaki so zabeležili razlike v sestavi tekočih in plinastih goriv, pridobljenih iz različnih regij. Zaradi razlik v kemični sestavi so tudi rahle razlike v količini toplote, ki se sprošča pri zgorevanju. Zemeljsko plinasto gorivo je skoraj v celoti (95-99%, odvisno od polja) sestavljeno iz tako imenovanega metana (kemijska formula - CH_{4). To gorivo se imenuje zemeljski plin. In to je danes najcenejši vir energije. Zaradi tega se ta vrsta energetskih virov aktivno uporablja v vseh sektorjih nacionalnega gospodarstva. Vendar pa vse prednosti zasenči nizka raven varnosti naprav, ki delujejo na plinasta goriva. V medijih se redno pojavljajo zaskrbljujoče novice o nesrečah in človeških žrtvah zaradi kršitev pravil obratovanja plinskih naprav.}

Umetna plinasta goriva vključujejo snovi, pridobljene s predelavo trdnih ali tekočih goriv. Njegove najpogostejše in priljubljene vrste so plini za kreking koksa. V to skupino so lahko vključeni tudi razsvetljava, voda in mešana goriva. Glede na kemično sestavo določenega plina se raven toplote, ki se sprosti med zgorevanjem, spreminja v širokem razponu. Takšne snovi so zelo eksplozivne. Zaradi tega jih je priporočljivo mešati z zemeljskim plinom pred zgorevanjem. Ta ukrep poveča varnost delovanja naprav, ki delujejo na plinasto gorivo, za red velikosti. Te manipulacije se izvajajo na posebej opremljenih bazah. Potem pa takaplin se dobavlja končnemu uporabniku v jeklenkah ali kako drugače. Toda kljub temu, da je taka mešanica manj nevarna, je treba z njo še vedno ravnati zelo previdno, v skladu z vsemi pravili in predpisi za delo s tlačnimi posodami in varnostnimi predpisi. In to ni edina nevarnost. Ta snov je strupena in vdihavanje lahko povzroči resne posledice in celo smrt.

Razvrstitev goriva po namenu

Gorivo v plinasti obliki se uporablja tako v toplotnih instalacijah kot v motorjih z notranjim zgorevanjem. V skladu s tem ga lahko na podlagi tega razdelimo na motorno gorivo in gorivo za kotlovske peči.

Zemeljski plin se tradicionalno uporablja kot gorivo za kotle in peči. V redkih primerih se uporablja umetno gorivo. Ista vrsta goriva, le z nekaj dodatki, se uporablja tudi za točenje avtomobilov.

Opis zemeljskega plina

Težko je preceniti pomen tega minerala za gospodarstvo naše države in gospodarski razvoj sveta kot celote. Uporabljajo ga številni avtomobili, kotli na plinska goriva, elektrarne in termoelektrarne. Na podlagi predvidenih cen modrega goriva (kot se včasih imenuje zemeljski plin) se pripravijo državni proračuni.

Več kot 90 % tega plina sestavljajo molekule metana (CH_{4). Poleg metana zemeljski plin vsebuje tudi butan s propanom, dušikom, ogljikovim dioksidom, vodno paro in drugimi nečistočami (veljajo za škodljive). ATV majhnih količinah zemeljski plin vsebuje tudi inertne pline (helij in druge). Menijo, da slednji ugodno vplivajo na stroje, naprave in mehanizme, ki delujejo na plin, ter izboljšajo fiziko procesov zgorevanja goriva. Primernost goriva za uporabo, njegova kakovost se ocenjuje po odstotku ogljikovodikov.}

Zemeljski plin ni le dragoceno gorivo, ampak tudi surovina za številne industrije. Torej iz metana, ki ga vsebuje, velike kemične tovarne proizvajajo vodik. Da bi prišlo do te reakcije, jo je treba oksidirati. Poleg vodika se iz njega proizvaja acetilen. Na podlagi teh snovi se proizvajajo vse vrste aldehidov, metilni alkohol (zelo strupena in nevarna snov), amoniak, aceton, ocetna kislina itd. Vendar ostaja dejstvo, da je glavno področje uporabe zemeljskega plina zgorevanje plinastih goriv za namene različnih pogonskih mehanizmov (avtomotorjev) in kotlovskih naprav.

Osnovne lastnosti plinov

Vse pline (ne samo gorivo) združuje razmeroma majhen indeks gostote. Za obravnavani zemeljski plin in njegove umetne analoge se njegova vrednost ohranja v območju 0,8 kilograma na kubični meter. Gostota utekočinjenega plinastega goriva je nekoliko višja in znaša približno 2,3 kilograma na kubični meter.

Plini so večinoma strupene snovi. Toksičnost se poveča, ko se poveča vsebnost ogljikovih oksidov inžveplove spojine z vodikom v plinu. Z vsebnostjo enega ali več odstotkov opisanih škodljivih plinov v ozračju bo človek v treh minutah vdihnil smrtonosno dozo strupene snovi.

Zadevni plini so eksplozivni. Poleg tega se s povečanjem odstotka ogljikovega monoksida in vodika poveča tveganje za detonacijo. Zanimiva lastnost: ko je vsebnost teh snovi več kot 74 %, je verjetnost detonacije plina skoraj nič.

Ključne značilnosti goriva

Pri primerjalni analizi posamezne vrste goriva strokovnjaki operirajo z naslednjimi pojmi: vlaga goriva, vsebnost žvepla, pepel (ostanek), kalorična vrednost in toplotna moč.

Ogrevalna zmogljivost se nanaša na temperaturo, ki zadostuje za proces zgorevanja z minimalno vsebnostjo kisika. Hkrati se ne segrejeta niti zrak niti gorljiva mešanica.

Trden ostanek iz zgorevalnega polja se imenuje pepel. Ne more več goreti. Žlindra je isti pepel, le po taljenju. Tvorba te snovi negativno vpliva na delovanje celotnega sistema, zamaši opremo za gorivo. Zato je ta kazalnik pomembno upoštevati pri načrtovanju.

Pomemben indikator je vlaga. To negativno vpliva na lastnosti goriva. Njegova prisotnost povzroči povečanje prostornine izpušnih plinov, zmanjšanje učinkovitosti namestitve.

Produkti izgorevanja žvepla in njegovih spojin povzročajo in aktivirajo korozijske procese na površinahjekleni deli motorjev in izpušnih sistemov. Poleg tega negativno vplivajo na okolje in zdravje ljudi. Zato je tudi ta kazalnik zelo pomembno upoštevati.

Kalorična vrednost je zelo pomembna lastnost. Upošteva se pri izračunu in načrtovanju opreme in vam omogoča določitev porabe goriva. Ta vrednost se določi eksperimentalno. Za te namene se uporablja poseben kalorimeter. Znana količina (masa) goriva se zgori in zapiše se sprememba temperature vode v kalorimetru. Potem je dovolj, da pridobljene podatke nadomestimo v formulo in izračunamo toploto zgorevanja.

povezan plin

Če se zemeljski plin pridobiva iz vrtin, je povezan plin stranski produkt proizvodnje nafte. Vsebnost metana v takem plinu je nekoliko manjša kot v tradicionalnem zemeljskem plinu. Vendar pa zgorevanje plinastih goriv proizvaja primerljivo toploto.

Stranski plin (povezan) proizvajajo tudi metalurški obrati. V teh podjetjih se gorivo oddaja v pečeh. To so tako imenovani koksarni in plavžni plini. Praviloma se ti plini sežigajo na kraju samem (napajajo v peč ali kotlovnico). Podoben stranski proizvod se proizvaja v globokih rudnikih, kar pogosto vodi v katastrofe.

Proizvodnja plina s suho destilacijo

Umetni plin je pridobljen z dodatno predelavo trdnega (tekočega) goriva. Na ta način je mogoče pridobiti tako imenovani proizvodni plin in plin za suho destilacijo.

Ko je suhodestilacijsko gorivo se pod vplivom visokih temperatur razgradi. V tem primeru je treba izključiti dostop oksidanta (zrak). Po vrsti korakov se prvotno gorivo razgradi v lasten plin, katranske spojine in koks. Natančna sestava nastalih produktov je odvisna od začetne sestave goriva in pogojev procesa (predvsem od temperature).

Proces destilacije, ki poteka pri visokih temperaturah (v območju 1000 - 1100 stopinj Celzija), se imenuje koksanje. Produkti razgradnje v tem primeru so dejanski plin (koks) in koks. Gostota in toplota zgorevanja nastalega plina sta relativno nizki (0,5 kilograma na kubični meter oziroma 16.000 kilojoulov na kubični meter). Ena tona premoga se pri tej obdelavi pretvori v 350 kubičnih metrov plina. Ta kazalnik se lahko razlikuje in je odvisen od pogojev postopka ter od kemične sestave in izvora surovine (premoga).

Obstaja tudi nizkotemperaturna suha destilacija. Sestoji iz predelave trdnega goriva s temperaturami v območju 500 stopinj Celzija. S to metodo se oblikuje najmanjša količina plina (ne več kot 30 kubičnih metrov na tono surovin). Glavni proizvod v tem primeru je smola, ki se nadalje uporablja pri proizvodnji motornih olj in goriv.

Pridobivanje plina z uplinjanjem trdnih goriv

Ena izmed pogostih metod za pridobivanje plinastih goriv je tako imenovana uplinjanje. Sestoji iz kemično-termične obdelave trdnih goriv (skupni učinek visokih temperaturin kemična obdelava). Ogljikovi atomi, ki jih vsebuje trdno gorivo, medsebojno delujejo in reagirajo z vodo in paro ter tvorijo plin (gorivo). Med postopkom uplinjanja poteka tudi suha destilacija. Plinski generator je naprava za uplinjanje trdnih goriv (predvsem premoga). Ta naprava proizvaja naslednje snovi: metan, vodik in ogljikov monoksid. Poleg sondiranih plinov nastajajo tudi negorljive snovi (ogljikov dioksid, kisik z dušikom in vodna para).

Izvedbe plinskih generatorjev - velika raznolikost. Shema in seznam vozlišč sta odvisna predvsem od vrste surovine. Na splošno je cilinder s kovinskimi stenami. Ima odprtine za prezračevanje (dovod zraka) in za izstop ustvarjenega plina. Dovod zraka je prisiljen z uporabo močnih ventilatorjev. Zasnova mora zagotavljati loputo za upravljavca. Gorivo se nalaga skozi streho. Tako navzven ta enota boleče spominja na dobro znano "trbušno peč". Vendar pa obstaja ena razlika - odsotnost dimnika.

Plinski generator je samo osnova celotne instalacije, tako rekoč jedro. Če pogledate diagrame takšne opreme, postane jasno, da so vse druge komponente in naprave zasnovane tako, da speljejo plin v normalno stanje (čiščenje, hlajenje itd.).

Prednosti uporabe in uporabe plina

Sestava plinastega goriva omogoča, da se učinkovito uporablja kot alternativa tradicionalnemu bencinu, kurilnemu olju indizel. Zaloge nafte so izčrpane. Po mnenju strokovnjakov bo trajalo več desetletij. Zalog plina je veliko več. Tako bo aktivna uvedba in uporaba plinske opreme v vseh sektorjih nacionalnega gospodarstva, če ne rešila, pa vsaj odložila akutni problem pomanjkanja ogljikovodikovih surovin.

Druga in zelo pomembna prednost je relativna čistost produktov zgorevanja plina v primerjavi z izpušnimi plini bencinskih motorjev. Z drugimi besedami, stroji in mehanizmi, ki delujejo na plinasta goriva, so okolju prijaznejši in ne onesnažujejo toliko okolja. V metropolitanskih območjih in velikih mestih je ta problem še posebej pereč. Zato si oblasti prizadevajo, da bi celotno floto mestnega javnega prevoza prenesli na nove okoljske standarde.

Tretja prednost je možnost prilagajanja motorja osebnim potrebam in željam s prilagajanjem sestave mešanice. V prihodnosti vam bo to omogočilo, da ne boste preplačali dodatnega denarja.

Četrta prednost je podaljšanje življenjske dobe motorja in podaljšanje časa med popolnimi menjavami motornega olja. Konec koncev, plin, za razliko od naftnih derivatov, ne odstranjuje maščobe (olja) s površin drgnih delov mehanizma (motorja).

Peto - mešanica plinov ima veliko večjo detonacijsko sposobnost v primerjavi s tradicionalnim gorivom. To vam omogoča znatno povečanje moči motorja vozila.

Šesti - za razliko od trdnih in tekočih goriv plinastih goriv ni treba segrevati pred vbrizgavanjem. To je pozitivnovpliva tako na zanesljivost celotnega sistema kot na vse kazalnike uspešnosti brez izjeme.

Sedma prednost: z uporabo vbrizgavanja plina v jeklenke postane bolj enakomerno. Tako se poveča gladkost poteka in delovanja pogonskih mehanizmov, zmanjša se obraba visoko obremenjenih delov.

Na žalost niso vedno dosežene vse opisane prednosti. Najpogosteje lastniki vozil pretvarjajo bencinske motorje v plinsko gorivo, da bi prihranili pri razliki v stroških goriva. Vendar je bil motor zasnovan za bencin ali dizel. Od tod tudi premalo usklajeno delo vseh delov. Inženirji so izračunali, da pri zamenjavi avtomobila z bencina na plin motor izgubi približno 20 odstotkov moči. Da bi nadomestili izgubo, mnogi lastniki povečajo kompresijsko razmerje prostora zgorevalne komore. To močno skrajša življenjsko dobo motorja. Drugi ukrep je namestitev sistema turbopolnilnika. Toda ta dogodek bo moral vložiti veliko denarja. Delovanje motorja ali kotlovnice na tekoča in plinasta goriva kaže popolnoma drugačne kazalnike delovanja. Poleg tega prednost še zdaleč ni na strani trdnih goriv.