Что такое :: Сжиженный газ как вид топлива для автомобиля. Сжиженный бензин


Использование сжиженного газа в качестве топлива (отопление, метан и этан)

Сжиженный газ является одним из наиболее распространенных альтернативных видов топлива, используемых в современном мире.

На самом деле, во многих местах, это вовсе и не альтернативное топливо: в некоторых районах Индии и некоторых сельскохозяйственных районах Соединенных Штатов, да и в России, во многих не сильно индустриализированных населенных пунктах сжиженный газ используют для отопления и приготовления пищи. Когда вы готовите на природе, в походах или на заднем дворике вашего дома с помощью гриля или походной плиты, вы пользуетесь сжиженным газом.

Известный своей универсальностью и эффективностью, сжиженный газ является привлекательным источником энергии для населения, которое устало от огромных счетов за отопление и резкого повышения цен на газ. В этой статье мы узнаем, как получают сжиженный газ, для чего его используют и как можно переделать автомобиль для работы на этом более легком и дешевом топливе.

Что такое сжиженный газ?

Есть два вида газа, которые могут храниться в жидкой форме под умеренным давлением – это пропан и бутан. Также изобутан, имеющий такую же простую химическую формулу как бутан, но другой химической структуры. Как правило, бутан и изобутан смешивают с пропаном в различных пропорциях, в зависимости от цели использования топлива. Пропан - практичное топливо, точка его кипения составляет -42 С. Это означает, что даже при очень низких температурах оно быстро испаряется, стоит лишь извлечь его из герметичного контейнера.

Это означает возможность полного сгорания топлива без многочисленных приборов для выпаривания и смешивания с воздухом. Простого выпускного отверстия будет достаточно. Точка кипения бутана составляет примерно -0,6 С, и это означает, что он не испаряется при низких температурах. Вот почему бутан имеет более ограниченное применение и не используется в чистом виде, только вместе с пропаном. Примерно 450 грамм пропана может сгенерировать 21548 BTU (1 BTU =0,252 ккал) энергии, в то время как бутан производит 21221 BTU.

Для сравнения, ниже приведена таблица эффективности сгорания жидких газов по сравнению с другими традиционными видами топлива:

  • Пропан: 21500 BTU / 450 грамм
  • Бутан: 21200 BTU / 450 грамм
  • Бензин: 17500 BTU / 450 грамм
  • Уголь: 10000 BTU / 450 грамм
  • Дерево: 7000 BTU / 450 грамм

В следующем разделе мы узнаем, откуда берется сжиженный газ.

Этан и метан

К сжиженным газам иногда относят всякий горючий газ, который находится в газообразном состоянии при нормальных температурах и давлении – т.е. газы с точкой кипения близкой к средней температуре атмосферы Земли. Исходя из вышесказанного, как этан, так и метан являются жидкими газами. Однако, по данным из энциклопедии LP Gas Man's Encyclopedia of Methods and Equipment, давление, необходимое для разжижения (этана и метана) и количество металла, необходимого для поддержания их под этим давлением, делает их использование экономически невыгодным.

Источники сжиженного газа

Как нефть и природный газ, сжиженный газ является ископаемым топливом. Его могут добывать из нефти и природного газа путем рафинирования, тем же способом, что добывают бензин из неочищенной нефти. Хотя большинство энергетических компаний не занимаются сжиженными газами всерьез, тем не менее, производят их, поскольку они являются побочным продуктом процесса переработки других видов топлива. Если энергетическая компания и добывает природный газ из земли, то в 90 процентов случаев это метан. Остальное - в виде различных сжиженных газов, которые отделяют от метана до того как он поступит в трубопроводы, а затем и в наши дома. Количество сжиженных газов, которое получают из природного газа колеблется, но как правило составляет от 1 до 3 процентов.

Сжиженный газ так же получают из неочищенной нефти. Производственный выход сжиженных газов при процессе переработки составляет около 3 процентов, а если НПЗ был переоборудован с целью сосредоточиться на добыче сжиженных газов, то цифра может увеличиться и до 40 процентов. Далее мы узнаем о применении сжиженного газа.

Открытие сжиженного газа

Первоначально, у газовой промышленности были проблемы с примесями, содержащимися в газе. Пропан и бутан легко испарялись и создавали более высокое давление паров при хранении и транспортировки природного газа. Сначала было решено просто "выветрить" природный газ, что позволило бы сжиженному газу испариться и уйти в атмосферу. Доктор Вальтер Снеллинг, изобретатель и ученый, который работал в Геологической службе США, в 1910 году начал экспериментировать с конденсированной формой этих “ненужных” веществ. К 1911 году он создал образцы пропана и бутана и представил систему хранения и распределения этих видов топлива. В 1913 году он получил патент на свой метод получения жидких газов.

Универсальное топливо

Сжиженный газ безопасен и его просто хранить, что делает его мобильным. Он имеет достаточно широкий спектр применений, с некоторыми из них вы вероятно встречались и сами. Например, в одноразовых бутановых зажигалках используется сжиженный газ, содержащий смесь бутана и изобутана. Также с сжиженным газом мы сталкиваемся при использовании бытовых газовых баллонов, походных газовых горелках или "домах на колесах”. В многоразовых бытовых баллонах используется пропан, им же можно разжечь печь в “доме на колесах”, подогреть бак с холодной водой или даже заставить работать холодильник и морозильник.

Небольшие баллоны с пропаном можно купить практически в любом бытовом магазине. Выпускные отверстия у баллонов стандартные, так что их можно прикрепить к походной плитке, фонарям, небольшим водонагревателям и ряду других приспособлений. Пропан поможет в любой ситуации, когда потребуется топливо. Сжиженный газ можно найти на судах, охотничьих домиках, сельских районах или садоводчестких хозяйствах которые не охвачены услугами энергетических компаний. В таких странах как Индия, где в некоторых крупных городах нет качественного природного газа или другого топлива, сжиженный газ является основным товаром на энергетическом рынке.

Для отопления и приготовление пищи вместо нефти и угля используют пропан. Сжиженный газ можно использовать не только для домашних нужд и отдыха. Многие отрасли промышленности используют его в качестве источника тепла для металлообработки, обработки стекла или керамики. Многие промышленные погрузчики заправляют сжиженным газом, поскольку он производит достаточно энергии, чтобы поднимать тяжелые грузы, не выбрасывая при этом дымов и загрязняющих веществ в замкнутом пространстве склада. Так же набирает обороты использование сжиженных газов в автомобильной индустрии. Автомобили, созданные или переоборудованные для езды на сжиженном газе становятся все более и более популярными. Причину мы узнаем следующем разделе.

Использование сжиженного газа в автомобилях

По данным Всемирной Ассоциации сжиженных газов (WLPGA), более 9 миллионов автомобилей в 38 странах работают на этом топливе. Это абсолютно не новая идея: автомобили, работающие на пропане, существуют уже несколько десятилетий. Преимуществом является сокращение выбросов: по сравнению с бензином - на 50% меньше окиси углерода, на 40% меньше углеводородов, на 35% меньше окиси азота (NOx) и на 50% меньше озона. Используемый в автомобилях сжиженный газ может обойтись значительно дешевле, чем бензин. Он является высокооктановым топливом, и предлагает производительность сопоставимую с бензином и дизельным топливом. Многие владельцы утверждают, что автомобиль использующий газобалонное оборудование (ГБО) работает более гладко, в результате компоненты двигателя изнашиваются не так быстро.

Самый простой способ начать использовать пропан - купить автомобиль, способный ездить на газе. Широкий круг производителей, в том числе и крупнейшие американские автомобильные компании Ford, General Motors и Daimler-Chrysler, предлагают такую возможность в некоторых моделях. Как правило, этих автомобилей нет в салонах – их нужно заказывать. В большинстве случаев нет заводских моделей, способных ездить на сжиженном газе, но эту опцию можно заказать на заводе. Вот примеры моделей, приспособленных к езде на сжиженном газе: Ford Crown Victoria, Dodge Ram, Ford F-150, Chevrolet Cavalier и Toyota Camry.

Редко (в Европе чаще) производят автомобили, которые способны ездить исключительно на газе. Двигатель специально разработан и приспособлен к максимально эффективной работе на пропане, что приводит к снижению износа двигателя и увеличивает пробег. Однако многие потребители обеспокоены тем, что газозаправочные станции трудно найти. По этой причине большинство автомобилей, приспособленных к езде на сжиженном газе, имеют двойную топливную систему - один бак для бензина, другой для пропана.

По мере необходимости системы автоматически переключаются с одной на другую, что позволяет владельцам автомобиля использовать экологичный и дешевый пропан, когда он доступен или быстро заполнить бак бензином на ближайшей автозаправке. Насколько трудно найти газозаправочную станцию? На самом деле, абсолютно не сложно. В отличие от некоторых других альтернативных видов топлива (например, водорода), уже существует большая и надежная инфраструктура для автомобилей, работающих на пропане.

Преобразование автомобиля для работы на сжиженном газе

Процесс преобразования автомобиля для работы на пропане подразумевает прекрасное знание автомобильных систем. Некоторые компании предлагают наборы, которые содержат все необходимое для осуществления трансформации. Лицам, не имеющим достаточных знаний в этой области, следует найти опытного механика. Хотя пропан и безопасен, но если система установлена неправильно, могут возникнуть проблемы с техникой безопасности.

Первым шагом является выбор бака. Как правило, устанавливают двухтопливную систему, то есть Вам не нужно заменить старую систему, просто добавиться вторая. Таким образом, бак для пропана займет некоторое место в багажнике автомобиля. Баки могут иметь форму "торпеды" или " пончика". Как правило, баки в форме торпеды имеют большую вместительность, но также требуют больше места в автомобиле. Баки в форме пончика имеют форму, позволяющую занять место запасного колеса. Они меньше по размеру, но Вам придется пожертвовать своей запаской. На больших автомобилях можно установить одновременно несколько баков для увеличения вместительности. После того как бак установлен, в кузове автомобиля нужно проделать отверстие для заправки газом, как правило рядом с горловиной бензобака или в задней части кузова.

Идеальное расположение потребует минимального количества трубок для подсоединения к баку. Сами по себе, топливные трубки являются медными, что придает им определенную гибкость, при подсоединении. Бак должен быть подключен к заправочной горловине, провода должны проходить по днищу автомобиля к двигателю. Электромагнитный клапан должен быть установлен на топливной магистрали между баком и двигателем. Этот клапан перекрывает подачу газа, когда машина работает на бензине или когда двигатель не работает. Он также имеет встроенный фильтр, который устраняет любые примеси, находящиеся в топливе.

Следующий важный компонент называется регулятором или вапоризатором. Это устройство берет на себя одну из функций карбюратора в бензиновом двигателе - он использует тепло от охлаждающей жидкости, чтобы привести пропан в газообразное состояние. Регулятор включает в себя электронную схему, которая сокращает подачу газа в случае остановки двигателя. Регулятор как правило меньше, чем карбюратор, так что найти место для него в моторном отсеке не составит труда. Другую часть функций карбюратора берет на себя смешивающий прибор, установленный во впускном коллекторе. Прибор получает информацию от датчиков автомобиля или блока управления двигателем и контролирует количество газа, поступающего в цилиндры.

Система должна быть подсоединена к электрической системе автомобиля для функционирования топливомера и автоматического переключения баков (с помощью ручного переключателя на панели приборов). Должна быть установлена связь с блоком управления, чтобы регулятор работы двигателя был приспособлен к различным параметрам топлива. Автомобилям с электронной системой впрыскивания топлива, возможно, потребуется электронный эмулятор.

Когда машина работает на газе, топливный инжектор не будет направлять информацию остальным датчикам автомобиля, загорится контрольный сигнал двигателя и даст неправильные диагностические показания. Эмулятор позволяет игнорировать эти сигналы и блок управления может работать должным образом. Комплекты для трансформации поставляются с более подробными инструкциями, это лишь краткий обзор. Далее мы узнаем, насколько безопасен это сжиженный газ.

Внимание: Это не руководство к действию, не нужно срываться и бежать переделывать автомобиль! Информация дана для общего представления о процессе. Если у вас нет опыта работы с автомобильными топливными и электрическими системами, настоятельно рекомендуется обратиться к специалистам.

Безопасность и хранение

На самом деле, по сравнению с другими видами топлива, жидкие газы весьма безопасны. Пропан имеет высокую температуру воспламенения (около 450-510 С) по сравнению с бензином (257 С). Этот факт снижает вероятность самопроизвольного возгорания. Кроме того, из-за давления необходимого для поддержания пропана в жидком виде, баллоны используемые для хранения пропана прочнее бензобаков. Специальный клапан отсечки топлива увеличивает коэффициент безопасности.

Вот некоторые рекомендации по хранению сжиженного газа. Важно помнить, что баки с пропаном, на самом деле не бывают пустыми. При заполненном баке, большое количество пропана (только в жидкой форме) находится под давлением. Но при нормальном давлении, не весь пропан сжиженный – небольшое его количество находится в газообразном состоянии и занимает часть пространства в баке. Чем больше пропана, тем быстрее падает давление, оставляя меньшее количество пропана в сжиженном виде и больше пропана в газообразном состоянии.

Баллоны должны быть заполнены лишь на 80 процентов. Изменение температуры может привести к изменению давления внутри бака. Если вы заполните целый бак прохладным, пасмурным днем, и оставите автомобиль на следующий день на солнце, то повышение температуры приведет к увеличению давления в баке, что может привести к взрыву, даже при запасе свободного объема в 20 процентов.

Источник: Авто Релиз.ру.

autorelease.ru

Что такое :: Сжиженный газ как вид топлива для автомобиля — ikirov.ru

  Сейчас во всем мире сжиженный газ производят и используют как высококачественное бытовое и промышленное топливо, что является следствием основных его преимуществ. А именно: возможность существования сжиженного газа при температуре окружающей среды и умеренных давлениях как в жидком, так и газообразном состоянии. В жидком виде эти газы легко перерабатываются, хранятся, транспортируются, а в газообразном - имеют лучшую, чем природный и искусственные газы, характеристику сгорания при отсутствии вредных примесей.

Двигатели внутреннего сгорания, работающие на газовом топливе, начали разрабатываться гораздо раньше бензиновых и дизельных, однако широкое применение в автомобильной сфере они стали находить только в последние годы. Тем более что перевод двигателя на газ не исключает возможность его эксплуатации на бензине. Причем переключение двигателя с одного вида топлива на другое происходит прямо в салоне машины.

Газовое топливо обладает многими преимуществами перед традиционным жидким. Пожалуй, самое главное из таких преимуществ для рядового автолюбителя - это низкая стоимость газа. Поэтому, даже притом, что один и тот же двигатель расходует газа несколько больше, чем бензина, использование газового топлива оказывается весьма выгодным. Одним из приятных особенностей газового топлива является тот факт, что после опустения топливного баллона машина будет в состоянии проехать еще 2-4 км.

В качестве автомобильного горючего используются два вида газового топлива - сжиженный нефтяной, или углеводородный, газ и сжатый компримированный газ. Сжиженный газ, используемый как автомобильное топливо, в основном состоит из пропана (С3Н8), газовой смеси бутана (С4Н10), получаемых при добыче природного газа и нефти, а также на различных стадиях ее переработки на заводах. и (около 1%) непредельных углеводородов. Их химические и физические свойства обеспечивают достаточную мощность и эффективной работы двигателя.

Сжиженный или сжатый газ?

Следует отличать сжиженный и сжатый газ. Сжатый газ - это, в основном, метан, сохраняющий свое газообразное состояние почти при любой температуре и при любом повышении давления.

Сжиженный газ пользуется наибольшей популярностью у владельцев легковых автомобилей. Переоборудовать автомобиль для работы на сжиженном газе проще и дешевле, чем для работы на сжатом. Сжиженный газ находится в баллоне под относительно небольшим давлением - 16 атмосфер, а высокая степень разреженности сжатого газа требует увеличить этот показатель в 12-15 раз. Поэтому для использования сжатого газа необходимы более громоздкие и тяжелые заправочные баллоны с более толстыми стенками. При этом пробег автомобиля, работающего на сжатом газе, от одной заправки вдвое меньше пробега авто, на котором установлено оборудование для сжиженного газа. Однако сжатый газ также употребляется в качестве автомобильного горючего, поскольку запасы метана в природе очень велики и себестоимость этого вида топлива небольшая. Машины, работающие на сжатом газе - это, в основном, грузовые автомобили и автобусы, используемые предприятиями. Кроме себестоимости, у сжатого газа есть и другие положительные отличия: он менее взрывоопасен, нежели сжиженный, так как очень легок и при утечке не скапливается на открытом пространстве; сжатый газ, сгорая, образует более чистый выхлоп; при использовании сжатого газа не нужно сливать периодически образующийся конденсат, обладающий неприятным запахом.

Свойства сжиженного газа

LPG или сжиженный газ, побочный продукт очищенной сырой нефти, является газом в комнатной температуре и давлении, и жидкостью в давлении 2Па. Плотность жидкой фазы газа зависит от температуры, с увеличением которой плотность уменьшается. При нормальном атмосферном давлении и температуре 15°С, плотность жидкой фазы пропана составляет 0,51 кг/л, бутана - 0,58 кг/л. Паровая фаза пропана тяжелее воздуха в 1,5 раза, бутана - в 2 раза. Температура кипения бензина выше температуры окружающей среды, а сжиженный газ испаряется при более низких температурах. Это означает, что бензин в баке находится, как правило, в жидком состоянии при атмосферном давлении, а сжиженный газ в баллоне - при давлении, соответствующем температуре окружающей среды.

Марки сжиженного газа

Существует две марки сжиженного нефтяного газа (ГСН): ПА — пропан автомобильный и ПБА — пропан-бутан автомобильный.

Показатель ПА-пропан автомобильный ПБА-пропан-бутан автомобильный
                   Массовая доля компонентов, %:
метан и этан   Не нормируется
пропан  90±10  50±10
углеводороды С4 и выше   не нормируется
непредельные углеводороды  6  
объем жидкого остатка при +40'С   отсутствует
при +45'C, не более  --  1,6
при - 20"C, не менее  --  0,07
 при -35'C, не менее 0,07  --
в том числе сероводорода, %, не боле 0,01
 Массовая доля серы и сернистых соединений,%, не более   0,01
 Содержание свободной воды и щелочи   Отсутствует

Марка газа ПБА допускается к применению во всех климатических районах при температуре окружающего воздуха не ниже -20°С. Марка ПА используется в зимний период в тех климатических районах, где температура воздуха опускается ниже -20°С (рекомендуемый интервал -20°С…-25°С). Пропан остается в жидком состоянии при температуре ниже -42 градуса, для бутана эта температура составляет -0,5 °С. В весенний период времени с целью полной выработки запасов сжиженного газа марки ПА допускается ее применение при температуре до 10°С. Более высокая температура может привести к нежелательному повышению давления в газоподающей системе автомобиля и ее разгерметизации.

Преимущества сжиженного газа

Октановое число

Октановое число газового топлива выше, чем бензина, поэтому детонационная стойкость сжиженного газа больше, чем бензина даже самого высшего качества. Это позволяет добиться большей экономичности использования топлива в двигателе с повышенной степенью сжатия. Среднее октановое число сжиженного газа - 105 - недостижимо для любых марок бензина. При этом скорость сгорания газа немного меньше, чем у бензина. Это снижает нагрузки на стенки цилиндров, поршневую группу и коленчатый вал, позволяет двигателю работать ровно и тихо.

Диффузия

Газ легко смешивается с воздухом и равномерней наполняет цилиндры однородной смесью, поэтому двигатель работает ровнее и тише. Газовая смесь сгорает полностью, поэтому не образуется нагар на поршнях, клапанах и свечах зажигания. Газовое топливо не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, а также не смешивается с маслом в картере, не ухудшая, таким образом, смазочные свойства масла. В результате цилиндры и поршни изнашиваются меньше.

Давление в баллоне

Сжиженный газ отличается от других видов автомобильного топлива наличием паровой фазы над поверхностью жидкой фазы. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем. Давление в баллоне зависит от давления насыщенных паров, которое в свою очередь зависит от температуры жидкой фазы и процентного соотношения пропана и бутана в ней. Давление насыщенных паров характеризует испаряемость ГСН. Испаряемость пропана выше чем бутана, поэтому и давление при отрицательных температурах у него значительно выше.

Выхлоп

При горении, выделяется меньшее количество углеродистых и азотных окисей и несожженных углеводородов чем бензин или дизельное топливо, без выделения ароматических углеводородов или диоксида серы.

Примеси

Качественное газовое топливо не содержит таких химических примесей, как сера, свинец, щелочи, которые усиливают коррозирующие свойства горючего и разрушают детали камеры сгорания, систему впрыска, лямбда-зонд (датчик, определяющий количество кислорода в топливной смеси), каталитический нейтрализатор выхлопных газов.

Недостатки сжиженного газа

Взрывоопасность

При испарении 1 л сжиженного газа образуется около 250л газообразного. Таким образом, даже незначительная утечка может быть очень опасной, так как объем газа при испарении увеличивается в 250 раз.

Этот недостаток может проявиться при неправильной установке газобаллонного оборудования или несоблюдении автовладельцем правил эксплуатации такой аппаратуры. Для возгорания газа необходима более высокая концентрация этого вещества в воздухе, чем бензина. Однако повышенная летучесть газа позволяет опасному количеству накапливаться быстрее и в больших объемах. В движущемся автомобиле такая концентрация возникнуть не может, но в любом случае, при обнаружении характерного запаха водителю следует перекрыть подачу газа в двигатель и продолжать движение на бензине. Ставить при обнаружении утечки газа машину в гараж недопустимо.

Проверить герметичность газобаллонной аппаратуры можно, нанеся кистью мыльный раствор в места соединений трубопроводов. Если в таких местах появляются мыльные пузыри - автомобилю прямой путь на сервисную станцию. Ремонтировать газовое оборудование самостоятельно запрещается. Каждые два года установленная на машине газобаллонная аппаратура должна проходить освидетельствование специалистов. Исправное газовое оборудование полностью герметично. На каждом трубопроводе, отходящем от баллона, устанавливаются как минимум три независимых друг от друга запорных устройства.

Одорация

Поскольку газ не обладает запахом, то для определения негерметичности системы в газ добавляются в определенной пропорции особые вещества – меркаптаны. По своей химической структуре они похожи на алкогольные вещества, общая формула которых R-SH. Наличие этих веществ даже в небольших количествах чувствуется благодаря их неприятному запаху – если в закрытом автомобиле есть запах «газа», значит, система негерметична, и эксплуатировать такой автомобиль небезопасно. Сернистые соединения одоранта и самого газа снижают долговечность работы редуктора вследствие интенсивного старения мембран, резиновых уплотнений и вызывают коррозию трубопроводов.

Заправка топливного баллона

Полностью заполнять топливный баллон газом нельзя, поскольку даже небольшой рост окружающей температуры ведет к существенному повышению давления в баллоне. Поэтому при заправке топливного резервуара на 80% специальное устройство газовой аппаратуры автоматически перекрывает заправочный канал.

Нежелательная эксплуатация в условиях жаркого климата

Жаркий климат - не лучший для эксплуатации автомобилей на газовом топливе. В таких условиях, чтобы уменьшить давление в топливном резервуаре, баллон надо немного "выездить", прежде чем машина будет поставлена на стоянку.

Снижение мощности

По причине более низкой теплоты сгорания газово-воздушной смеси по сравнению со смесью воздуха и жидкого топлива наблюдается некоторое падение мощности двигателя - примерно на 10%. Однако существенного влияния на динамические характеристики автомобиля это не оказывает и, к тому же, это можно частично устранить, если установить угол опережения зажигания на 3-5° раньше.

Травмоопасность

Сжиженный газ, попав на кожу человека при низкой температуре воздуха, может вызывать обморожение.

Кроме всего вышесказанного можно отметить необходимость более частой замены воздушных фильтров. Детали для газобаллонного оборудования пока найти труднее, чем для системы питания жидким топливом. Топливный резервуар занимает некоторую часть багажника. Наконец, у машины, работающей на газе, иногда возникают проблемы с запуском холодного двигателя.

www.ikirov.ru

Использование сжиженного газа

Сжиженный газ на сегодняшний день находится в списке самых распространённых альтернативных видов топлива. Впрочем, во многих местах газ – вовсе не альтернативный вариант топлива: в определённых районах Индии, в некоторых регионах США, да даже в РФ сжиженный газ применяют не только для отопления, но и для приготовления пищи. Вы пользуетесь сжиженным газом, когда готовите в походах на природе, или используете гриль.

Сжиженный газ славится своей эффективностью и универсальностью, является весьма привлекательным источником энергии для тех людей, кому надоели большие счета за отопление, регулярное увеличение цен на газ. Поговорим о том, каким образом получают сжиженный газ, для чего его применяют и каким образом можно переделать свой автомобиль, чтобы он смог функционировать на этом более дешёвом и лёгком топливе.

Что собой представляет сжиженный газ?

Существует два вида газа, которые можно хранить под умеренным давлением в жидкой форме: бутан и пропан. Есть также изобутан – его химическая формула также проста, как и у бутана, но химическая структура другая. Чаще всего, изобутан и бутан смешиваются в разных пропорциях – в зависимости о того, в каких целях нужно использовать топливо. Пропан является практичным топливом, точка кипения составляет минус 42 градуса. То есть, даже при низких температурах данный газ испаряется моментально – сразу после того, как его извлекают из герметичного контейнера.

Всё это говорит о том, что топливо может сгорать полностью – не нужны разные приборы для выпаривания, для смешивания с воздухом. Вполне достаточно обычного выпускного отверстия. Точка кипения бутана составляет минус 0,6 градусов, это говорит о том, что испарения при низких температурах не происходит. Именно поэтому применение бутана более ограниченное, в чистом виде его почти не используют – лишь совместно с пропаном.

Приблизительного 450 грамм пропана требуются для того, чтобы получить 21548 BTU энергии (где 1 BTU составляет 0,252 ккал). Бутан же производит при том же количестве 21221 BTU.

Поговорим о том, откуда сжиженный газ берётся.

Метан и этан

Иногда к сжиженным газам относят всякий горючий газ, который при нормальным давлении и температуре находится в газообразном состоянии – то есть, речь идёт о газах с высокой точкой кипения, которая максимально соответствует средней температуре атмосферы нашей планеты. Опираясь на всё вышесказанное, можно сделать вывод – метан и этан являются жидкими газами. Однако, согласно информации из различных энциклопедий, давление, которое требуется для того, чтобы разжижать метан и этан, а также объём металла, который нужен для того, чтобы поддерживать газ под давлением, делает их применение невыгодным с экономической точки зрения.

Сжиженный газ – источники

Сжиженный газ (как и природный газ, как и нефть) – это ископаемое топливо. Добывать газ могут из природного газа или нефти посредством рафинирования – то есть, примерно также, как получают из неочищенной нефти бензин. Впрочем, многие энергетические компании всерьёз сжиженным газом не занимаются, хотя и производят его – так как он является подобным продуктом от переработки иных видов топлива.

В случае, когда энергетическая компания занимается добычей природного газа из земли, практически всегда речь идёт о метане. Все сжиженные газы, которые остаются, отделяются от метана до того момента, как он поступит сначала в трубопроводы, а после – в наши дома. Примерно 1-3% - такой объём сжиженных газов, который получается из природного газа.

Из неочищенной нефти сжиженный газ также получают. При процессе переработки производственный выход сжиженных газов составляет около трёх процентов, а если НПЗ переоборудовали для того, чтобы сконцентрироваться на добыче сжиженного газа, этот показатель может возрасти до 40%. Применение сжиженного газа – ещё одна интересная тема, которая волнует многих людей. Поговорим об этом подробнее.

Сжиженный газ – открытие

Сначала газовая промышленность испытывала проблемы с примесями, которые содержатся в газе. Бутан и пропан испарялись легко, создавали более высокое давление паров в процессе хранения и при транспортировке. Изначально решили, что нужно просто «выветривать» природные газы – за счёт этого сжиженный газ просто бы испарился и ушёл в атмосферу. Но один учёный и изобретатель, доктор Вальтер Снеллинг, который трудился в Геологической службе США, начал эксперименты в 1910 году – предметом экспериментов стала конденсированная форма этих веществ, которые на тот момент имели статус «ненужных». Образцы пропана и бутана были созданы к 1911 году, также была представлена система хранения, распределения данных видов топлива. Учёный к 1913 году получил патент на собственный метод получения жидких газов.

Универсальное топливо – сжиженный газ

Хранить сжиженный газ очень просто, он совершенно безопасен, за счёт этого является мобильным. Спектр применений сжиженного газа также велик – возможно, вы уже встречались с некоторыми из них. К примеру, одноразовые зажигалки – в них используется сжиженный газ: смесь изобутана и бутана. Кроме того, при эксплуатации газовых бытовых баллонов мы также сталкивается с сжиженным газом (как и при использовании газовых походных горелок). Если рассматривать многоразовые бытовые баллоны, в них используют пропан, кроме того, данный газ идеально подходит для подогрева баков с холодной водой, его часто применяют для разведения огня в печах, которые есть в «домах на колёсах». Данный газ также может заставить функционировать морозильники и холодильники.

Небольшие баллоны, в которых содержится пропан, можно приобрести почти что в любом бытовом магазине. У баллонов стандартные выпускные отверстия, так что их можно легко крепить к фонарям, походной плитке, не слишком крупным водонагревателям и некоторым иным приспособлениям. Пропан помогает человеку в любой ситуации, когда ему требуется топливо. На судах можно найти сжиженный газ, как и в сельских районах, охотничьих домах, на садовых участках, где услуги энергетических компаний не предоставляются. В Индии, к примеру, в некоторых городах отсутствует качественный природный газ и прочее топливо, здесь сжиженный газ – основной товар, который представлен на энергетическом рынке.

Для приготовления пищи и отопления вместо угля и нефти применяют пропан. Сжиженный газ можно применять не только для бытовых нужд и отдыха. Разные промышленные отрасли применяют его, как источник тепла для обработки керамики, стекла, металлообработки. Промышленным газом заправляются многие промышленные погрузчики, ведь газ способен дать достаточное количество энергии, чтобы рабочие могли осуществить подъём тяжёлых грузов, при этом совсем не обязательно выбрасывать дым, прочее вещества, которые будут загрязнять замкнутое пространство складов. Кроме того, набирает популярность применение сжиженных газов в рамках автомобильной индустрии. Автомобили, разработанные или переоборудованные для функционирования на сжиженном газе, становятся всё более востребованными. Чуть подробнее об этом мы поговорим чуть ниже.

Сжиженный газ и автомобили

Согласно информации от WLPGA(Всемирной Ассоциации сжиженных газов), примерно 9 миллионов машин в 38 государствах мира работают на сжиженном газе. Эта идея не является революционно новой – автомобили, которые могут функционировать на пропане, созданы уже несколько десятков лет назад. Положительная сторона данного подхода в том, что выбросы сокращаются – на 50% меньше выделяется окиси углерода, если сравнивать с бензиновым топливом, углеводородов меньше на 40%. Кроме того, на 50% меньше озона и на 35 – окиси азота. Сжиженный газ, который используют в автомобилях, может стоить дешевле, чем бензиновое топливо. Кроме того, газ – высокооктановое топливо, потребителям предлагается производительность, сопоставимая с дизельным топливом и бензином.

Многие собственники утверждают, что машина, которая использует ГБО (газобалонное оборудование), работает более гладко – за счёт этого износ компонентов двигателя происходит гораздо медленнее.

Самый лёгкий способ начать использование пропана – приобрести автомобиль, который может ездить на газе. Круг производителей такой техники достаточно широк – в том числе можно отметить серьёзные американские автомобильные компании – Форд, Дженерал Моторс, а также Daimler-Chrysler: они уже сегодня в некоторым моделях предлагают возможность использования сжиженного газа в качестве топлива.

Но, практика такова – в салонах данные автомобили вы вряд ли найдёте, их необходимо заказывать. Как правило, заводских моделей, которые могут ездить на сжиженном газе, нет – эта опция подключается на заводе. Примеры машин, которые приспособлены к функционированию на сжиженном газе - ToyotaCamry, FordCrownVictoria, Ford F-150, DodgeRam, ChevroletCavalier.

Редко (обычно в Европе) делают машины, которые могут функционировать только на газе. Двигатель сделан таким образом, что может работать максимально эффективно на пропане – за счёт этого детали изнашиваются медленнее, пробег техники увеличивается. Впрочем, потребителей ещё пугает то, что сегодня пока что сложно отыскать газозаправочные станции. Именно поэтому многие машины, которые могут работать на сжиженном газе, обладают двойной топливной системой – есть два бака: один для пропана, другой для бензина.

Система сама переключается с одной на другую по мере необходимости, за счёт чего обладатели автомобиля могут всегда использовать дешёвый и экологически чистый пропан, если он доступен. Если же нет – бак всегда можно заполнить бензиновым топливом на ближайшей автомобильной заправке. Трудно ли на самом деле отыскать газозаправочную станцию? Если честно – ничего сложного в этом нет. В отличие от прочих альтернативных разновидностей топлива (того же водорода, к примеру), уже есть надёжная и большая инфраструктура для машин, которые функционируют на пропане.

Преобразование автомобилей для работы на сжиженном газе

Чтобы преобразовать автомобиль для работы на газе, необходимо идеально знать все автомобильные системы. Некоторые фирмы предлагают специальные наборы, в которых уже есть всё необходимое для того, чтобы выполнить трансформацию. Если у вас в этой области нет достаточных знаний, обязательно нужно отыскать опытного механика. Хоть пропан и является безопасным, если систему поставить неправильно, с техникой безопасности могут возникнуть серьёзные проблемы.

Самый первый шаг к использованию сжиженного газа в собственном автомобиле – выбор подходящего бака. Чаще всего, на машину ставят двухтопливную систему, то есть, старую систему отключать не нужно – добавляют вторую новую. Бак для пропана в багажнике автомобиля займёт определённое место. Современные баки могут иметь вид «пончика» или «торпеды». Чаще всего, баки, выполненные в форме торпеды, отличаются большой вместительностью, но и места в машине им требуется больше.

Баки, форма которых «пончик», могут быть установлены точно туда, где обычно находится запасное колесо. Размер такого бака более маленький, но запаску придётся переносить в другое место. Если автомобиль большой, на него можно поставить сразу несколько баков – это позволит значительно увеличить вместительность. После того как установка бака произведена, в кузове машины необходимо выполнить отверстие – чтобы произвести заправку газом. Как правило, отверстие делается около горловины бензобака или с тыльной части кузова.

Чтобы добиться идеального расположения, потребуется минимум трубок, чтобы выполнить соединение к баку. Топливные трубки, сами по себе, выполнены из меди – за счёт этого они являются гибкими, что при подсоединении очень важно. Кроме того, бак следует подключить к заправочной горловине, провода обычно проходят по днищу автомобиля прямо к двигателю. Клапан электромагнитный ставят между двигателем и баком – на топливной магистрали. Данный клапан необходим для того, чтобы прерывать подачу газа в тот момент, когда автомобиль функционирует на бензиновом топливе, или же, когда двигатель не работает вообще. Здесь также имеется встроенный фильтр, который способен устранить любые примеси, если таковые окажутся в топливе.

Вапоризатор – ещё один очень важный компонент. Данное устройство выполняет примерно то же, что делает карбюратор в обычном бензиновом двигателе. Вапоризатор использует тепло, которое даёт охлаждающая жидкость для того, чтобы пропан обрёл газообразное состояние. Регулятор содержит в себе электронную схему, которая нужна для сокращения подачи газа в том случае, если произойдёт остановка двигателя. Регулятор обычно меньше, если сравнивать с карбюратором, так что подыскать для него место в моторном отсеке не сложно. От датчиков машины этот прибор получает информацию (или же от блока управления двигателем), за счёт этого осуществляется контроль количества того газа, которое поступает в цилиндры.

Важно, чтобы система должна быть соединена с электрической системой автомобиля – чтобы автоматическое переключение баков было возможно (посредством ручного переключателя, который есть на приборной панели), и топливомер оставался работоспособным. Связь с блоком управления также должна быть установлена – чтобы регулятор работы двигателя воспринимал разные параметры топлива. Машины, оснащённые электронной системой впрыскивания топлива, возможно будут нуждаться в электронном эмуляторе.

Когда автомобиль функционирует на газе, топливный инжектор остальным датчикам автомобиля не будет направлять информацию – будет гореть контрольный сигнал двигателя, также будут даваться неверные диагностическое показания. Именно эмулятор может сделать так, чтобы данные сигналы игнорировались, а блок управления в этом случае будет работать так, как нужно.

Комплекты для трансформации автомобилей поставляют только с подробными инструкциями, выше мы рассмотрели простой краткий обзор. Чуть позже мы поговорим о том, безопасно ли использование сжиженного газа.

Обратите внимание: всё это – не является руководством к действию, вам не нужно прямо сейчас идти в мастерскую и переделывать свою машину! Информация даётся только для того, чтобы у вас было общее представление обо всём процессе. Если у вас отсутствует опыт работы с автомобильными электрическими и топливными системами, для любых изменений обязательно нужно обратиться к специалистам.

Хранение и безопасность

Жидкие газы являются весьма безопасными, если проводить сравнение с прочими видами топлива. Температура воспламенения пропана очень велика – примерно 450-500 градусов (у бензина данный показатель составляет всего-то 257 градусов). Данный факт указывает на то, что вероятность самопроизвольного возгорания достаточно мала. Более того, из-за давления, которое требуется для того, чтобы поддерживать в жидком виде пропан, баллоны, которые используют для хранения газа, гораздо прочнее стандартных бензобаков. Коэффициент безопасности увеличивается за счёт специального клапана отсечки топлива.

Рассмотрим некоторые рекомендации по поводу хранения сжиженного газа. Следует помнить, что баки, где хранится пропан, пустыми не бывают на самом деле. Когда бак заполнен, большое количество пропана находится под давлением в жидком виде. Но, если речь идёт о нормальном давлении, сжиженным остаётся не весь пропан – небольшие количество газа будет в газообразном состоянии, оно же будет занимать часть пространства в баке. Правило здесь простое – давление падает быстрее, чем больше количество пропана, то есть в сжиженном виде будет меньшее количество пропана, а в газообразном – большее.

Важно, чтобы баллоны были заполнены только на 80%. Из-за изменения температуры, давление внутри бака может измениться. Если целый бак будет заполнен пасмурным, прохладным днём, а на следующей день вы оставите машину на солнце, из-за увеличения температуры увеличится давление в баке – из-за этого может произойти взрыв, даже если в запасе было 20% свободного объёма.

truckmix.ru

Сжиженный природный газ (LNG) как автомобильное топливо

Сжиженный природный газ (СПГ) (англ. Liquefied Natural Gas) – это природный газ, охлажденный до температуры сжижения. СПГ представляет собой бесцветную жидкость без запаха, которая не токсична и не вызывает коррозии. Кроме того, это не самовозгорающийся газ, что выгодно отличает его в плане безопасности. В жидком состоянии газ занимает гораздо меньший объем. Одинаковое количество СПГ и природного газа отличаются по объему в 600 раз. Чтобы наглядно представить себе это различие, сравните надувной пляжный мяч и шарик для пинг-понга.

Энергетический рынок огромен и добыча природного газа увеличивается с каждым годом. Поэтому роль СПГ, наряду со сжатым природным газом, газоконденсатными жидкостями (NGL) и GTL (газ в жидкость) в обозримом будущем будет возрастать.

Получение и хранение сжиженного природного газа

Сжижение природного газа – не новая технология, ей уже более ста лет. Она была запатентована в США в 1914 году, а через три года был построен первый завод. С тех пор производство СПГ прочно вошло в нефтегазовый сектор, однако повышенный интерес к нему стал проявляться только в последние годы в связи с ростом экологических требований к источникам энергии.

СПГ производят путем охлаждения природного газа, состоящего в основном из метана, до точки сжижения -162° по Цельсию. В процессе сжижения от газа отделяются и отфильтровываются кислород, сера, азот, двуокись углерода и вода. Поэтому полученный продукт отличается высокой чистотой. После сжижения газ транспортируется в жидком состоянии и в пункте назначения может быть опять восстановлен в газообразную фазу на специальных СПГ терминалах (регазификация).

В настоящее время существует несколько промышленных технологий сжижения природного газа, в основе которых лежит один из двух способов: каскадный процесс или процесс Линде (разновидностью его является процесс Клода).

В каскадном процессе газ, сжижающийся при более высокой температуре, используется в жидком виде для охлаждения и сжижения второго газа, находящегося под избыточным давлением, температура сжижения которого ниже. Второй сжиженный газ, в свою очередь, используется в третьем каскаде для охлаждения и сжижения еще более трудно конденсируемого газа и т.д. Для сжижения природного газа достаточны три цикла с использованием в качестве хладагентов пропана, этилена и метана.

Процесс Линде основан на эффекте Джоуля-Томсона. Предварительно охлажденный и находящийся под давлением газ пропускается через теплоизолированный трубопровод, в котором имеется сужение (дроссель) или пористая перегородка. За дросселем газ расширяется, в результате чего происходит его дальнейшее охлаждение. После нескольких таких циклов газ достигает температуры сжижения.

Хранится сжиженный природный газ при давлении от 3 до 10 бар в емкостях с вакуумной изоляцией. Температура хранения варьируется в зависимости от состава газа и давления. При атмосферном давлении температура СПГ не должна превышать -162° C.

Сжиженный природный газ как автомобильное топливо

Одним из главных преимуществ СПГ является снижение выбросов СО2 и других парниковых газов (до 30% по сравнению с бензином и дизтопливом). Это делает его весьма востребованным в контексте общей тенденции к более экологичным энергетическим решениям. Применение СПГ также позволяет укладываться в строгие современные нормы выбросов, чего не удается достичь с другими видами топлив.

Сжиженный природный газ (как и сжатый газ) существенно снижает коррозию и износ частей двигателя по сравнению с бензином. Это связано с тем, что газ не смывает масляную пленку со стенок цилиндра при холодном пуске. Дизельные моторы, работающие на природном газе, зачастую проходят свыше 800 000 км без капремонта.

Молекула метана обладает высокой стойкостью, поэтому октановое число природного газа составляет от 105 до 120 единиц, что является причиной его высокой антидетонационной стойкости. Выбросы двигателей, работающих на газе, чище, с меньшим содержанием углерода и твердых частиц (сажи).Объемная плотность энергии СПГ примерно в 2,4 раза выше, чем у сжатого природного газа. Плотность энергии сжиженного природного газа сравнима с пропаном и этанолом, но составляет лишь 60% плотности энергии дизтоплива, и 70% бензина.

Широкому коммерческому использованию СПГ препятствует более высокая стоимость производства и необходимость хранения в дорогостоящих криогенных резервуарах. Однако с учетом истощения запасов нефти, повышения экологических требований, газификация автомобильного транспорта, особенно тяжелых грузовиков и автобусов будет возрастать.

Устройство топливной системы автомобиля на СПГ

Устройство системы Westport HPDI 2.0

В качестве примера рассмотрим топливную систему HPDI 2.0 (High Pressure Direct Injection) канадской компании Westport – ведущего производителя оборудования для сжиженного природного газа. Система HPDI 2.0 заменяет приблизительно 95% дизельного топлива природным газом. Технология Westport HPDI является единственной, которая максимально использует природный газ, сохраняя при этом мощность, крутящий момент, КПД и топливную эффективность, достигаемые при работе на дизтопливе. При этом значительно сокращаются эксплуатационные расходы, так как природный газ намного дешевле. Установка HPDI 2.0 не требует никакой переделки основных компонентов стандартного дизельного мотора. Ее также можно легко приспособить для работы на сжатом природном газе.

Устройство системы Westport HPDI 2.0

Основой топливной системы двигателя является инновационная форсунка с двойной концентрической иглой, разработанная в сотрудничестве с Delphi. Она позволяет впрыскивать под высоким давлением в камеру сгорания небольшое количество дизельного топлива и большие объемы природного газа. Природный газ подается в конце такта сжатия. Однако для его воспламенения при давлении, которое обеспечивает обычный дизельный двигатель, требуется более высокая температура. Поэтому для облегчения воспламенения в цилиндр предварительно впрыскивается небольшое количество дизельного топлива с последующим основным впрыском природного газа. Горящее дизтопливо мгновенно поджигает горячие продукты сгорания в цилиндре, а те, в свою очередь, впрыскиваемую следом порцию природного газа.

Сжиженный природный газ хранится в специальном баке, в котором смонтирован оригинальный криогенный насос. Из бака газ подается в испаритель, использующий тепло охлаждающей жидкости двигателя. На выходе из испарителя газ имеет температуру около 40° C при давлении 30 МПа. Далее газ фильтруется и направляется в модуль топливоподготовки, а затем подается к форсункам.

avtonov.info


Смотрите также