Gasovito gorivo: opis, karakteristike, metode proizvodnje, primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 13:51

Gasno gorivo poznato je od sredine 19. veka. Tada je čuveni inženjer Lenoir napravio svoj prvi gasni motor sa unutrašnjim sagorevanjem. Ovaj aparat je bio primitivan i radio je bez predkompresije komore za sagorevanje. Savremeni motori mu ne odgovaraju. Danas upotreba gasovitih goriva nije ograničena samo na automobile. Ova ekološki prihvatljiva, jeftina i pristupačna vrsta goriva aktivno osvaja sve više novih niša i aktivno se koristi u svim sektorima nacionalne ekonomije. Ovaj članak daje opis, karakteristike goriva. Uopšteno govoreći, opisuje kako se proizvode i koriste.

Opće informacije

Garisto gorivo je supstanca koja je vrlo zapaljiva. Ovo kvalitetno i korisno svojstvo se koristi u raznim granama nauke itehnologije. Na primjer, stanovništvo i industrija sve više koriste kotlove na plinovito gorivo. U ovom gorivu oksidi (dioksidi) ugljika, pare ugljičnog dioksida, kao i elementi kao što su dušik, vodonik, kisik i druge nečistoće mogu biti prisutni u različitim količinama. Savremeni uređaji koji rade na gasovitom gorivu veoma su osetljivi na hemijski sastav radnog gasa. Ako ne ispunjava standarde koje preporučuje proizvođač, tada će oprema najvjerovatnije otkazati i bit će potrebne skupe popravke.

Sve supstance koje čine gasove mogu se podeliti na zapaljive i nezapaljive. Prvi su, pored metana, etan, propan i butan. Eksplozivni i, shodno tome, zapaljivi su ugljen monoksid i vodonik. Posebno je opasan vodonik. Iz tog razloga se ne preporučuje skladištenje u plinskim bocama. Najbolje rješenje je kupovina generatora vodika. Ovaj uređaj po potrebi izdvaja vodonik iz destilovane vode. Time je eliminisana opasnost od detonacije velike količine gasa.

Država je monopol u trgovini na veliko tečnim i gasovitim gorivima. Ovo ukazuje na strateški značaj ove vrste sirovina.

Klasifikacija goriva prema porijeklu

Poput tečnosti, gasovita goriva se mogu iskopavati kao mineral, ili se mogu proizvoditi u veštačkim uslovima. U prvom slučaju, takvo gorivo se naziva prirodnim, au drugom -umjetno.

Specijalci su zabilježili razlike u sastavu tekućih i plinovitih goriva ekstrahiranih iz različitih regija. Zbog razlika u hemijskom sastavu, postoje i male razlike u količini toplote koja se oslobađa tokom sagorevanja. Prirodno gasovito gorivo se skoro u potpunosti (95-99%, zavisno od polja) sastoji od tzv. metana (hemijska formula - CH_{4). Ovo gorivo se naziva prirodni gas. A ovo je danas najjeftiniji izvor energije. Iz tog razloga se ova vrsta energenata aktivno koristi u svim sektorima nacionalne ekonomije. Međutim, sve prednosti su zasjenjene niskim nivoom sigurnosti uređaja koji rade na plinovitim gorivima. U medijima se redovno pojavljuju uznemirujuće vijesti o nesrećama i ljudskim žrtvama kao posljedica kršenja pravila rada plinskih instalacija.}

Veštačka gasovita goriva uključuju supstance dobijene preradom čvrstih ili tečnih goriva. Njegovi najčešći i najpopularniji tipovi su plinovi za krekiranje koksa. Rasvjeta, voda i miješana goriva također mogu biti uključeni u ovu grupu. U zavisnosti od hemijskog sastava određenog gasa, nivo toplote koja se oslobađa tokom sagorevanja varira u širokom opsegu. Takve supstance su vrlo eksplozivne. Iz tog razloga se preporučuje da se mešaju sa prirodnim gasom pre sagorevanja. Ova mjera povećava sigurnost rada uređaja koji rade na plinovitom gorivu za red veličine. Ove manipulacije se izvode na posebno opremljenim bazama. Onda takavgas se dobavlja krajnjem korisniku u bocama ili na drugi način. No, unatoč činjenici da je takva mješavina manje opasna, s njom je ipak potrebno rukovati izuzetno pažljivo, uz poštivanje svih pravila i propisa za rad sa posudama pod pritiskom i sigurnosnih propisa. I to nije jedina opasnost. Ova supstanca je toksična i udisanje može uzrokovati ozbiljne posljedice, pa čak i smrt.

Klasifikacija goriva prema namjeni

Gorivo u gasovitom obliku koristi se iu termičkim instalacijama iu motorima sa unutrašnjim sagorevanjem. Shodno tome, po ovom osnovu se može podijeliti na motorno i kotlovsko gorivo.

Prirodni gas se tradicionalno koristi kao gorivo za kotlove i peći. U rijetkim slučajevima koristi se vještačko gorivo. Ista vrsta goriva, samo sa nekim aditivima, koristi se i za točenje automobila.

Opis prirodnog gasa

Teško je precijeniti značaj ovog minerala za privredu naše države i ekonomski razvoj svijeta u cjelini. Koriste ga mnogi automobili, kotlovi na plinsko gorivo, elektrane i termoelektrane. Na osnovu projektovanih cijena plavog goriva (kako se ponekad naziva prirodni plin) sastavljaju se državni budžeti.

Više od 90% ovog gasa se sastoji od molekula metana (CH_{4). Osim metana, prirodni plin sadrži i butan sa propanom, dušikom, ugljičnim dioksidom, vodenom parom i drugim nečistoćama (smatraju se štetnim). ATU malim količinama prirodni gas sadrži i inertne gasove (helijum i druge). Vjeruje se da potonji imaju blagotvoran učinak na strojeve, uređaje i mehanizme koji rade na plin, a također poboljšavaju fiziku procesa sagorijevanja goriva. Pogodnost goriva za upotrebu, njegov kvalitet se sudi po procentu ugljikovodičnih komponenti.}

Prirodni plin nije samo vrijedno gorivo, već i sirovina za brojne industrije. Dakle, iz metana koji sadrži, velike hemijske fabrike proizvode vodonik. Da bi se ova reakcija odvijala, mora se oksidirati. Osim vodonika, iz njega se proizvodi acetilen. Na osnovu ovih supstanci proizvode se sve vrste aldehida, metil alkohol (veoma otrovna i opasna supstanca), amonijak, aceton, sirćetna kiselina itd. Međutim, ostaje činjenica da je glavna oblast primene prirodnog gasa sagorevanje gasovitih goriva za potrebe raznih pogonskih mehanizama (automotora) i kotlovskih uređaja.

Osnovna svojstva gasova

Svi gasovi (ne samo gorivo) su ujedinjeni relativno malim indeksom gustine. Za razmatrani prirodni plin i njegove umjetne analoge, njegova vrijednost se drži u području od 0,8 kilograma po kubnom metru. Gustina tečnog gasovitog goriva je nešto veća i iznosi oko 2,3 kilograma po kubnom metru.

Gasovi su uglavnom otrovne supstance. Toksičnost se povećava kako se povećava sadržaj ugljičnih oksida ijedinjenja sumpora sa vodonikom u gasu. Sa sadržajem od jednog ili više procenata opisanih štetnih gasova u atmosferi, osoba će za tri minuta udahnuti smrtonosnu dozu otrovne supstance.

Pisovi u pitanju su eksplozivni. Štoviše, s povećanjem procenta ugljičnog monoksida i vodonika povećava se rizik od detonacije. Zanimljiva karakteristika: kada je sadržaj ovih supstanci veći od 74%, vjerovatnoća detonacije gasa je skoro nula.

Ključne karakteristike goriva

U komparativnoj analizi određene vrste goriva, stručnjaci rade sa sljedećim konceptima: vlaga goriva, sadržaj sumpora, pepeo (ostatak), kalorijska vrijednost i toplinska snaga.

Kapacitet grejanja se odnosi na temperaturu dovoljnu za proces sagorevanja sa minimalnim sadržajem kiseonika. U isto vrijeme, ni zrak ni zapaljiva smjesa se dodatno ne zagrijavaju.

Čvrsti ostatak iz polja sagorevanja naziva se pepeo. Ona više ne može da gori. Šljaka je isti pepeo, samo nakon topljenja. Formiranje ove tvari negativno utječe na rad cijelog sistema, začepljuje opremu za gorivo. Zbog toga je ovaj indikator važno uzeti u obzir tokom dizajna.

Važan pokazatelj je vlaga. To negativno utječe na karakteristike goriva. Njegovo prisustvo uzrokuje povećanje zapremine izduvnih gasova, smanjenje efikasnosti instalacije.

Produkti sagorevanja sumpora i njegovih jedinjenja uzrokuju i aktiviraju procese korozije na površinamačelični dijelovi motora i izduvnih sistema. Osim toga, negativno utiču na životnu sredinu i zdravlje ljudi. Stoga je i ovaj indikator veoma važno uzeti u obzir.

Kalorična vrijednost je vrlo važna karakteristika. Uzima se u obzir pri proračunu i dizajnu opreme i omogućava vam da odredite potrošnju goriva. Ova vrijednost je određena eksperimentalno. U te svrhe koristi se poseban kalorimetar. Poznata količina (masa) goriva se sagorijeva i bilježi se promjena temperature vode u kalorimetru. Tada je dovoljno da dobijene podatke zamenimo u formulu i izračunamo toplotu sagorevanja.

Povezani gas

Ako se prirodni gas vadi iz bušotina, povezani gas je nusproizvod proizvodnje nafte. Sadržaj metana u takvom plinu je nešto manji nego u tradicionalnom prirodnom plinu. Međutim, sagorevanje gasovitih goriva proizvodi uporedivu toplotu.

Nusproizvodni gas (povezan) takođe proizvode metalurške fabrike. U ovim preduzećima gorivo se emituje u pećima. To su takozvani plinovi iz koksa i visokih peći. U pravilu, ovi plinovi se spaljuju na licu mjesta (dovode se u peć ili kotlovsku stanicu). Sličan nusproizvod se proizvodi u dubokim rudnicima, što često dovodi do katastrofa.

Proizvodnja plina suhom destilacijom

Veštački gas se dobija dodatnom preradom čvrstog (tečnog) goriva. Na ovaj način se može dobiti takozvani proizvodni gas i gas za suhu destilaciju.

Kada se osušigorivo za destilaciju se raspada pod uticajem visokih temperatura. U tom slučaju potrebno je isključiti pristup oksidirajućem agensu (vazduh). Nakon niza koraka, originalno gorivo se razlaže na vlastiti plin, jedinjenja katrana i koks. Tačan sastav nastalih proizvoda zavisi od početnog sastava goriva i uslova procesa (prvenstveno temperature).

Proces destilacije, koji se odvija na visokim temperaturama (u području od 1000 - 1100 stepeni Celzijusa), naziva se koksovanje. Proizvodi raspadanja u ovom slučaju su stvarni gas (koks) i koks. Gustina i toplota sagorevanja nastalog gasa su relativno niske (0,5 kilograma po kubnom metru i 16.000 kilodžula po kubnom metru, respektivno). Jedna tona uglja tokom ovog tretmana pretvara se u 350 kubnih metara gasa. Ovaj indikator može varirati i zavisi od uslova procesa i od hemijskog sastava i porekla sirovine (uglja).

Postoji i suha destilacija na niskoj temperaturi. Sastoji se od prerade čvrstog goriva sa temperaturama od oko 500 stepeni Celzijusa. Ovom metodom formira se minimalna količina plina (ne više od 30 kubnih metara po toni sirovina). Glavni proizvod u ovom slučaju je smola koja se dalje koristi u proizvodnji motornih ulja i goriva.

Dobivanje gasa gasifikacijom čvrstih goriva

Jedna od uobičajenih metoda za dobijanje gasovitih goriva je takozvana gasifikacija. Sastoji se od hemijsko-termičke obrade čvrstih goriva (kombinovani efekat visokih temperaturai hemijski tretman). Atomi ugljika sadržani u čvrstom gorivu stupaju u interakciju i reagiraju s vodom i parom, formirajući plin (gorivo). Tokom procesa gasifikacije dolazi i do suve destilacije. Gasni generator je uređaj za gasifikaciju čvrstih goriva (prvenstveno uglja). Ovaj uređaj proizvodi sljedeće tvari: metan, vodonik i ugljični monoksid. Osim zvučnih plinova, proizvode se i nezapaljive tvari (ugljični dioksid, kisik sa dušikom i vodena para).

Dizajneri gasnih generatora - veliki izbor. Šema i lista čvorova prvenstveno zavise od vrste sirovine. Generalno, to je cilindar sa metalnim zidovima. Ima otvore za ventilaciju (ulaz zraka) i za izlaz generiranog plina. Dovod zraka je prisilno, uz pomoć snažnih ventilatora. Dizajn mora osigurati otvor za rukovaoca. Gorivo se puni kroz krov. Stoga, spolja, ova jedinica bolno podsjeća na poznatu "trbušnu peć". Međutim, postoji jedna razlika - nepostojanje dimnjaka.

Generator plina je samo osnova cijele instalacije, jezgro, da tako kažem. Ako pogledate dijagrame takve opreme, postaje jasno da su sve ostale komponente i uređaji dizajnirani da dovedu plin u normalno stanje (čišćenje, hlađenje i tako dalje).

Prednosti korištenja i korištenja plina

Sastav gasovitog goriva omogućava da se efikasno koristi kao alternativa tradicionalnom benzinu, loživom ulju idizel. Rezerve nafte su iscrpljene. Prema riječima stručnjaka, trajat će nekoliko decenija. Rezerve gasa su mnogo više. Dakle, aktivno uvođenje i upotreba gasne opreme u svim sektorima nacionalne ekonomije će, ako ne riješiti, onda barem odgoditi akutni problem nestašice ugljikovodičnih sirovina.

Druga i veoma važna prednost je relativna čistoća produkata sagorevanja gasa u poređenju sa izduvnim gasovima benzinskih motora. Drugim riječima, mašine i mehanizmi koji rade na plinovita goriva su ekološki prihvatljiviji i ne zagađuju okoliš toliko. U metropolitanskim područjima i velikim gradovima ovaj problem je posebno akutan. Stoga vlasti nastoje da cjelokupnu flotu gradskog javnog prevoza prevedu na nove ekološke standarde.

Treća prednost je mogućnost prilagođavanja motora ličnim potrebama i preferencijama prilagođavanjem sastava mješavine. U budućnosti, ovo će vam omogućiti da ne preplaćujete dodatni novac.

Četvrta prednost je da se produži vijek trajanja motora i produži vrijeme između potpune izmjene motornog ulja. Uostalom, plin, za razliku od naftnih derivata, ne uklanja masnoću (ulje) sa površina trljajućih dijelova mehanizma (motora).

Peto - mješavina plina ima mnogo veću sposobnost detonacije u odnosu na tradicionalno gorivo. Ovo vam omogućava da značajno povećate snagu motora vozila.

Šesto - za razliku od čvrstih i tečnih goriva, gasovita goriva se ne moraju zagrijavati prije ubrizgavanja. To je pozitivnoutiče i na pouzdanost čitavog sistema i na sve pokazatelje performansi bez izuzetka.

Sedma prednost: upotrebom ubrizgavanja gasa u cilindre postaje ujednačenije. Time se povećava glatkoća toka i rada pogonskih mehanizama, smanjuje se habanje visoko opterećenih dijelova.

Nažalost, ne postižu se uvijek sve opisane pogodnosti. Vlasnici vozila najčešće pretvaraju benzinske motore u plinsko gorivo kako bi uštedjeli na razlici u troškovima goriva. Međutim, motor je dizajniran za benzin ili dizel. Otuda i ne baš dobro usklađen rad svih dijelova. Inženjeri su izračunali da kada se automobil prebaci s benzina na plin, motor gubi oko 20 posto svoje snage. Kako bi nadoknadili gubitak, mnogi vlasnici povećavaju omjer kompresije prostora komore za izgaranje. To uvelike skraćuje vijek trajanja motora. Druga mjera je ugradnja sistema za turbo punjenje. Ali ovaj događaj će morati uložiti mnogo novca. Rad motora ili kotlovnice na tečna i plinovita goriva pokazuje potpuno različite pokazatelje učinka. Štaviše, prednost je daleko od toga da je na strani čvrstih goriva.