Газ как топливо для автомобилей

Природный газ — как моторное топливо. Природный газ как топливо

Резкий рост числа автомобилей в современном мире потребовал значительного увеличения объемов выработки бензина. Это подтолкнуло ученых и инженеров во всем мире к активному поиску его замены.

В этом поиске специалисты разных стран обращают свое внимание прежде всего на то, чего на их родине имеется с избытком. Так, в Бразилии каждый пятый автомобиль ездит на чистом спирте, вырабатываемом из сахарного тростника. На Филиппинах в качестве заменителя бензина опробован кокозин, получаемый из мякоти кокосовых орехов. Во Вьетнаме горючее научились делать из скорлупы кокосовых орехов. В ФРГ убеждены, что наилучшей заменой бензину является метанол (метиловый спирт) и прогнозируют, что к 2000 г. каждый четвертый автомобиль в мире будет работать на нем.

В результате поиска альтернативы бензину отечественные специалисты остановили свой выбор на газе. Свою точку зрения они объясняют следующим:

1) ресурсы газа значительно превосходят ресурсы нефти и поэтому можно будет спокойно разрабатывать другие топлива для двигателей внутреннего сгорания или даже новые типы двигателей на неуглеводородном топливе;

2) в выхлопах газового двигателя нет сернистого газа (т.к. в природном газе серы, как правило, нет), а концентрация окиси углерода в несколько раз меньше (благодаря большей полноте сгорания газа);

3) среднее октановое число природного газа равно 105, что выше, чем у лучших марок бензина;

4) двигатели на газовом топливе работают в 1,5. 2 раза дольше, чем на бензине, т.к. при сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих абразивный износ цилиндров и поршней; кроме того, газ не смывает масляную пленку с поверхности цилиндров, как бензин, и не вызывает коррозию металла.

Для заправки автомобилей газ может применяться в двух видах: газообразном и жидком. В первом случае используется природный газ, который сжимают до 20. 25 МПа, а во втором про-пан-бутановая смесь, которую охлаждают до минус 162 °С и хранят под давлением 1,6 МПа. Затраты на сжижение газа в 2. 3 раза больше, чем на сжатие. Поэтому экономически более целесообразно использование сжатого газа.

С 1984 г. Московский автомобильный завод имени Лихачева выпускает автомобили ЗИЛ-138А и ЗИЛ-138И, работающие на сжатом природном газе. В перспективе предполагается перевести на газ весь грузовой транспорт. Газ уже применяется и на легковых автомобилях.

Природный газ является перспективным топливом и для авиации. Во всех промышленно развитых государствах она является одним из крупнейших потребителей нефтепродуктов. В 1997 г. совокупное потребление авиационного топлива всеми авиакомпаниями мира составило около 193 млн. т, в том числе странами СНГ — 10 млн. т. В настоящее время практически единственным топливом для воздушного транспорта является авиационный керосин. Однако уже достаточно давно ведутся работы по подбору альтернативных топлив.

В нашей стране в районах нефтедобычи вертолеты завода им. М.Л. Миля летают на так называемом авиационном сконденсированном топливе (АСКТ), получаемом на основе пропан-бутановых фракций, извлекаемых из попутного нефтяного газа.

Одним из альтернативных топлив для авиации является сжиженный природный газ (СПГ). Его применение в качестве авиатоплива имеет ряд достоинств:

1) выбросы вредных веществ при сжигании СПГ значительно ниже, чем при использовании авиакеросина: окислов азота образуется в 1Д..2 раза меньше, сажи — в 5 раз;

2) при одинаковой полезной нагрузке уменьшаются расход и масса топлива; так установка на самолетах ИЛ-86 двигателей, работающих на СПГ, позволит при той же дальности полета снизить взлетную массу самолета на 25,4 т, а расход топлива на 18,6 т.

Перспективность использования СПГ в качестве авиатоплива подтверждается также тем, что его производство ныне превратилось в развитую отрасль мировой экономики: в 1997 г. в мире было произведено около 140 млрд. м 3 СПГ, а ежегодный прирост торговли им составляет 7 %.

Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод, что нефть и газ играют и будут играть важную роль в жизни человека. Несмотря на расширение применения нетрадиционных возобновляемых источников энергии, в обозримой перспективе нефть и газ останутся основными энергоносителями во всех странах мира. Другое дело, что будет происходить некоторое перераспределение ролей между ними: моторные топлива, получаемые из нефти, будут постепенно заменяться сжатым или сжиженным газами.

Невозможно представить себе современную цивилизацию без продуктов переработки нефти и газа. Это направление их использования со временем также будет все более и более развиваться.

Эта тема принадлежит разделу:

Основы нефтегазового дела

А а коршак a m шаммазов.. основы нефтегазового дела рекомендовано министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений по направлению нефтегазовое..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ДизайнПолиграфСервис 2002
Рецензенты: Доктор технических наук, профессор Валеев М.Д., зам. ди

Современное состояние и перспективы развития энергетики
Если первобытному человеку было достаточно 300 г условного топлива (210 ккал или 8,8 МДж) в день, получаемых вместе с пищей, то сегодня в развитых странах на одного человека в год тратится до 13 т

Солнечная энергия
В минуту Солнце посылает на Землю столько энергии, сколько за полтора года вырабатывают все электростанции нашей страны. Поэтому проблема освоения этой энергии давно волнует ученых. Пионер

Энергия ветра
Ветер — движение воздуха относительно поверхности Земли -имеет солнечное происхождение. Как известно, в зависимости от цвета тела поглощают большую или меньшую часть солнечного излучения.

Геотермальная энергия
С увеличением глубины температура горных пород повышается: на расстоянии 50 км от поверхности ома составляет 700. 800 «С, 500 км — около 1500. 2000 «С, 1000 км — примерно 1700. 2500 °С

Энергия приливов и отливов
Как известно, морские приливы и отливы- следствие воздействия на океаны и моря лунного и солнечного притяжения. Приливы и отливы происходят два раза в сутки. Обычно максимальное по

Энергия рек
Принцип работы гидроэлектростанций(ГЭС) хорошо известен: вода с верхнего бьефа по каналам в теле плотины подается к лопастям гидравлических турбин; при этом потенциальная энергия п

Энергия атомного ядра
Освобождение и использование ядерной энергии- одно из наиболее крупных событий XX века. К сожалению, первоначально это открытие было использовано в военных целях. Первая в

Энергия угля
Большая часть всех ресурсов угля на Земле сосредоточена севернее 30 градусов северной широты, причем 75 % мировых ресурсов находятся в недрах трех государств — России, США и Китая. Уголь ш

Энергия нефти и газа
Преимущества нефти и газа перед другими источниками энергии заключаются в относительно высокой теплоте сгорания и в простоте использования с технологической точки зрения. Так, при полном с

Нефть и газ — ценное сырье для переработки
Крылатыми стали слова Д.И. Менделеева о том, что сжигать нефть — это все равно, что растапливать печь ассигнациями. Наш современник американский ученый Р. Лэпп в одной из своих статей вторит ему: «

Краткая история применения нефти и газа
Нефть известна человечеству с давних времен. Уже за 6000 лет до нашей эры люди использовали нефть для освещения и отопления. Наиболее древние промыслы находились на берегах Евфрата, в Керчи, в кита

Динамика роста мировой нефтегазодобычи
В начале XX века промышленную нефть добывали лишь в 19 странах мира. В 1940 г. таких стран было 39, в 1972 г. — 62, в 1989 г. -79. Аналогично росло число стран, добывающих газ. Ныне нефть и газ доб

Мировые запасы нефти и газа
Потребление энергоносителей в мире непрерывно растет. Естественно, возникает вопрос: надолго ли их хватит? Сведения о доказанных запасах нефти,а также их объемах в 1996 г.

Месторождения-гиганты
По рекомендации А.А. Бакирова (1972 г.) в зависимости от запасов различают месторождения следующих размеров (нефть — в млн.т, газ — в млрд. м3): Мелкие до 10 Средние 10

Дореволюционный период
На территории России нефть известна с давних пор. Еще в XVI в. русские купцы торговали бакинской нефтью. При Борисе Годунове (XVI в.) в Москву была доставлена первая нефть, добытая на реке Ухте. По

Период до Великой Отечественной Войны
Первая мировая и гражданская войны, иностранная интервенция нанесли огромный ущерб нефтяной промышленности. В 1920 г. добыча нефти в России составила 3,9 млн. т, т.е. около 41 % от уровня 1913 г. М

Период Великой Отечественной Войны
Вероломное нападение фашистской Германии нарушило поступательное развитие нашей страны в целом и нефтяной промышленности в частности. По мере приближения вражеских армий к главным центрам нефтедобы

Период до распада СССР
В первые послевоенные годы было разведано значительное количество нефтяных месторождений, в том числе Ромашкинское (Татария), Шкаповское (Башкирия), Мухановское (Куйбышевская область). Соответствен

Современный период
После распада СССР падение добычи нефти в России продолжилось. В 1992 г. она составила 399 млн. т, в 1993 г. — 354 млн. т, в 1994 г. — 317 млн. т, в 1995 г. — 307 млн. т. Продолжение паден

Период зарождения газовой промышленности
Газовая промышленность России зародилась в 1835 г., когда в Санкт-Петербурге методом сухой перегонки угля начали вырабатывать искусственный газ, названный светильным. В 60-х годах XIX в. с его испо

Период становления газовой промышленности
Дальнейшее развитие газовой промышленности связано с открытием новых месторождений в Ставропольском и Краснодарском краях, в Тюменской области и на Украине. В 1950 г. в Ставропольском крае

Период до распада СССР
Период после 1955 г. характеризуется бурным развитием газовой промышленности. К концу 50-х годов в результате поисковых работ на Украине, Северном Кавказе, в Прикаспии и Узбекистане развед

Современный период
Россия — одна из немногих стран мира, полностью удовлетворяющая свои потребности в газе за счет собственных ресурсов. По состоянию на 1.01.98 г. ее разведанные запасы природного газа составляют 48,

Проблема поиска нефтяных и газовых месторождений
С древнейших времен люди использовали нефть и газ там, где наблюдались их естественные выходы на поверхность земли. Такие выходы встречаются и сейчас. В нашей стране — на Кавказе, в Поволжье, Приур

Состав и возраст земной коры
Земная кора сложена из горных пород, которые по происхождениюделятся на три группы: магматические (или изверженные), осадочные и метаморфические (или видоизмененные).

Формы залегания осадочных горных пород
Характерный признак осадочных горных пород — их слоистость.Данные породы сложены, в основном, из почти параллельных слоев (пластов), отличающихся друг от друга составом, структурой

Состав нефти и газа
Нефть и газ- это тоже горные породы, но не твердые, а жидкие и газообразные. Вместе с другими горючими осадочными породами (торф, бурый и каменный уголь, антрацит) они образуют сем

Происхождение нефти
Считается, что за время существования нефтяной промышленности человечеством добыто около 85 млрд. т нефти и оставлено в недрах отработанных месторождений еще 80. 90 млрд. т. Кроме того, доказанные

Происхождение газа
Метан широко распространен в природе. Он всегда входит в состав пластовой нефти. Много метана растворено в пластовых водах на глубине 1,5. 5 км. Газообразный метан образует залежи в пористых и тре

Образование месторождений нефти и газа
Каким бы ни был механизм образования углеводородов для формирования крупных скоплений нефти и газа необходимо выполнение ряда условий: наличие проницаемых горных пород (коллекторов), непроницаемых

Геологические методы
Проведение геологической съемки предшествует всем остальным видам поисковых работ. Для этого геологи выезжают в исследуемый район и осуществляют так называемые полевые работы.В ход

Геофизические методы
К геофизическим методам относятся сейсморазведка, электроразведка и магниторазведка. Сейсмическая разведка (рис. 5.5) основана на использовании закономерностей распространения в земной кор

Гидрогеохимические методы
К гидрохимическим относят газовую, люминесцентно-биту-монологическую, радиоактивную съемки и гидрохимический метод.

Бурение и исследование скважин
Бурение скважин применяют с целью оконтуривания залежей, а также определения глубины залегания и мощности нефтегазоносных пластов. Еще в процессе бурения отбирают керн-цилиндрические образ

Этапы поисково-разведочных работ
Поисково-разведочные работы выполняются в два этапа: поисковый и разведочный. Поисковый этапвключает три стадии: — региональные геологогеофизические работы;

Краткая история развития бурения
На основании археологических находок и исследований установлено, что первобытный человек около 25 тыс. лет назад при изготовлении различных инструментов сверлил в них отверстия для прикрепления рук

Понятие о скважине
Бурение- это процесс сооружения скважины путем разрушения горных пород. Скважинойназывают горную выработку круглого сечения, сооружаемую без доступа в нее

Буровые установки
Буровая установка- это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины. В состав буровой установки входят (рис. 6.4): — буровая в

Буровое оборудование и инструмент
В качестве забойных двигателейпри бурении используют турбобур, электробур и винтовой двигатель, устанавливаемые непосредственно над долотом. Турбобур(рис.

Цикл строительства скважины
В цикл строительства скважины входят: 1) подготовительные работы; 2) монтаж вышки и оборудования; 3) подготовка к бурению; 4) процесс бурения; 5) крепле

Промывка скважин
Промывка скважин — одна из самых ответственных операций, выполняемых при бурении. Первоначально назначение промывки ограничивалось очисткой забоя от частичек выбуренной породы и их выносом из скваж

Виды буровых растворов и их основные параметры
При вращательном бурении нефтяных и газовых скважин в качестве промывочных жидкостей используются: — агенты на водной основе (техническая вода, естественные буровые растворы, глинистые и н

Химическая обработка буровых растворов
Химическая обработка бурового раствора заключается во введении в него определенных химических веществ с целью улучшения свойств без существенного изменения плотности. В результате химическ

Приготовление и очистка буровых растворов
Приготовление бурового раствора — это получение промывочной жидкости с необходимыми свойствами в результате переработки исходных материалов и взаимодействия компонентов. Организация работ

Осложнения, возникающие при бурении
В процессе проводки скважины возможны разного рода осложнения, в частности обвалы пород, поглощения промывочной жидкости, нефте-, газо- и водопроявления, прихваты бурильного инструмента, аварии, ис

Наклонно направленные скважины
Скважины, для которых проектом предусматривается определенное отклонение забоя от вертикали, а ствол проводится по заранее заданной траектории, называются наклонно-направленными.

Сверхглубокие скважины
Первая американская нефтяная скважина дала нефть с глубины около 20 м. В России первые нефтяные скважины имели глубину менее 100 м. Очень быстро их глубина достигла нескольких сот метров. К концу 6

Бурение скважин на море
В настоящее время на долю нефти, добытой из морских месторождений, приходится около 30 % всей мировой продукции, а газа -еще больше. Как люди добираются до этого богатства? Самое простое р

Краткая история развития нефтегазодобычи
Современным методам добычи нефти предшествовали примитивные способы: — сбор нефти с поверхности водоемов; — обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью; — изв

Геолого-промысловая характеристика продуктивных пластов
Под геолого-промысловой характеристикой продуктивного пластапонимают сведения о его гранулометрическом составе, коллекторских и механических свойствах, насыщенности нефтью, газом и

Условия залегания нефти, газа и воды в продуктивных пластах
Жидкости и газы находятся в пласте под давлением, называемым пластовым.Давление, существовавшее в пласте до начала разработки, называют начальным пластовым.Его вел

Физические свойства пластовых флюидов
Высокие давление и температура в пласте сказываются на свойствах находящихся в нем нефти (конденсата), газа и воды. Прежде всего, в зависимости от термодинамических условий в замкнутом про

Этапы добычи нефти и газа
Процесс добычи нефти и газа включает три этапа. Первый -движение нефти и газа по пласту к скважинам, благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин. Он называется

Силы, действующие в продуктивном пласте
Всякая нефтяная и газовая залежь обладает потенциальной энергией, которая, в процессе разработки залежи переходит в кинетическую и расходуется на вытеснение нефти и газа из пласта. Запас потенциаль

Режимы работы залежей
В зависимости от источника пластовой энергии, обуславливающего перемещение нефти по пласту к скважинам, различают пять основных режимов работы залежей: жестководонапорный, упруго-водонапорный, газо

Искусственные методы воздействия на нефтяные пласты и призабойную зону
Для повышения эффективности естественных режимов работы залежи применяются различные искусственные методы воздействия на нефтяные пласты и призабойную зону. Их можно разделить на три группы:

Методы поддержания пластового давления
Искусственное поддержание пластового давлениядостигается методами законтурного, приконтурного и внутриконтурного заводнения, а также закачкой газа в газовую шапку пласта.

Методы, повышающие проницаемость пласта и призабойной зоны
В процессе разработки нефтяных и газовых месторождений широко применяются методы повышения проницаемости пласта и призабойной зоны.По мере разработки залежи приток нефти и газа в с

Методы повышения нефтеотдачи и газоотдачи пластов
Для повышения нефтеотдачиприменяются следующие способы: — закачка в пласт воды, обработанной ПАВ; — вытеснение нефти растворами полимеров; — закачка в пл

Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. Способы эксплуатации скважин
Все известные способы эксплуатации скважин подразделяются на следующие группы: 1) фонтанный, когда нефть извлекается из скважин самоиз-ливом; 2) с помощью энергии сжатого газа, вв

Оборудование забоя скважин
Оборудование забоя предназначено для предотвращения разрушения продуктивного пласта и выноса на забой твердых частиц, а также для изоляции обводнявшихся пропластков. В то же время оно должно иметь

Оборудование ствола скважин
К оборудованию ствола относится оборудование, размещенное внутри эксплуатационной (обсадной) колонны в пространстве от забоя до устья. Набор этого оборудования зависит от способа эксплуатации скваж

Оборудование устья скважин
Оборудование устья скважин всех типов предназначено для герметизации затрубного пространства, отвода продукции скважины, а также для проведения технологических операций, ремонтных и исследовательск

Системы сбора нефти на промыслах
В настоящее время известны следующие системы промыслового сбора: самотечная двухтрубная, высоконапорная однотрубная и напорная. При самотечной двухтрубной системе сбора(ри

Промысловая подготовка нефти
Из нефтяных скважинв общем случае извлекается сложная смесь, состоящая из нефти, попутного нефтяного газа, воды и мехп-римесей (песка, окалины и проч.). В таком виде транспортирова

Дегазация
Дегазация нефтиосуществляется с целью отделения газа от нефти. Аппарат, в котором это происходит называется сепаратором,а сам процесс разделения — сепараци

Обезвоживание
При извлечении из пласта, движении по насосно-компрессор-ным трубам в стволе скважины, а также по промысловым трубопроводам смеси нефти и воды, образуется водонефтяная эмульсия- ме

Обессоливание
Обессоливание нефти осуществляется смешением обезвоженной нефти с пресной водой, после чего полученную искусственную эмульсию вновь обезвоживают. Такая последовательность технологических операций о

Стабилизация
Под процессом стабилизациинефти понимается отделение от нее легких (пропан-бутанов и частично бензиновых) фракций с целью уменьшения потерь нефти при ее дальнейшей транспортировке.

Установка комплексной подготовки нефти
Процессы обезвоживания, обессоливания и стабилизации нефти осуществляются на установках комплексной подготовки нефти (УКПН). Принципиальная схема УКПН с ректификацией приведена на рис. 7.3

Системы промыслового сбора природного газа
Существующие системы сбора газа классифицируются: — по степени централизации технологических объектов подготовки газа; — по конфигурации трубопроводных коммуникаций; , — по рабоче

Промысловая подготовка газа
Природный газ, поступающий из скважин, содержит в виде примесей твердые частицы (песок, окалина), конденсат тяжелыхуглеводородов, пары воды, а в ряде случаев сероводород и углекисл

Очистка газа от механических примесей
Для очистки природного газа от мехпримесей используются аппараты 2-х типов: — работающие по принципу «мокрого» улавливания пыли (масляные пылеуловители); — работающие по принципу

Очистка газа от сероводорода
Очистка газа от сероводорода осуществляется методами адсорбции и абсорбции. Принципиальная схема очистки газа от H2S методом адсорбциианалогична схеме осушки га

Очистка газа от углекислого газа
Обычно очистка газа от СО2 проводится одновременно с его очисткой от сероводорода, т.е. этаноламинами (рис. 7.44).

Воды, используемые для закачки в пласт. Необходимость их подготовки
Для поддержания пластового давления в залежь можно нагнетать как природные(пресные или слабоминерализованные), так и сточные(дренажные) воды, состоящие в основном,

Подготовка воды для закачки в пласт
Подготовка вод, закачиваемых в пласт, предусматривает: 1) осветление мутных вод коагулированием; 2) декарбонизацию; 3) обезжелезивание; 4) ингибирование. Осветление мутных вод коаг

Сооружения для нагнетания воды в пласт
К сооружениям для нагнетания воды в пласт относятся кустовые насосные станции (КНС), водораспределительные пункты (ВРП), высоконапорные водоводы (ВВ) и нагнетательные скважины. Кустовые на

Защита промысловых трубопроводов и оборудования от коррозии
Коррозия металла- это процесс, вызывающий разрушение или изменение его свойств в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды. Промысловые тр

Применение внутренних защитных покрытий
Качественные защитные покрытия не только изолируют поверхность металла от контакта с коррозионной средой, но также предотвращают отложение солей и парафина, защищают трубы от абразивного износа, ум

Применение ингибиторов
Ингибиторами коррозии называют вещества, введение которых в агрессивную среду тормозит процесс коррозионного разрушения и изменения механических свойств металлов и сплавов. Механизм защитн

Технологические методы
Обязательным условием протекания электрохимической коррозии является контакт металла с водой. В промысловых трубопроводах, по которым перекачивается обводненная нефть или влажный газ, такой контакт

Стадии разработки залежей
При разработке нефтяной залежи различают четыре стадии: I — нарастающая добыча нефти; II — стабилизация добычи нефти; III — падающая добыча нефти; IV — поздняя с

Проектирование разработки месторождений
Проект разработки — это комплексный документ, являющийся программой действий по разработке месторождения. Исходным материалом для составления проекта является информация о структуре местор

Краткая история развития нефтепереработки
Перегонка нефти была известна еще в начале нашей эры. Этот способ применяли для уменьшения неприятного запаха нефти при ее использовании в лечебных целях. В небольшом количестве нефть перегоняли в

Топлива
К числу получаемых из нефти топлив относятся автомобильные и авиационные бензины, а также реактивные, дизельные, газотурбинные и котельные топлива. Рассмотрим основные из них. Авто

Нефтяные масла
Ассортимент выпускаемых нефтяных масел очень многообразен: моторные, индустриальные, цилиндровые, турбинные, компрессорные, трансмиссионные, осевые, электроизоляционные и др. Моторные масл

Другие нефтепродукты
Товарные парафины используют в качестве сырья для производства синтетических кислот и спиртов, являющихся основой для производства моющих веществ. Парафин применяют в медицине, пищевой промышленнос

Подготовка нефти к переработке
Для обеспечения высоких показателей работы установок по переработке нефти в них необходимо подавать нефть с содержанием солей не более 6 г/л и воды 0,2 %. Поэтому нефть, поступающую на нефтеперераб

Первичная переработка нефти
Переработка нефти начинается с ее перегонки.Нефть представляет собой сложную смесь большого количества взаимно растворимых углеводородов, имеющих различные температуры начала кипен

Вторичная переработка нефти
Классификация методов вторичной переработки нефти приведена на рис. 8.3. Все они делятся на две группы — термические и каталитические. К термическим методамотносятся терми

Типы нефтеперерабатывающих заводов
Ни один завод не может вырабатывать всю номенклатуру нефтепродуктов, в которых нуждаются близлежащие потребители. Это связано с тем, что современные установки и производства проектируются на большу

Исходное сырье и продукты переработки газов
Легкие углеводородысодержатся в природных горючих газах (чисто газовых, нефтяных и газоконденсатных месторождений), а также в газах, получаемых при переработке нефти.

Основные объекты газоперерабатывающих заводов
На газоперерабатывающих заводах (ШЗ) с полным (законченным) технологическим циклом применяют пять основных технологических процессов: 1) прием, замер и подготовка (очистка, осушка и т.д.)

Компрессионный метод
Сущность компрессионного методазаключается в сжатии газа компрессорами и последующем его охлаждении в холодильнике. Уже при сжатии тяжелые компоненты газа частично переходят из газ

Абсорбционный метод
Сущность абсорбционного метода состоит в поглощении тяжелых углеводородов из газовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами). В качестве таких поглотителей могут быть использованы керосин, дизе

Адсорбционный метод
Адсорбцией называется процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси твердым веществом — адсорбентом.Процессы адсорбции обычно обратимы. На этом основан проц

Конденсационный метод
Сущность конденсационного методазаключается в сжижении тяжелых углеводородных компонентов газа при отрицательных температурах. Применяют две разновидности конденсационного метода о

Газофракционирующие установки
Нестабильный бензин, получаемый на отбензинивающих установках методами компрессии, абсорбции, адсорбции и охлаждения (НТК, НТР) состоит в общем случае из углеводородов от этана до гептана включител

Производство нефтехимического сырья
Нефтяные фракции и газы не могут быть прямо переработаны в товарные химические продукты. Для такой переработки нужно предварительно получить химически активные углеводороды, к которым относятся в п

Производство поверхностно-активных веществ
Для производства синтетических материалов необходимы ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилол, нафталин и др. Бензол применяется главным образом для производства стирола и фенола. При вз

Производство спиртов
Спирты применяют в производстве синтетических полимеров, каучуков, моющих веществ, в качестве растворителей, экстрагентов и для других целей. Одним из важнейших методов производства спиртов являетс

Производство полимеров
К высокомолекулярным соединениям (полимерам) относят вещества с молекулярной массой 5000 и более. Полимеры состоят из многократно повторяющихся элементов — остатков мономеров. Основными ме

Синтетические каучуки
Термин «каучук» происходит от слова «каучу», которым жители Бразилии обозначали продукт, получаемый из млечного сока (латекса) гевеи, растущей на берегах р. Амазонки. Натуральный каучук выделяли из

Пластмассы
Пластическими массаминазывают конструкционные материалы, полученные на основе полимера и обладающие способностью формироваться и в обычных условиях сохранять приданную им форму в в

Краткая история развития способов транспорта энергоносителей
17 октября 1895 г. в газете «Санкт-Петербургские ведомости» была опубликована краткая заметка следующего содержания. «В Саль-ском округе, близ станицы Великокняжеской в области войска Донского, при

Железнодорожный транспорт
Транспортирование энергоносителей по железной дороге производится в специальных цистернах или в крытых вагонах в таре. Конструктивно цистерна состоит из следующих основных частей (рис. 11.

Водный транспорт
Широкое применение водного транспорта внашей стране предопределено тем, что по протяженности водных путей Россия занимает первое место вмире. Длина береговой морск

Транспортировка нефти
Нефть в нашей стране доставляют всеми видами транспорта (даже автомобильным на коротких расстояниях). Возможных схем доставки нефти на НПЗ всего пять: 1) использование только магистральных

Транспортировка нефтепродуктов
Перевозки нефтепродуктов в нашей стране осуществляются железнодорожным, речным, морским, автомобильным, трубопроводным, а в ряде случаев и воздушным транспортом. Причем по трубопроводам транспортир

Дореволюционный период
Первый нефтепровод диаметром 76 мм и длиной 9 км был построен в России для «Товарищества братьев Нобель» по проекту и под руководством В.Г. Шухова в 1878 г. Он служил для перекачки 1300 т нефти в с

Период до Великой Отечественной войны
В период с 1917 по 1927 г. магистральные нефтепроводы в нашей стране не строились, так как все усилия были направлены на восстановление нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, разру

Период до распада СССР
После окончания Великой Отечественной войны до начала 50-х годов строительство нефтепроводов велось в очень ограниченных масштабах. В частности, в 1946 г. был продлен до Комсомольска-на-Амуре нефте

Современное состояние
Современное состояние системы нефтепроводного транспорта России сложилось, с одной стороны, в ходе ее постепенного развития на протяжении последних 50 лет, а с другой, в результате разделения едино

Свойства нефти, влияющие на технологию ее транспорта
На технологию транспорта и хранения нефтей в той или иной мере влияют их физические свойства (плотность, вязкость), испаряемость пожаровзрывоопасность, электризация, токсичность. Плотность

Основные объекты и сооружения магистрального нефтепровода
Магистральный нефтепровод, в общем случае, состоит из следующих комплексов сооружений (рис. 12.7): — подводящие трубопроводы; — головная и промежуточные нефтеперекачивающие станци

Трубы для магистральных нефтепроводов
Трубы магистральных нефтепроводов (а также нефтепро-дуктопроводов и газопроводов) изготавливают из стали, т.к. это экономичный, прочный, хорошо сваривающийся и надежный материал. По способ

Трубопроводная арматура
Трубопроводная арматурапредназначена для управления потоками нефти, транспортируемыми по трубопроводам. По принципу действия арматура делится на три класса: запорная, регулирующая

Средства защиты трубопроводов от коррозии
Трубопровод, уложенный в грунт, подвергается почвенной коррозии, а проходящий над землей — атмосферной. Оба вида коррозии протекают по электрохимическому механизму, т.е. с образованием на поверхнос

Изоляционные покрытия
Изоляционные покрытия, применяемые на подземных магистральных трубопроводах, должны удовлетворять следующим основным требованиям: — обладать высокими диэлектрическими свойствами;

Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии
Практика показывает, что даже тщательно выполненное изоляционное покрытие в процессе эксплуатации стареет: теряет свои диэлектрические свойства, водоустойчивость, адгезию. Встречаются повреждения и

Катодная защита
Принципиальная схема катодной защиты показана на рис. 12.14. Источником постоянного тока является станция катодной защиты 3, где с помощью выпрямителей переменный ток, поступающий от вдольтрассовой

Протекторная защита
Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе гальванического элемента (рис. 12.16). Два электрода (трубопровод 1 и протектор 2, изготовленный из более электроотрицательного метал

Защита от блуждающих токов. Механизм наведения блуждающих токов на подземные металлические сооружения и их разрушения
Появление блуждающих токов в подземных металлических сооружениях связано с работой электрифицированного транспорта и электрических устройств, использующих землю в качестве токо-провода. Источниками

Электродренажная защита трубопроводов
Метод защиты трубопроводов от разрушения блуждающими токами, предусматривающий их отвод (дренаж) с защищаемого сооружения на сооружение — источник блуждающих токов, либо специальное заземление — на

Насосно-силовое оборудование
Насосаминазываются гидравлические машины, которые служат для перекачки жидкостей. При трубопроводном транспорте нефти используются центробежные насосы.Кон

Резервуары и резервуарные парки в системе магистральных нефтепроводов
Резервуарные парки в системе магистральных нефтепроводов служат: — для компенсации неравномерности приема-отпуска нефти на границах участков транспортной цепи; — для учета нефти;

Оборудование для обеспечения надежной работы резервуаров и снижения потерь нефти
К этой группе оборудования относятся: — дыхательная арматура; — приемо-раздаточные патрубки с хлопушкой; — средства защиты от внутренней коррозии; — оборудование

Оборудование для обслуживания и ремонта резервуаров
Для указанных целей используется следующее оборудование: — люк-лаз; — люк замерный; — люк световой; — лестница. Люк-лаз7 размещается в

Противопожарное оборудование
Резервуары являются объектом повышенной пожарной опасности, поэтому они в обязательном порядке оснащаются противопожарным оборудованием: огневыми предохранителями, средствами пожаротушения и охлажд

Особенности оборудования резервуаров с плавающими крышами
Отличительной особенностью этих резервуаров является то, что световой и замерный люки, дыхательные клапаны монтируются непосредственно на плавающей крыше. Необходимость в установке дыхательных клап

Системы перекачки
В зависимости от того как организовано прохождение нефти через нефтеперекачивающие станции различают следующие системы перекачки (рис. 12.25): — постанционная; — через резервуар с

Перекачка высоковязких и высокозастывающих нефтей
В настоящее время добываются значительные объемы нефтей, обладающих высокой вязкостью при обычных температурах или содержащие большое количество парафина и вследствие этого застывающие при высоких

Перекачка высоковязких и высокозастывающих нефтей с разбавителями
Одним из эффективных и доступных способов улучшения реологических свойств высоковязких и высокозастывающих нефтей является применение углеводородных разбавителей — газового конденсата и маловязких

Гидротранспорт высоковязких и высокозастывающих нефтей
Гидротранспорт высоковязких и высокозастывающих нефтей может осуществляться несколькими способами: — перекачка нефти внутри водяного кольца; — перекачка водонефтяной смеси в виде

Перекачка термообработанных нефтей
Термообработкой называется тепловая обработка высокопа-рафинистой нефти, предусматривающая ее нагрев до температуры, превышающей температуру плавления парафинов, и последующее охлаждение с заданной

Перекачка нефтей с присадками
Депрессорные присадки уже давно применяются для снижения температуры застывания масел. Однако для нефтей такие присадки оказались малоэффективны. Значительно больший эффект улучшения реоло

Перекачка предварительно подогретых нефтей
Наиболее распространенным способом трубопроводного транспорта высоковязких и высокозастывающих нефтей в настоящее время является их перекачка с подогревом («горячая перекачка»). В этом слу

Развитие нефтепродуктопроводного транспорта в России
В развитии нефтепродуктопроводного транспорта России также можно выделить традиционные 5 периодов: дореволюционный, довоенный, военный, до распада СССР и современный. Первыми нефтепродукто

Довоенный период
В 1928-1932 гг. был построен крупный нефтепродуктопровод Армавир-Трудовая диаметром 300 мм, протяженностью 486 км, с двумя перекачивающими станциями. Впервые в мировой практике на этом строительств

Период Великой Отечественной войны
В годы Великой Отечественной войны в нашей стране было переработано около 30 млн. т нефти, 2,6 млн. т нефтепродуктов было поставлено из США. Полученное горючее помогло в 1942 — начале 1943 гг. изме

Период до распада СССР
Строительство нефтепродуктопроводов после войны началось в первой половине 50-х годов — был введен в эксплуатацию продуктопровод Уфа-Омск (первая нитка) диаметром 350 мм, протяженностью 1177 км. По

Современный период
Эксплуатацию сети нефтепродуктопроводов России (рис. 13.1) в настоящее время осуществляет акционерная компания «Транснефтепродукт», учрежденная Постановлением Правительства Российской Федерации № 8

Свойства нефтепродуктов, влияющие на технологию их транспорта
По нефтепродуктопроводам перекачивают следующие светлые нефтепродукты: автомобильные бензины, дизельные топлива, керосин, топливо для реактивных двигателей, топливо печное бытовое.

Краткая характеристика нефтепродуктопроводов
Нефтепродуктопроводом (НПП) называется трубопровод, предназначенный для перекачки нефтепродуктов. До 1970 г. нефтепродуктопроводы строились для транзитной перекачки нефтепродуктов из одног

Особенности трубопроводного транспорта нефтепродуктов
Первые нефтепродуктопроводы были узкоспециализированными, т.е. служили для перекачки какого-то одного нефтепродукта (керосинопровод, бензопровод и т.д.). Поскольку объемы перекачки каждого отдельно

Краткая история развития нефтебаз
Первые склады нефти — прообразы современных нефтебаз -появились в России в XVII веке. Нефть хранилась в земляных ямах-амбарах глубиной 4. 5 м, устроенных в глинистых грунтах, или в подземных камен

Объекты нефтебаз и их размещение
Размещение объектов на территории нефтебазы должно обеспечивать удобство их взаимодействия, рациональное использование территории, минимальную длину технологических трубопроводов, во-доотводящих (к

Резервуары нефтебаз
Только на крупных нефтебазах резервуарные парки соизмеримы с аналогичными объектами магистральных трубопроводов. В подавляющем же большинстве их суммарный объем не превышает нескольких дес

Насосы и насосные станции нефтебаз
С помощью насосов нефтепродукты транспортируются при их приеме и отпуске, а также при внутрибазовых перекачках. На нефтебазах применяют главным образом центробежные, поршневые и шестеренны

Сливо-наливные устройства для железнодорожных цистерн
Слив железнодорожных цистерн производится через их горловину (верхний слив) или через сливной прибор, расположенный снизу цистерны (нижний слив). Заполнение же цистерн нефтепродуктом производится,

Нефтяные гавани, причалы и пирсы
Для налива и разгрузки нефтеналивных судов устраиваются специальные сооружения — нефтяные гавани, причалы и пирсы. Нефтегаваньюназывается водная территория (акватория), ук

Установки налива автомобильных цистерн
Для налива нефтепродуктов в автоцистерны применяют стояки различных типов. Стояки для налива автоцистерн классифицируют: — по способу подключения к цистерне (сверху или снизу);

Подземное хранение нефтепродуктов
Подземные хранение нефтепродуктов в горных выработках получило довольно широкое распространение в нашей стране и за рубежом. Достоинствами подземного хранения являются: 1) небольшая занимаемая терр

Хранилища в отложениях каменной соли
Подземные хранилища в отложениях каменной соли — это наиболее распространенный вид подземных емкостей для хранения нефтепродуктов. Каменная соль (галит) имеет высокий предел прочности и низкую прон

Хранилища, сооружаемые методом глубинных взрывов
Данный тип хранилищ создается там, где отсутствуют отложения каменной соли достаточной мощности. Наиболее предпочтительно создание хранилищ в водоупорных глинах. В отличие от кристаллических пород

Шахтные хранилища
Подземные хранилища шахтного типа (рис. 14.13) — это комплекс сооружений, состоящий из следующих элементов: 1) подземных выработок-резервуаров для хранения нефтепродуктов, 2) вскрывающих выр

Льдогрунтовые хранилища
Для районов Крайнего Севера и северо-восточной части России требуется большое количество нефтепродуктов. Горючее в эти районы завозят преимущественно танкерами в период очень короткой летней навига

Автозаправочные станции
Автозаправочные станции(АЗС) предназначаются для обслуживания и заправки автомобилей и других машин горючим и смазочными материалами. Попутно на них реализуются масла, смазки и спе

Развитие трубопроводного транспорта газа
Еще в древности «горючий воздух» — природный газ, вырывавшийся из вулканических трещин, собирали с помощью тростниковых трубочек в кожаные бурдюки и на вьючных животных или на морских судах перевоз

Период до 1956 года
Первые газопроводы местного значения появились в 1880. 1890 гг. в районе Баку. Они предназначались для транспортировки попутного нефтяного газа, используемого в качестве промышленного и бытового т

Период с 1956 г. до распада СССР
Данный период характеризуется началом интенсивного строительства газопроводов. В 1956 г. — на год раньше запланированного срока — введен в эксплуатацию газопровод Ставрополь-Москва (первая

Современный период
Единая система газоснабжения(ЕСГ) России (рис. 15.1) -это широко разветвленная сеть магистральных газопроводов, обеспечивающих потребителей газом с газовых месторождений Тюменской

Свойства газов, влияющие на технологию их транспорта
Основными свойствами газов, влияющими на технологию их транспорта по трубопроводам, являются плотность, вязкость, сжимаемость и способность образовывать газовые гидраты. Плотность

Основные объекты и сооружения магистрального газопровода
В состав МГ входят следующие основные объекты (рис. 15.2): — головные сооружения; — компрессорные станции; — газораспределительные станции (ГРС); — подземные хра

Газоперекачивающие агрегаты
В качестве газоперекачивающих агрегатов применяются поршневые газомотокомпрессоры или центробежные нагнетатели. Поршневые газомотокомпрессорыпредставляют собой агрегат, в

Аппараты для охлаждения газа
Необходимость охлаждения газа обусловлена следующим. При компримировании он нагревается. Это приводит к увеличению вязкости газа и, соответственно, затрат мощности на перекачку. Кроме того, увеличе

Особенности трубопроводного транспорта сжиженных газов
При сжижении природного газа, его объем при атмосферном давлении уменьшается примерно в 630 раз. Благодаря этому, можно значительно уменьшить диаметр трубопроводов для транспортировки больших объем

Неравномерность газопотребления и методы ее компенсации
Расходование газа промышленными и особенно коммунально-бытовыми потребителями, как правило, неравномерно и колеблется в течении суток, недели и года. В часы приготовления и потребления пищ

Хранение газа в газгольдерах
Газгольдерами называют сосуды большого объема, предназначенные для хранения газов под давлением. Различают газгольдеры низкого (4000 Па) и высокого (от 7*101 до 30* 101 Па) да

Подземные газохранилища
Подземным газохранилищем (ПХГ) называется хранилище газа, созданное в горных породах. Первое в мире ПХГ было сооружено на базе истощенного газового месторождения в провинции Онтарио (Канад

Газораспределительные сети
Газораспределительной сетьюназывают систему трубопроводов и оборудования, служащую для транспорта и распределения газа в населенных пунктах. На конец 1994 г. общая протяженность га

Газорегуляторные пункты
Газорегуляторные пункты (ГРП) устанавливаются в местах соединения газопроводов различного давления. ГРП предназначены для снижения давления и автоматического поддержания его на заданном уровне.

Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции
Целесообразность использования природного газа в качестве моторного топлива обуславливается тремя факторами: экологической безопасностью, длительной энергообеспеченностью и дешевизной. На

Использование сжиженных углеводородных газов в системе газоснабжения
Наряду с природным газом в системе газоснабжения широко используются сжиженные газы (пропан, бутан и др.) В зависимости от расхода газа, климатических условий и вида потребителей системы и

Хранилища сжиженных углеводородных газов
Все хранилища для сжиженных углеводородных газов по своему назначению делятся на 4 группы: 1) хранилища, находящиеся на газо- и нефтеперерабатывающих заводах, т.е. в местах производства СУ

Трубопроводный транспорт твердых и сыпучих материалов
При больших устойчивых грузопотоках угля, руды, щебня, песка и других твердых и сыпучих материалов возникают затруднения в их перевозке традиционными видами транспорта — автомобильным и железнодоро

Пневмотранспорт
Пневмотранспорт предназначен главным образом для доставки сыпучих материалов, увлажнение которых нежелательно или недопустимо (пепел, зола, цемент, мука и др.). Сущность его состоит в том, что част

Контейнерный транспорт
В данном случае твердые материалы транспортируются в капсулах или контейнерах, перемещающихся внутри трубопровода в потоке жидкости или воздуха. Соответственно различают контейнерный гидро- и пневм

Гидротранспорт
Сущность данной технологии состоит в том, что транспортируемые материалы (уголь, руда и т.д.) перекачиваются в потоке жидкого носителя, в основном, воды. Гидротранспорт твердых и сыпучих материалов

Проектирование магистральных трубопроводов
Проектирование магистральных трубопроводов ведется в несколько стадий: — технико-экономическое обоснование (ТЭО); — технический проект; — рабочие чертежи.

Особенности проектирования нефтебаз
Вопрос о необходимости строительства нефтебазы в конкретном районе решается на основе соответствующего ТЭО. При его подготовке учитываются: 1) потребность предприятий и населения в различных нефтеп

Использование ЭВМ при проектировании трубопроводов и хранилищ
Проектирование таких протяженных объектов как трубопроводы, пересекающих районы с самыми разнообразными топографическими, геологическими и климатическими условиями, встречающими на пути различные е

Основные этапы развития отраслевой строительной индустрии
В развитии техники и технологии строительства магистральных трубопроводов и газонефтехранилищ можно выделить три этапа: I этап — период до образования Миннефтегазстроя СССР (до 1972 г.);

Период до распада СССР
В сентябре 1972 г. было создано Министерство строительства объектов нефтяной и газовой промышленности (Миннефтегазстрой) СССР. Оно стало играть роль мощного организатора и координатора строительных

Современный период
В 1991 г. Министерство строительства объектов нефтяной и газовой промышленности было преобразовано в Государственный концерн «Роснефтегазстрой», а впоследствии в одноименное акциоверное общество. Е

Состав работ, выполняемых при строительстве линейной части трубопроводов
При сооружении линейной части трубопроводов выделяют два периода — подготовительный и основной. В ходе подготовительного периодавыполняют следующие виды работ: —

Сооружение линейной части трубопроводов Погрузочно-разгрузочные и транспортные работы
В состав данных видов работ входят выгрузка труб из железнодорожных вагонов, барж, судов; транспортировка их от пунктов назначения (станций, портов, пристаней) к трубосварочным базам, местам промеж

Земляные работы
Объем земляных работ на линейной части зависит от схемы прокладки трубопровода и профиля траншеи. В настоящее время применяют следующие схемы прокладки магистральных трубопроводов: подземн

Сварочно-монтажные работы
Сварочно-монтажные работы выполняют для соединения отдельных труб в непрерывную нитку магистрального трубопровода. При производстве сварочно-монтажных работ приняты две основные схемы их организаци

Изоляционно-укладочные работы
Изоляционно-укладочные работы проводят после сварки трубопровода в непрерывную нить и отрывки траншеи проектного профиля. Перед нанесением на трубопровод изоляционного покрытия его поверхн

Очистка внутренней полости и испытание трубопроводов
При строительстве внутрь трубопровода попадают грязь, вода, снег, инструменты и другие посторонние предметы. Кроме того, на внутренней поверхности труб имеется окалина, а порой и ржавчина. Если их

Особенности сооружения переходов магистральных трубопроводов через преграды
Магистральные трубопроводы пересекают на своем пути, как правило, большое число естественных и искусственных препятствий. К естественным относят препятствия, сформировавшиеся на земной пов

Воздушные переходы
Воздушные переходы устраиваются при пересечении трубопроводом нешироких болот, оврагов, рек, каналов, участков, под дневной поверхностью которых ведется выемка породы, полезных ископаемых и т.д.

Переходы под железными и автомобильными дорогами
При пересечении железных дорог и автодорог I. III категории (свыше 1000 автомобилей в сутки) нарушение насыпи и образование даже минимальных просадок ее поверхности не допускается. Поэтому сооруже

Подводные переходы
К подводным переходамотносятся участки магистральных трубопроводов, пересекающие естественные и искусственные водоемы (реки, озера, водохранилища) по их дну. Границы подводного пер

Строительство морских трубопроводов
Освоение нефтяных и газовых месторождений, расположенных на шельфе, невозможно без строительства трубопроводов. На современных морских нефтепромыслах одни подводные трубопроводы связывают отдельные

Состав работ, выполняемых при сооружении насосных и компрессорных станций
Началу строительных работ предшествует подготовительный этап.В ходе него осуществляют: — устройство строительной площадки и подъездных путей; — подведение и разво

Общестроительные работы на перекачивающих станциях Разбивочные работы
Прежде чем начать какие-либо работы, связанные со строительством любого объекта НС или КС, основные оси и размеры сооружений переносят с чертежей на местность. Работы, выполняемые при этом называют

Земляные работы
В ходе земляных работ на площадках НС и КС производят планировку территории, отрывают котлованы под фундаменты зданий, роют траншеи для прокладки трубопроводов и инженерных сетей. Целью

Бетонные работы
В ходе бетонных работ изготавливаются фундаменты под здания, сооружения и оборудование на НС и КС. По характеру работы их можно подразделить на две основные группы: фундаменты под статичес

Монтажные работы по сооружению зданий
Здания насосных и компрессорных цехов (рис. 20.5) состоят из следующих элементов и узлов: колонн, стен, подкрановых балок и покрытия. Колонныявляются основной несущей конс

Устройство кровли
При устройстве кровли поверх железобетонных плит выполняют цементную и асфальтобетонную стяжки,а затем наклеивают рубероид. Назначение стяжек — выравниван

Монтаж оборудования
Независимо от типа оборудования в процессе подготовки и проведения монтажа выполняется ряд общих работ. Поступившее на строительную площадку оборудование осматривают, чтобы установить не п

Монтаж технологических трубопроводов
К технологическим относятся все трубопроводы на площадках НС и КС, по которым транспортируется нефть, нефтепродукты, газ, а также масло, пар, вода. На компрессорных станциях технологически

Монтаж резервуаров для нефти и нефтепродуктов
Работам по монтажу резервуаров предшествуют расчистка площадки от кустарника и мелколесья, а также устройство основания под резервуары. Расчистку площадкипроизводят с помо

Сооружение блочно-комплектных насосных и компрессорных станций
В последние годы большое число НС и КС строится в отдаленных районах Севера и Северо-Западной Сибири с суровыми природно-климатическими условиями, слабо развитой дорожной сетью и недостаточным разв

Основные понятия и определения
Источники энергииподразделяются на возобновляемые (солнце, ветер, геотермальные источники, приливы и отливы, реки) и невозобновляемые (уголь, нефть, газ). Ра

Предметно-алфавитный указатель
Абсорбция 212,250 Адсорбция 212,250 Автозаправочная станция 399 Антиклиналь 72 Асфальт 19,20,21 Баржа 271 Бурение: — вращательное 82, 89 — история развития 80 —

Основы нефтегазового дела глазами студентов
«С древнейших времен человек пользуется условным топливом. » «Так как солнечная энергия непостоянна, т.е. мы знаем, что день сменяется ночью, а также могут мешать облака п

Основы нефтегазового дела
Издание второе, дополненное и исправленное Редактор Синилова А.А. Сдано is набор 10.07.2002. Подписано и печать 28.08.2002 Формат издания 60×90 1/16. Бумага офсетная №1 Гарнитура Pclcrburg

Автомобильный парк нашей страны значительно вырос за последние годы и его увеличение продолжается.

Связанный с этим рост потребления жидкого топлива на транспорте сопровождается истощением хорошо освоенных и удобно расположенных нефтяных месторождений, вследствие чего приходится осваивать новые, расположенные в труднодоступных районах. Это, в свою очередь, приводит к удорожанию как сырой нефти, так и получаемых из нее нефтепродуктов.

Между тем страна располагает большими запасами высококачественного моторного топлива, не требующего для использования в двигателях никакой химической переработки. Речь идет о природном газе. Как моторное топливо, природный газ в натуральном виде превосходит нефтяное топливо. При использовании его обеспечиваются высокие технико-экономические показатели в ДВС, так как природный газ имеет хорошие антидетонационные качества, создает благоприятные условия смесеобразования и обладает широкими пределами воспламенения в смеси с воздухом. По-видимому, по этой причине первые ДВС делались для работы именно на газе.

В конце 40-х и начале 50-х годов в СССР было освоено производство газобаллонных автомобилей, использовавших сжатый природный газ. Несколько тысяч таких автомобилей в течение нескольких лет эксплуатировались в Украине и Поволжье – районах, достаточно обеспеченных в то время природным газом.

Однако начальный уровень газоснабжения и относительно малый в то время объем добычи газа не позволили расширить применение газобаллонных автомобилей, а возросшая потребность других отраслей промышленности (например, по производству удобрений), не обеспеченных приростом добычи, привела, в конечном итоге, к прекращению выпуска таких машин и изъятия их из эксплуатации.

В настоящее время положение в корне изменилось. Отдельные магистральные газопроводы давно объединены в Единую Систему Газоснабжения, которая густой сетью покрывает всю европейскую часть России, Среднюю Азию, Приморский край и остров Сахалин. И газификация продолжается бурными темпами.

Таким образом, имеется комплекс факторов – от высоких качеств природного газа, как моторного топлива, до эффективного уровня развития Единой Системы Газоснабжения – определяющих широкие перспективы применения газового топлива на транспорте.

Косвенным подтверждением целесообразности использования природного газа в качестве топлива для ДВС служит широкое использование его в Италии, США, Японии, ФРГ, Канаде, Нидерландах и т. д.

Горючие газы, применяемые в качестве моторного топлива для автомобилей, можно условно разделить на три основных вида по условиям специфики содержания, влияющей на возможность использования на разных классах автомобилей (легковых, грузовых, автобусов):

1. Сжиженные нефтяные газы (СНГ).

2. Компримированные (сжатые) природные газы (КПГ).

3. Сжиженные природные газы (СПГ).

Сжиженные нефтяные газы при нормальных температурах (в диапазоне от –20 °C до +20 °C) и относительно небольших давлениях (1,0. 2,0 МПа – 10. 20 кгс/см2) находятся в жидком состоянии. Их основные компоненты – этан, пропан, бутан и весьма близкие к ним непредельные углеводороды – этилен, пропилен, бутилен и их изомер. Эти газы получаются при добыче и переработке нефти и поэтому их называют сжиженные нефтяные газы (СНГ). Комплект газового оборудования для СНГ вместе с баллоном весит от 40 до 60 кг и вполне подходит для установки на легковых автомобилях. Объем баллона обеспечивает пробег около 300 км, что вполне соизмеримо с расчетным пробегом 400 км для автомобиля, работающего на бензине.

Компримированные (сжатые) природные газы (КПГ) при нормальных температурах и любых высоких давлениях находятся в газообразном состоянии. К таким газам относятся метан, водород и др. Наибольший интерес для использования в качестве горючего на автомобильном транспорте представляет метан. Он является основной частью добываемых природных газов и составной частью биогаза, получаемого в результате брожения различных канализационных отходов.

Главным недостатком природного газа, как моторного топлива, является очень низкая объемная концентрация энергии. Если теплота сгорания одного литра жидкого топлива равна, примерно, 31 426, то у природного газа при нормальных условиях она равна 33,52–35,62 кДж, т. е. почти в 1000 раз меньше. По этой причине для использования газа в качестве моторного топлива на транспортном средстве его надо предварительно сжать до высоких давлений 20–25 МПа и более и заполнить им специальные баллоны.

Для хранения газа под таким давлением выпускаются баллоны из углеродистых и легированных сталей на давление 15–32 МПа. Каждый баллон в незаполненном состоянии весит более 100 кг. Использование их на легковом автомобиле не рационально, так как их вес соизмерим с возможной полезной нагрузкой.

В связи с этим их используют на грузовых автомобилях и автобусах.

Однако, несмотря на то, что применяемые в современной практике баллоны пока тяжелы, они полностью обеспечивают среднесуточный пробег автомобиля и могут применяться повторно при списании автомобиля. В некоторых отраслях техники, применяются армированные пластмассовые сосуды, которые легче стальных в 4–4,5 раза. В этом случае массовый показатель хранения КПГ, хотя и остается ниже, чем у бензина, но отличается от него на величину, малосущественную в практике. Но они очень дороги.

Сжиженные природные газы (СПГ) имеют такое же происхождение и состав, как и компримированные природные газы. Они получаются охлаждением метана до минус 162 °C. Хранятся в теплоизолированных емкостях.

Независимо от качества теплоизоляции газосодержащих емкостей (сосуды Дюара), температура в них повышается, а следовательно, этот способ содержания газового топлива может быть использован при интенсивной эксплуатации транспортного средства и его безгаражном хранении, так как периодически требуется сброс давления, т. е. выпуск порции газа.

При переводе автотранспорта на СПГ его низкую температуру возможно использовать для компенсации потерь мощности или кондиционирования воздуха в салоне автомобиля.

Переоборудование автомобиля для работы на СПГ заключается в установке специальной криогенной емкости, небольшого испарителя, использующего тепло выпускных газов, и монтаже газовой топливной аппаратуры, которая аналогична применяемой на газобаллонных автомобилях при работе на КПГ. Затраты на получение СПГ в 2–3 раза больше, чем на получение КПГ. Поэтому сжиженный природный газ целесообразно применять на автомобилях-рефрижераторах, где он может выполнять дополнительные функции хладагента для холодильников и кондиционеров.

Исходя из вышеизложенного и учитывая, что в книге рассматривается газовое оборудование для легковых и малотоннажных грузовых автомобилей, основное внимание мы уделим двум первым видам газового топлива и устройствам, обеспечивающим их работу на двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Что нам ожидать от газового топлива?

Для ответа на этот вопрос рассмотрим основные физико-химические показатели газовых топлив, а также их влияние на эксплуатационные качества двигателя в сравнении с аналогичными характеристиками бензина.

Познакомим с величинами, их характеризующими.

1 Низшая теплота сгорания (HH, МДж/кг или МДж/м3) характеризует энергетические свойства газа и показывает, какое наименьшее количество теплоты может выделиться при полном сгорании единицы массы или объема.

2 Стехиометрический (массовый или объемный) коэффициент (L0 кг/кг или м3/м3) характеризует количество воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания единицы массы или объема газа.

3 Низшая теплотворность горючей смеси (hH МДж/кг или МДж/м3) характеризует содержание тепловой энергии в единице массы ли и объема горючей смеси стехиометрического состава.

Названные показатели связаны между собой соотношением:

4. Плотность (Р, кг/м3) представляет собой массу, заключенную в единице объема газа в жидкой или газообразной его фазе при определенных внешних условиях (температуре и давлении).

5. Октановое число (ОЧ) характеризует антидетонационные свойства газа и служит критерием для установления допустимой степени сжатия двигателя. ОЧ газовых топлив лежит в пределах 70?110. Чем выше ОЧ газа, тем он менее склонен к детонационному сгоранию и тем выше допустимая степень сжатия двигателя и, следовательно, его экономичность.

6. Цетановое число (ЦТ) характеризует воспламеняемость газа: чем оно ниже, тем хуже происходит воспламенение газа и, следовательно, ухудшаются пусковые свойства двигателя на этом газе.

Октановое и цетановое числа связаны между собой линейной зависимостью: чем выше ОЧ, тем ниже ЦТ.

7. Пределы воспламеняемости газа характеризуют граничные значения содержания газа (в процентах по объему) в воздухе, при которых еще возможно воспламенение горючей смеси. На воспламеняемость газовой смеси оказывают влияние температура, давление и ее турбулентность (завихрение газовых потоков). Переобедненные и переобогащенные газовые смеси не воспламеняются.

Знание этих пределов важно как для организации рабочего процесса и регулирования топливоподачи в двигателях, так и для определения взрыво– и пожаробезопасности концентраций и соответствующего обустройства помещений для хранения и технического обслуживания автомобилей.

8. Критическая температура (Ткр) – температура, при которой плотности жидкости и ее насыщенного пара становятся равными и граница раздела между ними исчезает.

9. Давление насыщенных паров (Ркр) при критической температуре называется критическим давлением.

При температуре выше критической вещество может находиться только в газообразном состоянии независимо от внешнего давления.

Знание критической температуры очень важно для оценки газовых топлив и их классификации.

Рассмотрим таблицу с точки зрения сравнения физико-химических показателей газа и бензина как топлив для ДВС.

Таблица 1. Физико-химические показатели основных углеводородных газов, входящих в состав газовых топлив

* Расшифровка показателей и таблица 1 взяты из справочника «Газобаллонные автомобили», авторы А. И. Морев, В. Н. Ерохов, Б. А. Бекетов и др. – М.: «Транспорт», 1992.

Первый показатель в таблице – химическая формула. Метан и сжиженный нефтяной газ, в состав которого входят этан, пропан, бутан и пентан, ни в своем составе, ни в примесях не имеют свинца, что делает выхлоп при их сгорании экологически более чистым, чем у бензина.

Молекулярная масса у газов ниже, чем у бензина, следовательно, наполнение цилиндров горючей смесью, при прочих равных условиях, будет ниже, чем у бензина. Это минус, так как ведет к снижению мощности ДВС.

Относительная плотность газовой фазы по воздуху – величина, необходимая для расчета механизмов смесеобразования рабочего тела (газовоздушной смеси) и непосредственно не характеризует преимущества, или недостатки газового топлива перед бензином, но говорит о том, что при утечке метан будет уходить вверх, а СНГ будет скапливаться внизу.

Плотность жидкости – характеризует объем сосуда для хранения жидкой фазы топлива. Мы видим, что для одной и той же массы для бензина нужен объем меньше, чем для газа. Это – минус.

Критическая температура. Углеводородные газы, имеющие критическую температуру значительно выше обычных температур окружающей среды (например, у пропана 96,8 °C, а у бутана – 152,0 °C), легко сжижаются и хранятся в сжиженном состоянии при относительно небольшом давлении. Они хранятся в достаточно легких емкостях, позволяющих их использовать для питания двигателей легковых и малотоннажных грузовых автомобилей.

А метан, у которого критическая температура значительно ниже (минус 82,1 °C), будет при любом давлении в газообразном состоянии, и для его использования в качестве газового топлива его содержат в баллонах под давлением 20 МПа.

Низшая теплота сгорания у всех газов больше, чем у бензина. Это является преимуществом газового топлива и компенсирует пониженное наполнение цилиндров из-за малой относительной плотности газа.

Стехиометрический коэффициент у газов выше, чем у бензина.

Октановое число у газа значительно выше, чем у бензина. Это большое преимущество газа, позволяющее избавить двигатель от детонации, увеличить его мощность за счет увеличения степени сжатия и снизить расход топлива.

Температура воспламенения. Не в пользу газа. Это ухудшит пусковые качества двигателя.

Пределы воспламеняемости и коэффициент избытка воздуха в пользу газового топлива. Они говорят о том, что пределы регулирования ДВС на газовом топливе шире, чем на бензиновом.

На основе рассмотренных физико-химических свойств газовых топлив можно утверждать, что они безусловно превосходят бензиновые по следующим параметрам:

– позволяют добиваться более высоких мощностных и топливно-экономических показателей, чем у аналогичных по способу организации рабочего процесса бензиновых двигателей. Специально сконструированные газовые двигатели по удельным показателям мощности превосходят бензиновые, а по топливной экономичности близки к дизельным;

– по экологическим показателям выхлопа значительно превосходят бензины.

Очень ярким доказательством преимущества применения газового топлива перед бензиновым является опыт работы в этом направлении в газовой промышленности. Вот как оценивают опыт применения газового топлива в книге «Природный газ как моторное топливо на транспорте» (издательство «Недра», 1986 год) авторы Ф. Г. Гайнуллин, А. И. Грищенко, Ю. Н. Васильев, Л. С. Золотаревский.

«Обобщение и анализ многолетнего опыта эксплуатации газовых двигателей на различных объектах газовой промышленности, выполненные ВНИИГАЗом, свидетельствуют о том, что при переходе с жидкого топлива на газообразное срок службы двигателя до капитального ремонта возрастает в 1,5 раза, а сроки смены масла увеличиваются в 2 раза.

Достаточно отметить, что коэффициент полезного действия газовых двигателей зe достигает 38–40 % в широком диапазоне режимов. Для сравнения укажем, что зe бензинового двигателя составляет лишь 30–35 % и только на наиболее экономичных режимах работы.

Особенно усложнено приготовление смеси для бензиновых двигателей при низких температурах атмосферного воздуха вследствие того, что бензин в этих условиях плохо испаряется. При газовом топливе приготовление равномерной смеси не вызывает труда.

Отмечается, что токсичность выпускных газов при работе на природном газе на 90 % ниже токсичности выпускаемых газов бензиновых двигателей.

Перевод двигателей на КПГ вместо бензина обеспечил снижение содержания в выпускных газах окиси углерода с 1,3 до 0,13 %, углеводородов с 221 до 88 млн. долей, а окислов и соединений азота с 1000 и более до 100–200 млн. долей. Помимо улучшения экологии использование КПГ в автомобильных двигателях увеличивает срок службы свечей до 85 тыс. км. нет испарения топлива, не образуются паровоздушные пробки в топливоподающей системе, обеспечиваются: устойчивая работа на холостом ходу, хорошая приемистость и пожаробезобасность.

В настоящее время в всем мире эксплуатируется свыше 400 тыс. газобаллонных автомобилей, работающих на КПГ. Самое большое число газобаллонных автомобилей на КПГ, в основном легковых (270 тыс. шт.), эксплуатируется уже несколько десятков лет в Италии.

По данным фирмы «Ford» (США), мощность автомобильного двигателя, работающего на СПГ после 55 тыс. миль пробега, была на 10 % выше, чем аналогичного, работавшего на бензине (соответственно 74 и 66 кВт), а содержание окиси углерода в отработавших газах двигателей на СПГ было в 5 раз ниже (соответственно 0,21 и 1,2 %). Аналогичные результаты показывают также и другие фирмы. ».

Естественно, сразу же возникает вопрос: «А почему же мы до сих пор не перешли все на газовое топливо для автомобилей?»

Это связано, в первую очередь, со сложностью создания резервов топлива. Как отмечалось выше, только сейчас размах газификации нашей страны принял такие размеры, которые могут позволить создать необходимую сеть газозаправочных станций для автомобилей.

Система хранения необходимых для бесперебойной работы транспорта запасов газа оказывается чрезвычайно громоздкой и требует значительных капитальных вложений. Достаточно сказать, что стоимость емкостей для хранения часового запаса сжатого газа в несколько раз превышает стоимость компрессора такой же часовой производительности. Стоимость емкостей для длительного хранения сжиженного газа оказывается еще выше вследствие применения дорогостоящих материалов.

И сейчас при определении рентабельности, а то и смысла перехода на газовое оборудование, необходимо учитывать наличие газозаправочных станций в регионах использования автомобиля.

Применение двухтопливных двигателей, способных одинаково надежно работать как на газовом, так и на жидком топливе, частично решает эту проблему. Такие двигатели могут работать как на бензине, так и на газе, или на дизельном топливе и на газе. Но это накладывает свой отпечаток на использование свойств газа, как топлива для двигателей внутреннего сгорания, лишая возможности полной реализации его серьезных преимуществ, таких, как повышение мощности и улучшение топливной экономичности за счет увеличения степени сжатия.

Для полного использования преимуществ газового топлива перед бензинами необходимо конструировать двигатели специально под газовое топливо, что требует серьезной перестройки автомобильной промышленности.

Необходимо создать легкие, высокопрочные и дешевые баллоны для содержания газового топлива в количестве, которое обеспечивает межзаправочный пробег для автомобиля не менее 400 км при минимальных размере и весе.

Сегодня многие регионы обладают достаточной сетью газовых заправок для нормальной эксплуатации автомобилей, использующих газовое топливо.

Созданы различные модели качественного оборудования для перевода двигателей автомобилей в двухтопливные и на практике доказан положительный эффект использования газового топлива для ДВС автомобилей, заключающийся в более полном сгорании газовоздушной смеси, благодаря чему улучшаются условия смазки трущейся пары гильза – поршневые кольца, так как газовое топливо не смывает масло со стеной гильзы. Поэтому же уменьшается нагарообразование в головке блока и на поршнях. Масло можно менять значительно реже, так как оно не разжижается и меньше загрязняется. Расход масла на угар при этом снижается до 15 %. Межремонтный пробег газового двигателя более продолжительный по сравнению с бензиновым. На газовом двигателе увеличивается срок службы свечей зажигания.

Применение газового топлива заметно снижает суммарную токсичность отработавших газов (выхлопа) – окиси углерода СО, двуокиси азота NO2, углеводородов CH. Вредных соединений свинца в отработанном газовом топливе вовсе не существует.

Дымность выхлопа в режиме свободного ускорения при работе на газовом топливе в 3 раза ниже, чем при работе на бензине. При правильно выбранном режиме работы двигателя снижается и уровень шума, что особенно важно в условиях города. И, наконец, стоимость требуемого газового топлива ниже стоимости бензина на величину, позволяющую окупить затраты на приобретение и установку газового оборудования за 25–30 тыс. км пробега с учетом его большего расхода на единицу пути.

Природный газ нужен не только для приготовления пищи, обогрева дома и получения электричества. Еще им можно заправлять автомобиль. Природный газ в качестве топлива намного дешевле и экологичнее нефтепродуктов.

Одним из первых использовать газообразное горючее предложил Филипп Лебон. В 1801 году он получил патент на конструкцию, в которой газ и воздух сжимаются отдельными компрессорами и смешиваются в специальной камере. В 1860 году французский изобретатель Этьен Ленуар сконструировал первый практически пригодный газовый двигатель внутреннего сгорания. Он придумал воспламенять газовоздушную смесь в двигателе с помощью электрической искры.

Предок современного автомобиля на газомоторном топливе — самоходная повозка с двигателем внутреннего сгорания — работала на светильном газе (получаемом путем сухой перегонки из определенных сортов каменного угля). В 1894 году в немецком городе Дессау природный газ применяли в качестве топлива для железнодорожного транспорта. Однако транспорт на газе не получил широкого распространения в 19 веке.

В конце 40-х и начале 50-х годов 20-го века в СССР производили газобаллонные автомобили на метане и развивали сеть АГНКС. Но начальный уровень газоснабжения и относительно малый в то время объем добычи газа не позволили расширить применение такого транспорта.

Каким газом заправляют автомобиль

Для заправки транспорта используют различные виды сжиженного газа: метан (природный газ), пропан, бутан и их смеси (так называемые углеводородные газы). Кроме того, метан используется и в сжатом (компримированном) виде. В этой статье речь пойдет именно о природном газе в качестве автомобильного топлива. Для того, чтобы получить компримированный газ, метан сжимают при помощи компрессора. Его объем при этом уменьшается в 200–250 раз.
Для получения сжиженного газа природный газ нужно охладить до температуры -161,5 °С. Объем газа при этом уменьшается в 600 раз.

Почему природный газ считается экологичным видом топлива

В выхлопах автомобиля, работающего на «голубом топливе», вредных веществ в 5 раз меньше по сравнению с автомобилем с бензиновым двигателем. Это серьезное преимущество природного газа, ведь транспорт — главный загрязнитель атмосферы, особенно в крупных городах. Перевод автомобилей и автобусов на природный газ поможет сделать воздух чище и улучшить экологию городов.

Как можно сэкономить, заправляя автомобиль метаном

Сегодня метан в России стоит около 12 рублей за кубический метр (эквивалентно литру бензина). Это в 3 раза дешевле бензина, при том, что расходуется природный газ экономнее. Особенно выгодно использовать газомоторное топливо на общественном транспорте, который ежедневно проходит большие расстояния. Например, если перевести 100 автобусов с обычного топлива на метан, то за счет разницы в цене на топливо за год можно сэкономить 34 млн рублей.
Кроме того, метан не содержит примесей, а значит, не образует отложений в топливной системе при сгорании. Двигатель на газе работает дольше и эффективнее.

Безопасный газ

Природный газ — самое безопасное топливо из всех доступных на сегодняшний день. В случае аварии метан не скапливается в углублениях и не образовывает горючую смесь паров с воздухом. Так как газ легче воздуха, он сразу улетучивается, поэтому его утечка не представляет опасности.

Баллоны, в которых хранится метан, имеют очень толстые и прочные стенки. В процессе производства их многократно проверяют, чтобы емкости могли выдерживать давление газа.

Газ — в моторы

Сегодня практически все крупнейшие автопроизводители выпускают автомобили на метане. Мировые лидеры автопрома — Volvo, Audi, Chevrolet, Daimler-Benz, Iveco, MAN, Opel, Peugeot, Citroen, Sсania, Fiat, Volkswagen, Ford, Honda, Toyota — все они сегодня предлагают заводские автомобили с двигателями, работающим на компримированном природном газе. Эти машины ни в чем не уступают традиционным бензиновым аналогам и пользуются большой популярностью среди автовладельцев. На сегодняшний день в мире насчитывается более 17 млн автомобилей, работающих на метане, и это число продолжает расти.

Одна из многочисленных причин медлительности в газификации транспорта в том, что номенклатура газомоторного топлива довольно-таки обширна:

• сжиженный нефтяной газ (СНГ);
• компримированный (сжатый) природный газ (КПГ);
• сжиженный природный газ (СПГ).

Главные преимущества газомоторного топлива в его цене, цене и еще раз цене. Пока эти преимущества перевешивают многочисленные и разносторонние недостатки.

Сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Этот газ представляет собой смесь пропана С3Н8 и бутана С4Н10, извлекаемую их попутных нефтяных газов, из конденсатных фракций природного газа, из газов процессов стабилизации нефти и конденсата, из нефтезаводских газов, получаемых с установок переработки нефти. Помимо пропана и бутана нефтяной газ содержит по массе порядка 6% других углеводородов – этана, этилена, пропилена, бутилена и их изомеров, то есть состав СНГ неоднороден и непостоянен. Для контроля утечек в состав СНГ вводят зловонные вещества – меркаптаны. Меркаптаны легко идентифицировать носом, когда на улице мимо вас проезжает газобаллонная «ГАЗель».

Главное преимущество пропана и бутана в высокой критической температуре. Критической называют температуру, при которой плотность жидкости и ее насыщенного пара становятся равными и граница раздела между ними исчезает.

У пропана критическая температура 96,8 °C, у бутана 152,0 °C, что позволяет легко сжижать эти газы и хранить в жидком состоянии при относительно невысоком давлении до 1,6 МПа. Это также означает, что сосуд для хранения СНГ будет сравнительно легким, а храниться в сжиженном состоянии газ может сколь угодно долго при условии полной герметизации сосуда. Вместе с тем баллон для СНГ – это сосуд под давлением, и ему невозможно придать любую форму, как, например, бензобаку. Это обстоятельство порождает проблемы с размещением газового баллона на машине.

Для заправки автотранспорта используют две марки СНГ: летнюю и зимнюю. Летняя марка, или пропан-бутан автомобильный (ПБА), содержит 50±10% пропана по массе. Зимняя, или пропан автомобильный (ПА), содержит 85±10% пропана по массе. Таким образом, регулируя содержание легкого пропана, обеспечивают круглогодичную эксплуатацию газобаллонных автомобилей.

Применение СНГ огра­ничено бензиновыми двигателями, то есть двигателями с низкой степенью сжатия и исковым зажиганием. Это легковые автомобили, мало- и среднетоннажные грузовики и энергетические установки. Расход СНГ на 10–15% выше, чем бензина, из-за меньшей объемной теплотворности: 1 л бензина будет эквивалентен 1,1–1,15 м 3 СНГ, а в реальных условиях из-за падения мощности двигателя – 1,15–1,3 м 3 СНГ. При низкой температуре двигатель пускают на бензине, после прогрева водитель может переключиться на газ прямо из кабины. Переходить с одного вида топлива на другой можно на ходу.

Пропан-бутан тяжелее воздуха в 1,5–2 раза и при утечке скапливается у земли, создавая взрывоопасную и вредную для здоровья атмосферу. Поэтому газобаллонные автомобили хранят на открытых стоянках, а ремонтные зоны оснащают хорошей вентиляцией. Длительное вдыхание пропан-бутана не только малоприятно по причине меркаптанов, но и ведет к плохому самочувствию, вплоть до отравления.

Октановое число СНГ около 105, и, как утверждают, ни в одном режиме работы двигателя не возникает детонация. Это утверждение не должно служить поводом для самоуспокоения, при определенной пытливости ума детонации можно добиться.

С учетом затрат на оборудование газовой аппаратурой, ее массы и меньшего запаса хода на одной заправке перевод автомобиля на СНГ остается выгодным благодаря цене. Локомотивом продвижения СНГ в массы были и остаются легковые автомобили и малотоннажные грузовички. Сжиженные нефтяные газы вырабатывают те же компании как побочный продукт производства жидкого топлива, что сказывается на количестве газовых заправок – компании заинтересованы в сбыте собственного продукта.

Что касается дизельных двигателей, то здесь пропан-бутан не имеет перспектив из-за нестабильности горения при высокой степени сжатия. Это основная причина, почему СНГ не прижились на дизелях. Но потенциал СНГ полностью еще не раскрыт.

Общая справка о метане

Под природными газами понимается метан СН4 – простейший углеводород без цвета и запаха. Метан – третий по распространенности газ во вселенной после водорода и гелия. О происхождении залежей природного газа в земной коре нет окончательного мнения, как и о происхождении нефти.

Природный газ содержит от 70 до 98% метана, остальное приходится на более тяжелые углеводороды: этан, пропан и бутан, а также неуглеводороды: воду, сероводород, углекислый газ, азот, гелий и другие инертные газы. Перед подачей в газотранспортную систему (ГТС) природный газ необходимо очистить и осушить, избавившись от воды, сероводорода, отделить тяжелые углеводороды и другие примеси. В магистрали пары воды могут конденсироваться или образовывать с газом кристаллические соединения – гидраты – и скапливаться на изгибах трубопровода, затрудняя продвижение газа. Сероводород вызывает сильную коррозию газового оборудования. В зависимости от состава природного газа применяют различные технологии осушки и разделения газов. Таким образом, остается чистый метан с незначительными примесями. Через ГТС метан поступает потребителям. Если ваше жилище подключено к газораспределительной системе, то на кухне в конфорке у вас горит именно метан. Этим же метаном после сжатия или сжижения заправляют газобаллонную технику.

Метан – газ без запаха, характерный аромат («При запахе газа звонить 09») ему придают меркаптаны, которые впрыскивают в газ перед закачкой в ГТС (16 г на 1000 м 3). Этот метод придумали для обнаружения утечек из ГТС, протяженность которой насчитывает тысячи километров. При утечке меркаптановая отдушка привлекает ворон, скопища которых легко обнаружить во время облета трубопровода на вертолете.

Метан в 1,6 раза легче воздуха и при утечке моментально улетучивается. Метан взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 до 17%. Самая взрывоопасная концентрация – 9,5%. Определить наличие в воздухе метана легко по меркаптановым ароматам. В местах природного образования метана, где невозможно его определить по запаху, например в шахтах, используют газоанализаторы. Первыми шахтными газоанализаторами были канарейки. Газобаллонную технику хранят на открытых стоянках, а закрытые ремонтные зоны оснащают принудительной вытяжной вентиляцией. На магистральном газе без какой-либо подготовки работают энергетические установки различной мощности, подключенные непосредственно к трубе.

Компримированные природные газы (КПГ)

Критическая температура метана составляет –82,3 °С, и его сжижение весьма затратно, поэтому метан как газомоторное топливо используется в основном в компримированном (сжатом) виде, при этом газ сокращается в объеме в 200–250 раз. К автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС) подводят газопровод и компримируют газ на месте. Сжимают, точнее, дожимают магистральный газ компрессором до 20 МПа и осушивают. На станции КПГ хранят в небольшом сосуде высокого давления, из которого газ закачивают в баллоны автомобиля. Что касается перевозки готовых КПГ, то для этого служат специальные газовозы, представляющие собой батарею баллонов, небольших по объ-ему в сравнении с цистерной для сжиженных газов, то есть перевозка готовых КПГ – занятие дорогое и специфичное. Подвод магистрального газа к заправочной станции необходим, что несколько затрудняет расширение сети газовых заправок. Сегодня в 58 регионах РФ действует 246 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС), заправляющих транспорт КПГ. Безусловным лидером национального газомоторного рынка является «Газпром» – в его собственности находится 210 АГНКС. Более 10 лет «Газпром» занимается популяризацией в России газомоторного топлива – АГНКС есть в 70% регионов, а не во всех, 246 АГНКС – это 1% на фоне всех АЗС на территории РФ, а безусловный лидер вводил в эксплуатацию по 2,1 АГНКС в год.

Высокое давление КПГ требует очень прочных, толстостенных, тяжелых баллонов. Но это еще не всё. На КПГ можно проехать в 3,5 раза меньшее расстояние, чем на СНГ при равных объемах газовых баллонов. Либо обвешиваться баллонами, либо часто заправляться – в этом основной недостаток КПГ, определяющий сферу его применения: вблизи заправки, а также типы двигателей, на них работающих.

Ввиду того, что нужно значительное пространство дляразмещения баллонов для КПГ, этот вид топлива представляет интерес для средне- и крупнотоннажных автомобилей и тракторной техники. Наибольший интерес сегодня представляют двухтопливные двигатели – газодизели, работающие на дизельном топливе и КПГ, именно из-за скудной инфраструктуры КПГ, чтобы было на чем доехать до заправки. Под второй вид топлива дизельный двигатель переделывается сравнительно просто и быстро, впрыск дизельного топлива в камеру сгорания служит для воспламенения горючей смеси. Производители газовой аппаратуры достигли соотношения расхода дизельного топлива и метана 20:80 на магистральных тягачах с топливной системой Common Rail и 30:70 на тракторной технике с ТНВД. Перевод машины на КПГ в 3–4 раза дороже, чем аналогичная операция с СНГ, тем не менее затраты окупаются примерно в течение года благодаря разнице в цене на газ и дизельное топливо.

Машиностроение предлагает и однотопливные двигатели на КПГ с пониженной степенью сжатия и искровым зажиганием. Надо понимать, что такие машины буквально цепью прикованы к заправке.

КПГ – отличное топливо для дизельного двигателя. Метан не образует отложений в топливной системе, не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, тем самым снижая трение и уменьшая износ двигателя. Метан сгорает полностью, не образуя твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндро-поршневой группы. Таким образом, использование природного газа в качестве моторного топлива позволяет увеличить срок службы двигателя в 1,5–2 раза. Метан экологичен: он дает очень чистый выхлоп. А главное, КПГ стоит втрое дешевле бензина и дизельного топлива, хотя на самом деле должен стоить еще меньше.

Сжиженный природный газ (СПГ)

При сжижении метан уменьшается в объеме в 600 раз – в этом главное преимущество сжижения, что определяет сферу его применения: автобусы, магистральные тягачи, карьерные самосвалы, то есть там, где топливные емкости должны занимать место по минимуму, а вмещать по максимуму. Один и тот же объем вмещает СПГ в три раза больше, чем КПГ.

Сжижение проходит при температуре –161,5 °С. Процесс энергозатратный и требует криогенного оборудования. Сжиженный метан хранится при температуре внутри термоизолированного сосуда от –160 до –196 °С. Необходима очень качественная термоизоляция. И точно так же, как с КПГ, пере­оборудуют дизельные двигатели в двутопливные. Автомобильное оборудование для СПГ отличается баллоном-термосом и испарителем, остальные узлы такие же.

Сжиженный метан распространен еще менее, чем сжатый. Некоторые автобусные парки строили у себя газовые заправки. Эти опыты до сих пор носят более экспериментальный характер.

Заключение

Когда возникают дискуссии о газомоторном топливе и его медленном распространении, всегда поднимается вопрос о том, что первично: парк газобаллонных автомобилей или сеть газовых заправок. Абсолютно понятно, что первична заправочная сеть. Отсюда вытекает извечный вопрос: кто виноват? Собственники заправочных сетей. Собственникам не интересно то, что интересно стране, ибо не видят они в том прибыли. Собственники и далее будут продолжать саботаж газификации транспорта.

Что делать? Единственным действенным средством борьбы с естественными монополиями и стимулирования экономики в целом остается национализация в первую очередь ПАО «Газпром», всех его дочерних предприятий и всех газораспределительных сетей. Негоже предприятиям, решающим экономические и социальные задачи в масштабах Российской Федерации, субъектов и частей субъектов Федерации, служить для удовлетворения амбиций узкого круга физических лиц. Регулирование тарифов на данном направлении не более чем паллиатив.

Газ как топливо для автомобилей

В последнее время в России цены на традиционное автомобильное топливо то вырастут, то вдруг начинаются разговоры о введении социальных норм на электроэнергию, а новостные агентства каждый день дают новости про сжиженный природный газ, который ведь явно отличается от газа, бегущего по трубам газопроводов. При этом мельтешат самые разные единицы измерения – литры, тонны, кубометры, киловатты, в которых запутаться проще простого. Для использования в качестве топлива стали предлагать газ, причем газ разный – тут и пропан-бутан, и метан, и даже газ сжиженный, у каждого из них свой цена, которая то за кубометр, то за литр.

Почему цены разные, какие из них и за какой именно газ самые выгодные, продавцы газа как моторного топлива, разъяснять и не пытаются, потому знание хотя бы основных моментов – полезно для кошелька любого автовладельца. Для того, чтобы понимать, что лежит в основе ценообразования, стоит систематизировать знания, припомнить кое-что из школьной программы. При этом вполне достаточно знаний арифметики на уровне пропорций и процентов, ничего более сложного – этого хватит для того, чтобы оценить все это разнообразие видов энергетических ресурсов с точки зрения кошелька. При этом мы, конечно, будем помнить, что кошелек сам по себе противоречит основному закону физики – чем он тяжелее, тем с ним легче.

Нефть, газ и домашнее вино

Для начала – несколько слов о том, что нам предлагают на автозаправках разного типа с точки зрения химии и физики. Бензин, дизельное топливо, три разных типа газомоторного топлива – это все плоды трудовой деятельности нефтегазовых химиков и специалистов, умеющих поднимать давление в емкостях. Предупреждаем сразу – слишком глубоких технических описаний не последует, в этот раз попробуем использовать «идеологию» из одного бородатого анекдота.

«Как же мне плохо-то… Что вчера было, где я вообще нахожусь? – Гостиница «Центральная», номер… – К черту подробности! Город какой?»

Откуда на заправках вообще берутся пропан-бутановые смеси, которые мы для краткости далее обозначим как СУГ, сжиженное углеводородное топливо? Из нефтяных и газовых скважин и из жадности их владельцев – ну, или, если угодно, из экономической целесообразности. То, что мы называем «природный газ», на самом деле всегда целое ассорти пусть и сходных по многим свойствам, но разных газов. Что природный газ, что нефть – это результат разложения всяческих древних микроорганизмов (динозавры тут не при чем) в недрах Земли, попавших в условия, когда доступ атмосферного воздуха исключен. А подземные пласты – это ведь не химическая лаборатория со стерильными условиями, тут сплошная стихия, действия которой во многом аналогичны процессу самогоноварения или приготовления вина в домашних условиях. Накидали какой-то «основы» – яблок, свеклы, винограда, ягод каких-то – добавили сахара и дрожжей, закупорили поплотнее и оставили в покое на какое-то время. Какие там газы образуются в процессе брожения, от нас с вами уже не зависит – их там много, если по запахам судить.

“Пятеро за, четверо воздержались!”

Все то же самое происходит и под землей, разве что объемы емкостей побольше. Не может под землей образоваться газ только одного вида, всегда будет смесь разных. Не может под землей образоваться жидкость под названием «нефть», в которой не будет содержаться пузырьков газа. Больше того – как и в закупоренной бутылке шампанского, нефтяные газы (их, кстати, так и называют – «попутные») норовят собраться на самый верх, чтобы при отвинчивании проволочки пробка с эффектным хлопком улетела в потолок. Это, конечно, веселье за столом увеличивает, но хозяевам застолья потом приходится все результаты этого эффекта тряпочкой убирать, ругаясь при этом сквозь зубы. Нефтяникам вот только нефть нужна, но как только бур пробивает верхнюю часть подземной емкости – в трубу врывается газ и, пока он весь не выйдет, нефть в трубу втиснуться не может. Никакого веселья, емкости под землей большие, газа много, выходит он долго, а время – это, как известно, деньги. Да и компрессоры и трубопроводы, по которым нефть разбегается от скважин, рассчитаны на перекачку жидкости, а не газа, он и тут лишний на этом празднике жизни.

Раньше такой попутный газ просто сжигали, все эти «нефтяные факелы», которые мы видим в старых кинохрониках – это и был процесс уничтожения «безобразия», которое всякие древние микроорганизмы под землей устраивают. Но в наше время и экологи на такой способ избавления от попутного газа стойку делают, и нефтяные химики сообразили, что в факелах денежные купюры горят – попутный газ это не только головная боль нефтяника, но и вполне приличные деньги, которые за него можно получить, если с умом к делу подойти. Нужно просто отделить его от нефти и использовать по назначению. Отделить, конечно, далеко не просто, это отдельная сложная технология, но нефтяники ее с каждым годом осваивают все лучше.

Не всякий газ одинаково полезен

Есть газы, в химической формуле которых много букв и цифр при обозначении молекул, и есть те, в которых их поменьше. Чем меньше букв и мельче цифры – тем легче газ, тут ничего хитрого. Основная составляющая подземных газовых коктейлей называется метан, и так уж сложилось, что его сжигание наиболее выгодно для всех, кто это делает – в процессе сжигания метана образуется больше всего тепла. Газы более тяжелые – это пропан и бутан, горят они тоже жарко, но сжигаются несколько сложнее, требуя большего количества газа для горения. Есть у пропана с бутаном и еще одно не самое приятное для газовых дел мастеров свойство – они превращаются в жидкость, а то и в лед, если повышать давление. А повышать давление приходится – иначе ведь газ по трубе не «побежит», для того компрессорные станции и придуманы. И что получается? В потоке газа под давлением появляется жидкость, а то и крупицы льда, которые при прокачке к стенкам труб газопроводов ведут себя, как наждак, а на всяческих стыкующих узлах вообще в ледяные пробки превращаются. Значит, пропан с бутаном нужно извлекать из газовой смеси, оставляя для перекачки практически чистый метан, поскольку он жидкостью становится только при -162 градусах или под очень высоким давлением – таким, которое в газопроводах заведомо не требуется. Следовательно, и газовики заинтересованы в том, чтобы отделить пропан с бутаном от метана. Чем их в газопроводе меньше – тем меньше риск получить головную боль с жидкостями и льдом внутри труб.

А вот пропан и бутан сжижаются куда как проще даже при нормальной температуре – той, при которой мы с вами стараниями матушки-природы живем. Потому с транспортировкой СУГ (cжиженные углеводородные газы) как-то попроще – поднимаем давление и заливаем в баллон. Газ в привычных для любого курильщика зажигалках – это тоже она, пропан-бутановая смесь, СУГ. На практике это означает, что баллоны для СУГ не требуют слишком толстых стенок, они и весят меньше, чем баллоны для метана. Метан сделать жидким не удается, его в баллоны загоняют просто под высоким давлением – 200 атмосфер, со всеми вытекающими в виде более толстых стенок и большего веса. Для тех, кто намерен использовать газ как топливо, вся эта физика с химией имеет совершенно практическое значение – газобаллонное оборудование (ГБО) для СУГ весит меньше, чем ГБО для метана.

СУГ в баллонах – это всего 10-15 атмосфер, всего 5 мм стали в стенках баллонов и более высокая безпасность. Метан в баллонах под давлением принято называть КПГ – компримированный природный газ, дальше мы эту аббревиатуру и используем. Ну, и последнее, что остается сказать в этом физико-химическо-самогонном вступлении, так это только о том, зачем понадобился КПГ, если с СУГ попроще с давлением и весом. Метана в природном подземном газе обычно содержится от 80 до 95% – его просто больше. Второй момент – пропан с бутаном это не только газомоторное топливо, но и весьма ценное сырье для химической промышленности. Третий – СУГ транспортируют в баллонах, а метан бегает по трубам, то есть транспортные расходы во втором случае куда как меньше. Правда, из третьего пункта тут же получаем не самое приятное следствие – АГНКС (автомобильные газонаполнительные компрессорные станции) приходится строить поближе к газовым магистралям, чьи маршруты далеко не всегда совпадают с трассами шоссе. И еще одно сугубо практическое следствие – КПГ дешевле, иначе его покупать не будут: вес баллона, технику безопасности при давлении в 200 атмосфер чем-то приходится компенсировать конечному потребителю.

Пропан-бутановая смесь и метан

Начнём с самого близкого и распространённого на улицах городов вопроса – это ГБО на автобусах, грузовых и легковых автомобилях. В данном случае предполагается очевидным, что ГБО позволяет экономить деньги на топливе, используя более дешёвый СУГ. Мы часто видим на улицах грузовые «Газели» с прикреплённым под кузовом красным газовым баллоном, а значит это действительно выгодно. Разберёмся, как это работает, и в каких случаях рационально применение ГБО на СУГ для автотранспорта.

СУГ на АЗС состоит из смеси пропана и бутана практически в равных пропорциях 50/50 +-10%/. Давление в баллонах с СУГ зависят от температуры и при максимально допустимой для баллона температуры в +45 Цельсия давление составляет не более 16 атмосфер (1,6МПа). При более высокой температуре давление повысится ещё выше и баллон с газом просто взорвётся. Именно по этой причине газовый баллон нельзя держать близко от огня, рядом с отопительными приборами и на прямом солнечном освещении.

Использование СУГ в двигателях внутреннего сгорания возможно как в дизельных, так и бензиновых. Пропан-бутановый газ воспламеняется при температуре 600-700С, что не даёт возможности его использовать в дизельных двигателях в качестве основного топлива, так как в дизельном двигателе воздух при сжатии нагревается не выше 400 градусов Цельсия. Зато излишне высокая температура самовоспламенения газа позволяет подмешивать его в воздух при наполнении цилиндров дизелей без риска детонации газовой смеси на фазе сжатия газо-воздушной смеси в цилиндре. Воспламенение сжатой смеси происходит от самовоспламеняющегося дизельного топлива, которое впрыскивают в цилиндр в момент наибольшего сжатия. Другой метод – можно создавать специальные газовые двигатели со свечами зажигания как у бензиновых, но с более высокой степенью сжатия как у дизельных ДВС. При этом техническая переделка дизельного двигателя под применение исключительно СУГ обходится дороже, чем аналогичная переделка бензинового двигателя. Частичное же использование газа для дизельного двигателя позволяет на недогруженном двигателе использовать газ в качестве дополнительного топлива с минимальными переделками двигателя, легко переходя к режиму частичной нагрузки на СУГ без полного отключения дизельного топлива.

Что везут – на том и едут

Именно такое частичное использование газа в дизельном двигателе позволяет экономить топливо на судах-метановозах, сжигая испаряющийся из криогенных ёмкостей газ в судовых двигателях. Мы называем суда, перевозящие СПГ, «метановозами», поскольку технология сжижения природного газа обеспечивает доведение доли метана до 98-99%, поэтому отпарной газ представляет собой практически чистый метан. В случае использования СПГ на судах-метановозах экономия наиболее велика, так как газовое топливо оказывается бесплатным, ведь иначе его пришлось бы просто сбрасывать в атмосферу вообще без полезного использования, или сжигать на факеле, или возвращать в жидкое состояние судовым сжижающим оборудованием, тоже расходующим этот же газ. Когда метановоз идёт с грузом постоянно испаряющегося СПГ, то он на максимальной мощности двигателей сжигает испаряющийся газ, немножко тратя солярку на обеспечение режима воспламенения газовоздушной смеси в цилиндрах двигателя. А когда судно-метановоз идёт обратно пустым, то в качестве топлива целиком используется только солярка, но при этом двигатель опять же на половинной мощности – из-за меньшего сопротивления движению пустого судна.

Согласно расчётам по данным о конструкции современного крупного судна-метановоза, за счёт испарения от теплопритоков будет испаряться около 787 грамм в секунду жидкого метана.

При сжигании 787 гр/секунду метана в дизельном двигателе корабля с КПД 50% можно получить тяговую мощность, обозначаемую буквой N, для расчета которой нужно использовать следующие данные:

• КПД двигателя, принимаемого за 50%;
• теплоту сгорания метана в мегаджоулях на кубометр – 33,5;
• количество испаряющегося метана в килограммах – 0,787;
• плотность метана при температуре 0 градусов Цельсия в килограммах на кубометр – 0,71.

Умножаем и делим, ничего сложного:

N = 33,5 х 0,787 х 50% : 0,71 = 18,6 МВт

Суда подобного размера оснащаются двигателями мощностью 60-70 тысяч лошадиных сил или 45-55 МВт.

Таким образом, отпарной газ способен обеспечить до 18 МВт (40% номинальной мощности) на винтах корабля при использовании газа одновременно с основным дизельным топливом. 40% мощности за счет испарения СПГ – очень серьезный результат, если, повторимся, помнить о том, что в противном случае метан просто испарится. Без использования выпарного метана не только теряется очевидная прибыль, возникает и не менее очевидная экологическая проблема – ведь метан является основной причиной глобального потепления. Так что выпарной метан как топливо для танкеров-газовозов как добавка к судовому топливу – сплошная польза и предотвращение вреда.

Во время стоянки имеет смысл включать судовую сжижающую установку, которая с затратой 20% выпарного газа вернёт остальные 80% обратно в хранилище в жидком виде, тем самым снизив безвозвратные потери до 0,27% в день.

От танкеров-газовозов – к автомобилям

При подаче метано-воздушной смеси в цилиндр (вместо впрыска дизельного топлива непосредственно в уже наполненный воздухом цилиндр) происходит снижение наполнения цилиндров кислородом приблизительно на 25%, что приводит к падению максимальной мощности двигателя на те же 25%. При использовании тяжёлой пропан-бутановой смеси наполнение кислородом снижается значительно меньше, а именно на 12-13%.

Если принять во внимание падение мощности двигателя при переходе с жидкого топлива на газ, то такой метод экономии применим только для относительно ненагруженных автомобилей, где максимальная мощность требуется или редко, или вообще никогда. К таким недогруженным типам автомобилей как раз и относятся лёгкие грузовые автомобили типа «Газели» и все легковые автомобили, ездящие полупустыми и перевозящие всего одного водителя. Для серийных тяжёлых больших грузовиков экономия на газовом топливе бессмысленна или даже вредна.

Отдельно можно рассмотреть использования СУГ в качестве топлива для городских автобусов, так как тут начинает влиять не только вопрос экономии, но и вопросы безопасности городской среды. Выхлоп от сжигания СУГ значительно чище по составу и почти не пахнет, в отличие от дизельных двигателей на солярке, когда вонь и сажа из выхлопной трубы превращают пространство вокруг автобусов в зону локального экологического бедствия.

Те же соображения распространяются к применению СУГ на огромных карьерных самосвалах. Там СУГ применяют не только из-за экономии на топливе по цене, но и для улучшения экологической обстановки в глубоких котлованах-разрезах рудных и угольных месторождений. При отсутствии сильных ветров скапливаются тяжёлые токсичные газы от дизельных двигателей самосвалов, создавая на нижних ярусах карьеров слои плотного смога, что повышает риск для здоровья работающих там людей. В случае же сжигания в моторах СУГ удаётся точнее регулировать подачу стехиометрических газо-воздушных смесей, не допуская неполного сгорания топлива на форсированных режимах, чем грешат солярочные дизеля с чёрным от сажи выхлопом.

Карьерный самосвал «БЕЛАЗ»

Владельцы рудных карьеров могут позволить себе заказ у производителей узкоспециальных карьерных самосвалов и оснащение их специализированными двигателями под применение СУГ. В отличие от шоссейных грузовиков с конвейерной сборкой, большие карьерные самосвалы – это всегда штучные изделия, допускающие большой разброс технических характеристик от экземпляра к экземпляру. Один из примеров – это перевод на газодизельный режим работы двух карьерных самосвалов БЕЛАЗ-75139 грузоподъемностью 136 тонн в хозяйстве Ковдорского ГОКа (АО «МХК «ЕвроХим»). По этому примеру в ближайшее время будут переведены на газодизельный режим работы карьерные самосвалы БЕЛАЗ-75131 и БЕЛАЗ-75306, эксплуатируемые в АО «СУЭК-КУЗБАСС».

Литры, кубометры, килограммы и рубли

Теперь, после разъяснения ситуации в общих чертах, перейдем к рассмотрению конкретных городских цен на топливо (бензин, солярка, СУГ) и возможной достигаемой экономии. Казалось бы, что цены за один литр на все виды топлива известны с витрин АЗС и дальше всё просто. Но в сравнении разных видов топлива не всё так однозначно. Необходимо ещё учесть различную теплотворную способность топлива, и привести эту потенциальную энергию к нашим кровным рублям из бумажника.

Начнём со справочных данных.

Теплотворная способность топлива:

• Солярка- 43 МДж/кг;
• Бензин- 44 МДж/кг;
• СУГ- 45 МДж/кг (именно на килограмм, поскольку СУГ является жидкостью);
• КПГ – 33,5 МДж/кубометр (именно на кубометр, поскольку КПГ остается газом);

Из этих цифр видно, что нигде нет привычной величины «на литр». Таким образом, необходимо узнать плотность каждого топлива и привести энергетическую ценность к «литру», а затем сравнить энергию «литра топлива» с ценой «за литр топлива» на АЗС.

• Солярка: плотность – 0,84 кг/л, цена – 38 рублей за 1 литр;
• Бензин: плотность = 0,75 кг/л, цена – 40 рублей за 1 литр;
• СУГ: плотность – 0,55 кг/л, цена – 23 рублей за 1 литр;
• КПГ: цена – 5,7 рублей за 1 кубометр (плотность не учитываем, КПГ остается газом).

Теперь, имея все эти справочные цифры, получим искомую величину экономической эффективности топлива в размерности «МДж/руб».

• Солярка (43 МДж х 0,84 кг/л) : 38 руб/л = 0,95 МДж/руб;
• Бензин (44 МДж х 0,75 кг/л) : 40 руб/л = 0,875 МДж/руб;
• СУГ (45 МДж х 0,55 кг/л) : 23 руб/л = 1,07МДж/руб;
• КПГ = (33,5 МДж/м.куб ) : 5,7 руб/м.куб = 5,87 МДж/руб.

Из полученных цифр следует неожиданный вывод, что в случае с СУГ (пропан-бутановая смесь) без потери мощности двигателя экономия от перехода даёт всего:

• с бензина на СУГ 1,07 : 0,875 = 1,30 или 30%;
• с солярки на СУГ 1,07 : 0,95 = 1,13 или 13%.

С КПГ все намного интереснее:

• с бензина на КПГ 5,87 : 0,875 = 6,71 или в 6,7 раза;
• с солярки на СПГ 5,87 : 0,95 = 6,18 или в 6,2 раза.

Теперь от процентов перейдем к абсолютным величинам в конкретных рублях для конкретного автовладельца, начнем с СУГ. Если автовладелец ездит на бюджетном бензиновом карбюраторном автомобиле из дома до работы по 40-60 км день (1’200 км в месяц = 15 тысяч км/год), то при среднем расходе бензина 10 литров на 100 км (городской режим) он потратит около 5 тысяч рублей в месяц. При езде на СУГ он получит экономию около 1,5 тысяч рублей в месяц.

Если установка комплекта пропан-бутанового ГБО на карбюраторный автомобиль стоит в Москве от 24 тысяч рублей, то срок окупаемости для СУГ будет составлять не менее 16 месяцев, или 20 тысяч км пробега.

Если же ездить каждый день из Подмосковья в Москву, проезжая больше 100 км ежедневно, то при расходе на бензин 10 тысяч рублей в месяц срок окупаемости ГБО сократится до 8 месяцев эксплуатации, составив те же 20 тысяч км пробега.

Если же вы живёте в Москве рядом с метро и не каждый день садитесь за руль, то ГБО вам не нужно совсем, так как срок его окупаемости удаляется в бесконечность, а сложности с его эксплуатацией вы огребёте в полном размере. Так же под вопросом оказывается владение и самим автомобилем, так как получается, что редкие поездки на такси обходятся дешевле, чем расходы на редко ездящий личный автомобиль.

Для дорогих иномарок ГБО кажется и вовсе чудовищной глупостью, так как экономия в 1-3 тысяч рублей в месяц на топливе просто теряются в десятках тысяч рублей ежемесячных потерь на обслуживание автомобиля люксового сегмента. Тем более, что ГБО занимает значительную часть багажника и при этом лишает автомобиль дилерской гарантии из-за незаводского вмешательства в системы автомобиля при установке ГБО.

Таким образом, экономически оправдано применять ГБО только на непрерывно ездящих прожорливых коммерческих «Газелях», машинах такси, на рейсовых городских автобусах с собственными заправками СУГ в автопарках, а также для специализированного технологического транспорта с повышенными требованиями к экологичности выбросов и снижением затрат на топливо при непрерывном круглосуточном режиме работы техники (карьерных самосвалов).

Метановые сложности

Теперь, узнав о не очень большой экономии от использования СУГ на легковом автомобиле, попробуем понять, почему не используют в шесть раз более дешевый метан-КПГ, почему при столь очевидной экономичности использования КПГ весь мир все еще не отказался от бензина и солярки в качестве моторного топлива. Давление, под которым АГНКС заправляют баллоны для АГНКС – 200 атмосфер, что, само собой, дает совершенно определенные следствия. Чтобы выдерживать такую нагрузку, баллоны для КПГ обязаны иметь куда как более прочные стенки, что неизбежно увеличивает вес. К безопасности производители КПГ-баллонов подходят весьма основательно – на заводах каждый баллон проверяется давлением 300 атмосфер, один из ста баллонов производители обязаны довести до полного разрыва. Коэффициент прочности в 2,6 – стандарт для такого оборудования, все отдают себе отчет в том, что баллон с газом при таком давлении при взрыве превратится авиабомбу объемного типа.

В последние годы промышленность перешла от цельнометаллических баллонов на баллоны из композитных материалов, радостно отрапортовав о том, что вес удалось снизить на 30% – теперь 50-литровые баллоны стали весить всего 60,2 кг, которые после заправки КПГ превращаются в 70,0 кг. При этом в стандартном комплекте ГБО – три баллона, поскольку один баллон обеспечивает запас хода всего в 150 км. Итого: практически «расставшись» с багажником и получив «трех пассажиров» даже в том случае, если вы один в машине, вы привязаны к АГНКС расстоянием в 150 км. При этом стоимость ГБО в этом случае – это уже не 24 тысячи рублей, а порядка 70 тысяч, практически в три раза дороже для ГБО под СУГ, и для того, чтобы окупить такие затраты, владельцу автомобиля придется немало пометаться вокруг АГНКС – и то только в том случае, если она имеется поблизости.

Установка газового оборудования

Основная проблема с обустройством АГНКС заключается в том, что такая заправка, по сути – компрессорная станция, которая может работать только непосредственно рядом с газопроводом. На АГНКС нет больших складских запасов заправленных баллонов для заправки, кроме минимального количества, достаточно для быстрого обслуживания клиентов. Это вполне объяснимо – склад с большим количеством баллонов под давлением в 200 с лишним атмосфер в наше с вами «веселое» время станет источником очень серьезной опасности. В результате, если количество обычных АЗС в России насчитывает сотни тысяч, то количество АГНКС все еще в пределах 10 тысяч, хотя газовые компании стараются открывать их с каждым годом все больше. Однако строительство АГНКС обходится в среднем в 10 раз дороже, чем строительство обычной АЗС, что практически исключает участие на этом рынке небольших частных компаний, основным игроком по прежнему остается Газпром. На фоне этих недостатков потеря разгонной динамики и снижение максимальной скорости на 5-8% – уже мелочи. К несомненным плюсам, помимо цены, относится снижение нагрузки на кривошипно-шатунный механизм и на цилиндро-поршневую группу, поскольку октановое число КПГ составляет от 100 до 110 единиц.

Вес баллонов с КПГ и малое количество АГНКС сужает круг пользователей – наиболее оптимально их применение для автобусов, тяжелых грузовых автомобилей, сельскохозяйственной, карьерной и другой специализированной техники, для которых вопросы о весе ГБО и о скорости передвижения не являются критичными. Владельцам легковых автомобилей разумнее, как минимум, дождаться увеличения сети АГНКС и появления каких-нибудь новинок от производителей ГБО, которые могут привести к снижению веса баллонов для КПГ.

Газ как топливо для автомобилей

Почему цены разные, какие из них и за какой именно газ самые выгодные, продавцы газа как моторного топлива, разъяснять и не пытаются, потому знание хотя бы основных моментов – полезно для кошелька любого автовладельца. Для того, чтобы понимать, что лежит в основе ценообразования, стоит систематизировать знания, припомнить кое-что из школьной программы. При этом вполне достаточно знаний арифметики на уровне пропорций и процентов, ничего более сложного – этого хватит для того, чтобы оценить все это разнообразие видов энергетических ресурсов с точки зрения кошелька. При этом мы, конечно, будем помнить, что кошелек сам по себе противоречит основному закону физики – чем он тяжелее, тем с ним легче.

Помощь сайту Сбербанк: 4274 3200 6835 7089

Нефть, газ и домашнее вино

Для начала – несколько слов о том, что нам предлагают на автозаправках разного типа с точки зрения химии и физики. Бензин, дизельное топливо, три разных типа газомоторного топлива – это все плоды трудовой деятельности нефтегазовых химиков и специалистов, умеющих поднимать давление в емкостях. Предупреждаем сразу – слишком глубоких технических описаний не последует, в этот раз попробуем использовать «идеологию» из одного бородатого анекдота.

«Как же мне плохо-то… Что вчера было, где я вообще нахожусь? – Гостиница «Центральная», номер… – К черту подробности! Город какой?»

Откуда на заправках вообще берется пропан-бутановые смеси, которые мы для краткости далее обозначим как СУГ, сжиженное углеводородное топливо? Из нефтяных и газовых скважин и из жадности их владельцев – ну, или, если угодно, из экономической целесообразности. То, что мы называем «природный газ», на самом деле всегда целое ассорти пусть и сходны по многим свойствам, но разных газов. Что природный газ, что нефть – это результат разложения всяческих древних микроорганизмов (динозавры тут не при чем) в недрах Земли, попавших в условия, когда доступ атмосферного воздуха исключен. А подземные пласты – это ведь не химическая лаборатория со стерильными условиями, тут сплошная стихия, действия которой во многом аналогичны процессу самогоноварения или приготовления вина в домашних условиях. Накидали какой-то «основы» – яблок, свеклы, винограда, ягод каких-то – добавили сахара и дрожжей, закупорили поплотнее и оставили в покое на какое-то время. Какие там газы образуются в процессе брожения, от нас с вами уже не зависит – их там много, если по запахам судить.

“Пятеро за, четверо воздержались!”

Все то же самое происходит и под землей, разве что объемы емкостей побольше. Не может под землей образоваться газ только одного вида, всегда будет смесь разных. Не может под землей образоваться жидкость под названием «нефть», в которой не будут содержаться пузырьков газа. Больше того – как и в закупоренной бутылке шампанского, нефтяные газы (их, кстати, так и называют – «попутные») норовят собраться на самый верх, чтобы при отвинчивании проволочки пробка с эффектным хлопком улетела в потолок. Это, конечно, веселье за столом увеличивает, но хозяевам застолья потом приходится все результаты этого эффекта тряпочкой убирать, ругаясь при этом сквозь зубы. Нефтяникам вот только нефть нужна, но как только бур пробивает верхнюю часть подземной емкости – в трубу врывается газ и, пока он весь не выйдет, нефть в трубу втиснуться не может. Никакого веселья, емкости под землей большие, газа много, выходит он долго, а время – это, как известно, деньги. Да и компрессоры и трубопроводы, по которым нефть разбегается от скважин, рассчитаны на перекачку жидкости, а не газа, он и тут лишний на этом празднике жизни.

Раньше такой попутный газ просто сжигали, все эти «нефтяные факелы», которые мы видим в старых кинохрониках – это и был процесс уничтожения «безобразия», которое всякие древние микроорганизмы под землей устраивают. Но в наше время и экологи на такой способ избавления от попутного газа стойку делают, и нефтяные химики сообразили, что в факелах денежные купюры горят – попутный газ это не только головная боль нефтяника, но и вполне приличные деньги, которые за него можно получить, если с умом к делу подойти. Нужно просто отделить его от нефти и использовать по назначению. Отделить, конечно, далеко не просто, это отдельная сложная технология, но нефтяники ее с каждым годом осваивают все лучше.

Не всякий газ одинаково полезен

Есть газы, в химической формуле которых много букв и цифр при обозначении молекул, и есть те, в которых их поменьше. Чем меньше букв и мельче цифры – тем легче газ, тут ничего хитрого. Основная составляющая подземных газовых коктейлей называется метан, и так уж сложилось, что его сжигание наиболее выгодно для всех, кто это делает – в процессе сжигания метана образуется больше всего тепла. Газы более тяжелые – это пропан и бутан, горят они тоже жарко, но сжигаются несколько сложнее, требуя большего количества газа для горения. Есть у пропана с бутаном и еще одно не самое приятное для газовых дел мастеров свойство – они превращаются в жидкость, а то и в лед, если повышать давление. А повышать давление приходится – иначе ведь газ по трубе не «побежит», для того компрессорные станции и придуманы. И что получается? В потоке газа под давлением появляется жидкость, а то и крупицы льда, которые при прокачке к стенкам труб газопроводов ведут себя, как наждак, а на всяческих стыкующих узлах вообще в ледяные пробки превращаются. Значит, пропан с бутаном нужно извлекать из газовой смеси, оставляя для перекачки практически чистый метан, поскольку он жидкостью становится только при -162 градусах или под очень высоким давлением – таким, которое в газопроводах заведомо не требуется. Следовательно, и газовики заинтересованы в том, чтобы отделить пропан с бутаном от метана. Чем их в газопроводе меньше – тем меньше риск получить головную боль с жидкостями и льдом внутри труб.

А вот пропан и бутан сжижаются куда как проще даже при нормальной температуре – той, при которой мы с вами стараниями матушки-природы, живем. Потому с транспортировкой СУГ (cжиженные углеводородные газы) как-то попроще – поднимаем давление и заливаем в баллон. Газ в привычных для любого курильщика зажигалках – это тоже она, пропан-бутановая смесь, СУГ. На практике это означает, что баллоны для СУГ не требуют слишком толстых стенок, они и весят меньше, чем баллоны для метана. Метан сделать жидким не удается, его в баллоны загоняют просто под высоким давлением – 200 атмосфер со всеми вытекающими в виде более толстых стенок и большего веса. Для тех, кто намерен использовать газ как топливо, вся эта физика с химией имеет совершенно практическое значение – газобалонное оборудование (ГБО) для СУГ весит меньше, чем ГБО для метана.

СУГ в баллонах – это всего 10-15 атмосфер, всего 5 мм стали в стенках баллонов и более высокая безпасность. Метан в баллонах под давлением принято называть КПГ – компримированный природный газ, дальше мы эту аббревиатуру и используем. Ну, и последнее, что остается сказать в этом физико-химическом-самогонном вступлении, так это только о том, зачем понадобился КПГ, если с СУГ попроще с давлением и весом. Метана в природном подземном газе обычно содержится от 80 до 95% – его просто больше. Второй момент – пропан с бутаном это не только газомоторное топливо, но и весьма ценное сырье для химической промышленности. Третий – СУГ транспортируют в баллонах, а метан бегает по трубам, то есть транспортные расходы во втором случае куда как меньше. Правда, из третьего пункта тут же получаем не самое приятное следствие – АГНКС (автомобильные газонаполнительные компрессорные станции) приходится строить поближе к газовым магистралям, чьи маршруты далеко не всегда совпадают с трассами шоссе. И еще одно сугубо практическое следствие – КПГ дешевле, иначе его покупать не будут: вес баллона, технику безопасности при давлении в 200 атмосфер чем-то приходится компенсировать конечному потребителю.

Пропан-бутановая смесь и метан

Начнём с самого близкого и распространённого на улицах городов вопроса – это ГБО на автобусах, грузовых и легковых автомобилях. В данном случае предполагается очевидным, что ГБО позволяет экономить деньги на топливе, используя более дешёвый СУГ. Мы часто видим на улицах грузовые «Газели» с прикреплённым под кузовом красным газовым баллоном, а значит это действительно выгодно. Разберёмся, как это работает, и в каких случаях рационально применение ГБО на СУГ для автотранспорта.

СУГ на АЗС состоит из смеси пропана и бутана практически в равных пропорциях 50/50 +-10%/. Давление в баллонах с СУГ зависят от температуры и при максимально допустимой для баллона температуры в +45 Цельсия давление составляет не более 16 атмосфер (1,6МПа). При более высокой температуре давление повысится ещё выше и баллон с газом просто взорвётся. Именно по этой причине газовый баллон нельзя держать близко от огня, рядом с отопительными приборами и на прямом солнечном освещении.

Использование СУГ в двигателях внутреннего сгорания возможно как в дизельных, так и бензиновых. Пропан-бутановый газ воспламеняется при температуре 600-700С, что не даёт возможности его использовать в дизельных двигателях в качестве основного топлива, так как в дизельном двигателе воздух при сжатии нагревается не выше 400 градусов Цельсия. Зато излишне высокая температура самовоспламенения газа позволяет подмешивать его в воздух при наполнении цилиндров дизелей без риска детонации газовой смеси на фазе сжатия газо-воздушной смеси в цилиндре. Воспламенение сжатой смеси происходит от самовоспламеняющегося дизельного топлива, которое впрыскивают в цилиндр в момент наибольшего сжатия. Другой метод – можно создавать специальные газовые двигатели со свечами зажигания как у бензиновых, но с более высокой степенью сжатия как у дизельных ДВС. При этом техническая переделка дизельного двигателя под применение исключительно СУГ обходится дороже, чем аналогичная переделка бензинового двигателя. Частичное же использование газа для дизельного двигателя позволяет на недогруженном двигателе использовать газ в качестве дополнительного топлива с минимальными переделками двигателя, легко переходя к режиму частичной нагрузки на СУГ без полного отключения дизельного топлива.

Что везут – на том и едут

Именно такое частичное использование газа в дизельном двигателе позволяет экономить топливо на судах-метановозах, сжигая испаряющийся из криогенных ёмкостей газ в судовых двигателях. Мы называем суда, перевозящие СПГ, «метановозами», поскольку технология сжижения природного газа обеспечивает доведение доли метана до 98-99%, поэтому отпарной газ представляет собой практически чистый метан. В случае использования СПГ на судах-метановозах экономия наиболее велика, так как газовое топливо оказывается бесплатным, ведь иначе его пришлось бы просто сбрасывать в атмосферу вообще без полезного использования, или сжигать на факеле, или возвращать в жидкое состояние судовым сжижающим оборудованием, тоже расходующим этот же газ. Когда метановоз идёт с грузом постоянно испаряющегося СПГ, то он на максимальной мощности двигателей сжигает испаряющийся газ, немножко тратя солярку на обеспечение режима воспламенения газовоздушной смеси в цилиндрах двигателя. А когда судно-метановоз идёт обратно пустым, то в качестве топлива целиком используется только солярка, но при этом двигатель опять же на половинной мощности – из-за меньшего сопротивления движению пустого судна.

Согласно расчётам по данным о конструкции современного крупного судна-метановоза, за счёт испарения от теплопритоков будет испаряться около 787 грамм в секунду жидкого метана.

При сжигании 787 гр/секунду метана в дизельном двигателе корабля с КПД 50% можно получить тяговую мощность, обозначаемую буквой N, для расчета которой нужно использовать следующие данные:

• КПД двигателя, принимаемого за 50%;
• теплоту сгорания метана в мегаджоулях на кубометр – 33,5;
• количество испаряющегося метана в килограммах – 0,787;
• плотность метана при температуре 0 градусов Цельсия в килограммах на кубометр – 0,71.

Умножаем и делим, ничего сложного:

N = 33,5 х 0,787 х 50% : 0,71 = 18,6 МВт

Суда подобного размера оснащаются двигателями мощностью 60-70 тысяч лошадиных сил или 45-55 МВт.

Таким образом, отпарной газ способен обеспечить до 18 МВт (40% номинальной мощности) на винтах корабля при использовании газа одновременно с основным дизельным топливом. 40% мощности за счет испарения СПГ – очень серьезный результат, если, повторимся, помнить о том, что в противном случае метан просто испарится. Без использования выпарного метана не только теряется очевидная прибыль, возникает и не менее очевидная экологическая проблема – ведь метан является основной причиной глобального потепления. Так что выпарной метан как топливо для танкеров-газовозов как добавка к судовому топливу – сплошная польза и предотвращение вреда.

Во время стоянки имеет смысл включать судовую сжижающую установку, которая с затратой 20% выпарного газа вернёт остальные 80% обратно в хранилище в жидком виде, тем самым снизив безвозвратные потери до 0,27% в день.

От танкеров-газовозов – к автомобилям

При подаче метано- воздушной смеси в цилиндр (вместо впрыска дизельного топлива непосредственно в уже наполненный воздухом цилиндр) происходит снижение наполнения цилиндров кислородом приблизительно на 25%, что приводит к падению максимальной мощности двигателя на те же 25%. При использовании тяжёлой пропан-бутановой смеси наполнение кислородом снижается значительно меньше, а именно на 12-13%.

Если принять во внимание падение мощности двигателя при переходе с жидкого топлива на газ, то такой метод экономии применим только для относительно ненагруженных автомобилей, где максимальная мощность требуется или редко, или вообще никогда. К таким недогруженным типам автомобилей как раз и относятся лёгкие грузовые автомобили типа «Газели» и все легковые автомобили, ездящие полупустыми и перевозящие всего одного водителя. Для серийных тяжёлых больших грузовиков экономия на газовом топливе бессмысленна или даже вредна.

Отдельно можно рассмотреть использования СУГ в качестве топлива для городских автобусов, так как тут начинает влиять не только вопрос экономии, но и вопросы безопасности городской среды. Выхлоп от сжигания СУГ значительно чище по составу и почти не пахнет, в отличие от дизельных двигателей на солярке, когда вонь и сажа из выхлопной трубы превращают пространство вокруг автобусов в зону локального экологического бедствия. Те же соображения распространяются к применению СУГ на огромных карьерных самосвалах. Там СУГ применяют не только из-за экономии на топливе по цене, но и для улучшения экологической обстановки в глубоких котлованах-разрезах рудных и угольных месторождений. При отсутствии сильных ветров скапливаются тяжёлые токсичные газы от дизельных двигателей самосвалов, создавая на нижних ярусах карьеров слои плотного смога, что повышает риск для здоровья работающих там людей. В случае же сжигания в моторах СУГ удаётся точнее регулировать подачу стехиометрических газо-воздушных смесей, не допуская неполного сгорания топлива на форсированных режимах, чем грешат солярочные дизеля с чёрным от сажи выхлопом.

Карьерный самосвал «БЕЛАЗ»

Владельцы рудных карьеров могут позволить себе заказ у производителей узкоспециальных карьерных самосвалов и оснащение их специализированными двигателями под применение СУГ. В отличие от шоссейных грузовиков с конвейерной сборкой, большие карьерные самосвалы – это всегда штучные изделия, допускающие большой разброс технических характеристик от экземпляра к экземпляру. Один из примеров – это перевод на газодизельный режим работы двух карьерных самосвалов БЕЛАЗ-75139 грузоподъемностью 136 тонн в хозяйстве Ковдорского ГОКа (АО «МХК «ЕвроХим»). По этому примеру в ближайшее время будут переведены на газодизельный режим работы карьерные самосвалы БЕЛАЗ-75131 и БЕЛАЗ-75306, эксплуатируемые в АО «СУЭК-КУЗБАСС».

Литры, кубометры, килограммы и рубли

Теперь, после разъяснения ситуации в общих чертах, перейдем к рассмотрению конкретных городских цен на топливо (бензин, солярка, СУГ) и возможной достигаемой экономии. Казалось бы, что цены за один литр на все виды топлива известны с витрин АЗС и дальше всё просто. Но в сравнении разных видов топлива не всё так однозначно. Необходимо ещё учесть различную теплотворную способность топлива, и привести эту потенциальную энергию к нашим кровным рублям из бумажника.

Начнём со справочных данных.

Теплотворная способность топлива:

• Солярка- 43 МДж/кг;
• Бензин- 44 МДж/кг;
• СУГ- 45 МДж/кг (именно на килограмм, поскольку СУГ является жидкостью);
• КПГ – 33,5 МДж/кубометр (именно на кубометр, поскольку КПГ остается газом);

Из этих цифр видно, что нигде нет привычной величины «на литр». Таким образом, необходимо узнать плотность каждого топлива и привести энергетическую ценность к «литру», а затем сравнить энергию «литра топлива» с ценой «за литр топлива» на АЗС.

• Солярка: плотность – 0,84 кг/л, цена – 38 рублей за 1 литр;
• Бензин: плотность = 0,75 кг/л, цена – 40 рублей за 1 литр;
• СУГ: плотность – 0,55 кг/л, цена – 23 рублей за 1 литр;
• КПГ: цена – 5,7 рублей за 1 кубометр (плотность не учитываем, КПГ остается газом).

Теперь, имея все эти справочные цифры, получим искомую величину экономической эффективности топлива в размерности «МДж/руб».

• Солярка (43 МДж х 0,84 кг/л) : 38 руб/л = 0,95 МДж/руб;
• Бензин (44 МДж х 0,75 кг/л) : 40 руб/л = 0,875 МДж/руб;
• СУГ (45 МДж х 0,55 кг/л) : 23 руб/л = 1,07МДж/руб;
• КПГ = (33,5 МДж/м.куб ) : 5,7 руб/м.куб = 5,87 МДж/руб.

Из полученных цифр следует неожиданный вывод, что в случае с СУГ (пропан-бутановая смесь) без потери мощности двигателя экономия от перехода даёт всего:

• с бензина на СУГ 1,07 : 0,875 = 1,30 или 30%;
• с солярки на СУГ 1,07 : 0,95 = 1,13 или 13%.

С КПГ все намного интереснее:

• с бензина на КПГ 5,87 : 0,875 = 6,71 или в 6,7 раза;
• с солярки на СПГ 5,87 : 0,95 = 6,18 или в 6,2 раза.

Теперь от процентов перейдем к абсолютным величинам в конкретных рублях для конкретного автовладельца, начнем с СУГ. Если автовладелец ездит на бюджетном бензиновом карбюраторном автомобиле из дома до работы по 40-60 км день (1’200 км в месяц = 15 тысяч км/год), то при среднем расходе бензина 10 литров на 100 км (городской режим) он потратит около 5 тысяч рублей в месяц. При езде на СУГ он получит экономию около 1,5 тысяч рублей в месяц.

Если установка комплекта пропан-бутанового ГБО на карбюраторный автомобиль стоит в Москве от 24 тысяч рублей, то срок окупаемости для СУГ будет составлять не менее 16 месяцев, или 20 тысяч км пробега.

Если же ездить каждый день из Подмосковья в Москву, проезжая больше 100 км ежедневно, то при расходе на бензин 10 тысяч рублей в месяц срок окупаемости ГБО сократится до 8 месяцев эксплуатации, составив те же 20 тысяч км пробега.

Если же вы живёте в Москве рядом с метро и не каждый день садитесь за руль, то ГБО вам не нужно совсем, так как срок его окупаемости удаляется в бесконечность, а сложности с его эксплуатацией вы огребёте в полном размере. Так же под вопросом оказывается владение и самим автомобилем, так как получается, что редкие поездки на такси обходятся дешевле, чем расходы на редко ездящий личный автомобиль.

Для дорогих иномарок ГБО кажется и вовсе чудовищной глупостью, так как экономия в 1-3 тысяч рублей в месяц на топливе просто теряются в десятках тысяч рублей ежемесячных потерь на обслуживание автомобиля люксового сегмента. Тем более, что ГБО занимает значительную часть багажника и при этом лишает автомобиль дилерской гарантии из-за незаводского вмешательства в системы автомобиля при установке ГБО.

Таким образом, экономически оправдано применять ГБО только на непрерывно ездящих прожорливых коммерческих «Газелях», машинах такси, на рейсовых городских автобусах с собственными заправками СУГ в автопарках, а также для специализированного технологического транспорта с повышенными требованиями к экологичности выбросов и снижением затрат на топливо при непрерывном круглосуточном режиме работы техники (карьерных самосвалов).

Метановые сложности

Теперь, узнав о не очень большой экономии от использования СУГ на легковом автомобиле, попробуем понять, почему не используют в шесть раз более дешевый метан-КПГ, почему при столь очевидной экономичности использования КПГ весь мир все еще не отказался от бензина и солярки в качестве моторного топлива. Давление, под которым АГНКС заправляют баллоны для АГНКС – 200 атмосфер, что, само собой, дает совершенно определенные следствия. Чтобы выдерживать такую нагрузку, баллоны для КПГ обязаны иметь куда как более прочные стенки, что неизбежно увеличивает вес. К безопасности производители КПГ-баллонов подходят весьма основательно – на заводах каждый баллон проверяется давлением 300 атмосфер, один из ста баллонов производители обязаны довести до полного разрыва. Коэффициент прочности в 2,6 – стандарт для такого оборудования, все отдают себе отчет в том, что баллон с газом при таком давлении при взрыве превратится авиабомбу объемного типа.

В последние годы промышленность перешла от цельнометаллических баллонов на баллоны из композитных материалов, радостно отрапортовав о том, что вес удалось снизить на 30% – теперь 50-литровые баллоны стали весить всего 60,2 кг, которые после заправки КПГ превращаются в 70,0 кг. При этом в стандартном комплекте ГБО – три баллона, поскольку один баллон обеспечивает запас хода всего в 150 км. Итого: практически «расставшись» с багажником и получив «трех пассажиров» даже в том случае, если вы один в машине, вы привязаны к АГНКС расстоянием в 150 км. При этом стоимость ГБО в этом случае – это уже не 24 тысячи рублей, а порядка 70 тысяч, практически в три раза дороже для ГБО под СУГ, и для того, чтобы окупить такие затраты, владельцу автомобиля придется немало пометаться вокруг АГНКС – и то только в том случае, если она имеется поблизости.

Установка газового оборудования

Основная проблема с обустройством АГНКС заключается в том, что такая заправка, по сути – компрессорная станция, которая может работать только непосредственно рядом с газопроводом. На АГНКС нет больших складских запасов заправленных баллонов для заправки, кроме минимального количества, достаточно для быстрого обслуживания клиентов. Это вполне объяснимо – склад с большим количеством баллонов под давлением в 200 с лишним атмосфер в наше с вами «веселое» время станет источником очень серьезной опасности. В результате, если количество обычных АЗС в России насчитывает сотни тысяч, то количество АГНКС все еще в пределах 10 тысяч, хотя газовые компании стараются открывать их с каждым годом все больше. Однако строительство АГНКС обходится в среднем в 10 раз дороже, чем строительство обычной АЗС, что практически исключает участие на этом рынке небольших частных компаний, основным игроком по прежнему остается Газпром. На фоне этих недостатков потеря разгонной динамики и снижение максимальной скорости на 5-8% – уже мелочи. К несомненным плюсам, помимо цены, относится снижение нагрузки на кривошипно-шатунный механизм и на цилиндро-поршневую группу, поскольку октановое число КПГ составляет от 100 до 110 единиц.

Вес баллонов с КПГ и малое количество АГНКС сужает круг пользователей – наиболее оптимально их применение для автобусов, тяжелых грузовых автомобилей, сельскохозяйственной, карьерной и другой специализированной техники, для которых вопросы о весе ГБО и о скорости передвижения не являются критичными. Владельцам легковых автомобилей разумнее, как минимум, дождаться увеличения сети АГНКС и появления каких-нибудь новинок от производителей ГБО, которые могут привести к снижению веса баллонов для КПГ.+

Источник http://strizhmoscow.ru/prirodnyi-gaz—kak-motornoe-toplivo-prirodnyi-gaz-kak-toplivo/

Источник http://kramtp.info/novosti/funty-tugriki/full/67064

Источник http://naspravdi.info/novosti/gaz-kak-toplivo-dlya-avtomobiley