Газовое топливо: Виды. Характеристики. Преимущество. Использование

Газовое топливо подаётся в зону горения в газообразном виде. В РФ для бытовых и промышленных тепловых установок используют два вида газового топлива:

• природный газ – неконденсированный (добывается и поставляется в газовой фазе) продукт органического происхождения, который добывается в тех же горных породах, что и нефть. В зависимости от месторождения в природном газе, кроме основного компонента – метана (СН4), присутствуют:
• некоторое количество горючих (предельных) углеводородов «метанового ряда» (Cnh3n+2)
• негорючие примеси – азот (N2) и двуокись углерода (CO2), а так же водяные пары.

Требования к качеству природного газа регламентируются ГОСТ 5542-87

Сжиженные углеводородные газы (сокр. СУГ) – конденсируемые продукты, получаемые в процессе перегонки нефти. Они транспортируются и хранятся под давлением в жидкой фазе, что позволяет резко уменьшить объём хранилища (баллона или газгольдера), т.

к. 1 литр жидкого СУГ даёт порядка 250 литров газа, пригодного для использования. Поставляются в виде смеси углеводородов «метанового ряда», пропана (С3Н8) и бутана (С4Н10), – пропан-бутановых технических смесей (сокр. ПБТС). Соотношение этих основных компонентов СУГ изменяется в зависимости от температурных условий хранения/использования, т.к. бутан уже не испаряется при температурах ниже порядка 0 °С, а пропан беспрепятственно испаряется и при более низких температурах — до – 40 °С. Состав и технические характеристики СУГ, поставляемых потребителям, регламентируются ГОСТ Р 52087-2003

Состав и технические характеристики газа.

При использовании СУГ в качестве топлива для газовых плит и газовых нагревательных приборов (котлов, воздухонагреваетелей, калориферов, каминов и т. п.) следует иметь в виду следующее:

• СУГ, в отличие от природного газа, тяжелее воздуха, поэтому аппараты, работающие на сжиженном газе, можно устанавливать только выше уровня грунта.   Их размещение в цокольных и подвальных этажах категорически запрещается;
• для отопительных приборов использование СУГ рекомендуется только при наличии газгольдера с комплектом регулирующей и защитной аппаратуры. Стандартный баллон сжиженного газа ёмкостью 27 литров не может обеспечить, при плюсовой наружной температуре, испарение жидкой фракции в количестве, эквивалентном (внимание!) более 10… 12 кВт тепловой мощности газового котла. В случае желания большего отбора газа из баллона неизбежно обмерзание верхней части последнего, включая запорный вентиль и баллонный газовый редуктор, т.е. очень велика вероятность потери прочности мембраны редуктора и, как следствие, повышения давления газа на отопительном аппарате до давления в баллоне, т.е. порядка 16 бар вместо стандартной величины порядка 30 мбар. Поэтому для нормальной работы бытового котла мощностью 24 кВт, при баллонном варианте газоснабжения, необходима газовая рампа — «обогреваемый» шкаф на три «больших» баллона, требующая отдельного проектирования и оснащения специальной газовой аппаратурой.

Газомоторное топливо

Стратегия

Производство и реализация компримированного и сжиженного природного газа в качестве моторного топлива — одно из приоритетных направлений деятельности ПАО «Газпром». Для системной работы по развитию рынка газомоторного топлива создана специализированная компания — ООО «Газпром газомоторное топливо».

Самое экономичное и экологичное топливо

На сегодняшний день природный газ является наиболее экономичным, экологичным и безопасным топливом. Природный газ — это фактически готовое моторное топливо, поэтому он гораздо дешевле бензина и дизельного топлива. При этом двигатель такого транспортного средства соответствует высочайшим стандартам — Евро-5 и Евро-6. Согласно классификации МЧС, природный газ относится к самому безопасному классу горючих веществ.

Что такое компримированный (сжатый) природный газ

 

Что такое сжиженный природный газ

В качестве моторного топлива используется природный газ двух видов: компримированный (КПГ) и сжиженный (СПГ).

Целевые сегменты рынка:

• КПГ — пассажирский, легкий грузовой, легковой транспорт и коммунальная техника;
• СПГ — магистральный автомобильный, железнодорожный, водный транспорт, карьерная и сельскохозяйственная техника.

Российский рынок газомоторного топлива

Потребление природного газа в качестве моторного топлива в России стабильно увеличивается.

Значительному потенциалу роста отечественного рынка газомоторного топлива способствуют:

• существенные запасы природного газа и развитая газораспределительная сеть, позволяющие обеспечивать стабильность поставок газомоторного топлива в долгосрочной перспективе;
• внедрение энергоэффективных видов топлива на транспорте, в том числе перевод пассажирского транспорта и коммунальной техники на природный газ в городах с численностью населения более 100 тыс. человек;
• расширение ассортимента техники, работающей на природном газе, и газозаправочной инфраструктуры;
• низкая по сравнению с традиционными видами топлива цена на газомоторное топливо.

На территории Российской Федерации по состоянию на 31 декабря 2019 года действовали 299 автомобильных газонаполнительных компрессорных станции (АГНКС), принадлежащих Группе «Газпром», из которых 239 АГНКС находились в эксплуатации ООО «Газпром газомоторное топливо» и 60 — в эксплуатации дочерних компаний ПАО «Газпром».

Объем реализации КПГ через газозаправочную сеть «Газпрома» в 2019 году составил 779,2 млн куб. м.

Развитие газомоторной инфраструктуры

Стратегический подход к созданию розничной сети на территории России предусматривает развитие газомоторной инфраструктуры в 60 субъектах Российской Федерации.

Совместно с Федеральным дорожным агентством разработана Генеральная схема размещения объектов газозаправочной инфраструктуры на автомобильных дорогах федерального значения, предполагающая строительство до 2030 г. опорной сети из 181 объекта и создание так называемых «газомоторных коридоров» на ключевых действующих и перспективных автомагистралях России.

В 2019 году завершено строительство 23 АГНКС, трех площадок для передвижных автомобильных газовых заправщиков (ПАГЗ) и одной крио-АЗС (с точкой заправки СПГ и точкой заправки КПГ). Две АГНКС приобретены у организаций не входящих в Группу «Газпром».

Ведется работа по созданию инфраструктуры для производства и использования в качестве моторного топлива СПГ. Принята Программа развития малотоннажного производства и использования СПГ, реализация которой запланирована в период 2016–2032 гг.

Зарубежный рынок газомоторного топлива

Расширением использования природного газа как топлива для автомобильного и водного транспорта «Газпром» занимается и на зарубежных рынках.

В Европе в этом сегменте «Газпром» представлен на рынках Германии, Чехии и Польши через компанию Gazprom NGV Europe GmbH, а также через компанию NIS, входящую в Группу «Газпром нефть», которая реализует КПГ на рынке Сербии.

В 2019 году количество АГНКС в странах Европы составило 68. Продажи КПГ и СПГ через собственные станции Группы «Газпром» в Европе в 2019 году составили 13,8 млн куб.  м.

Также Группа «Газпром» реализует КПГ через АГНКС в Армении, Белоруссии, Киргизии. В 2019 году объем продаж составил 55,4 млн куб. м.

Ведется совместная работа по развитию рынков газомоторного топлива с партнерами из Венгрии, Вьетнама, Германии, Казахстана, Китая, Республики Корея.

Топливо

/upload/iblock/6b3/6b376ff29a02b3e9c9e162ee998134e6.png

Газуем на газу …

Самый быстрый в мире автомобиль, ездящий на сжиженном природном газе, это концепт-кар GP3.10 Gas Powered, созданный на основе BMW 3 серии. Он был разработан немецкой компанией AC Schnitzer.

/upload/iblock/a61/a61bc7c37b6d5f4bbfe2314690d65031.png

«Опередил время» …

Первый двигатель, работающий на природном газе, был сконструирован раньше бензинового, еще в 1860 году, бельгийским инженером Ленуаром.

<br> Правда, использовать «транспорт на газе» стали лишь спустя почти сто лет.

/upload/iblock/d98/d98297aa8e4922a09fff3acd27c1f735.png

Разменяли второй век …

Считается, что первый автомобиль на сжиженном природном газе был сконструирован в США еще в 1913 году.

/upload/iblock/777/777747eb988dccdfeff473588081e531.png

«Ждем-с» …

В мире активно ведутся разработки самолетов, которые могли бы <em>летать</em> на сжиженном газовом топливе. Такие проекты есть и в нашей стране – например, в конце 1980-х годов в конструкторском бюро имени А. Н. Туполева был построен самолет «ТУ-155», который успешно прошел летные испытания.

/upload/iblock/215/215f10964f4d70a629bc5fedee728d92. png

«Само то!» …

Особенностью сжатого природного газа является то, что котлы, работающие на природном газе, имеют больший КПД — до 94 %, и не требуют расхода топлива на предварительный подогрев зимой. Что очень актуально для северного климата!

Виды газового топлива для автомобилей: преимущества и недостатки

Для многих автомобилистов бензин – слишком дорогое удовольствие. Приходится экономить и отказывать себе в возможности использовать личный транспорт без ограничений. Переход на газовое топливо является хорошей альтернативой бензину, позволяет ощутимо экономить на заправках автомобиля. Рассмотрим, какие еще преимущества дает водителю работающий на газу двигатель.

Виды газ-топлива

Двигатели современных автомобилей могут функционировать на двух разновидностях газа:

• пропан-бутан – сжиженный газ, побочный нефтепродукт, полученный в результате переработки нефти;
• метан – природный газ, который не подвергается сжижению.

Существует мнение, что двигатель, работающий на газовом топливе, быстрее портится и выходит из строя, но мнение это ошибочное и ничем не подтверждается. Напротив, специалисты-инженеры утверждают, что мотор автомобиля на газовом топливе работает без капитального ремонта в среднем в 1,5 – 2 раза дольше, чем на бензине. Это обусловлено тем, что газ – более однородная смесь, чем бензин, при работе двигателя происходит его полное сгорание. Кроме того, газ следующим образом влияет на работу мотора:

• газовая смесь снижает до минимума расход смазочных материалов в системе цилиндры – кольца;
• снижает нагарообразование на деталях блока двигателя – головке и поршнях;
• не загрязняет моторное масло;
• за счет более ровного сгорания топлива двигатель работает более бесшумно и мягче.

Цена газа значительно ниже, чем бензина, но расход на 10-20% больше за счет различной температуры сгорания топлива.

Преимущества и недостатки пропан-бутана

Жидкий газ имеет ряд преимуществ по сравнению с бензином:

• цена на 50% ниже, чем бензина;
• объем баллонов соответствует объему емкости бензина;
• бюджетная стоимость газовой установки;
• возможность заправки в широкой сети заправочных станций;
• мощность двигателя практически не меняется.

К минусам можно отнести лишь то, что расход газа выше, чем бензина на 10 %. Особенность функционирования: двигатель прогревается на бензине, потом переключается на газ.

Свойства, достоинства и минусы метана

К числу плюсов природного газа относят:

• самое экономичное топливо – в 3 раза дешевле бензина;
• расход газового топлива при работе двигателя намного ниже, чем расход бензина.

Недостатки метана:

• двигатель, функционирующий на газу, теряет мощность на 10%;
• число заправок ограничено;
• слишком громоздкие баллоны.

Для легковых автомобилей наиболее приемлемое топливо, альтернативное бензину – газ пропан-бутан. Метан, хотя и более экономичный, но из-за громоздкости баллонов использование на легковых машинах невозможно.

 

 

Газовое топливо как оно есть – Энергетика и промышленность России – № 01-02 (141-142) январь 2010 года – WWW.EPRUSSIA.RU

Газета “Энергетика и промышленность России” | № 01-02 (141-142) январь 2010 года

Несмотря на все очевидные преимущества газа, технология его подготовки и организация процесса сжигания в течение длительного времени остаются практически неизменными, не повышается и эколого-экономическая эффективность использования газообразного топлива.

Что такое газовое топливо

Газовое топливо, или просто газ, как известно, это разновидность ископаемых энергоносителей, представляющее собой горючие газообразные углеводороды нефтяного происхождения. Газообразные углеводороды, как правило, не имеют цвета и запаха и, несмотря на принадлежность к газам, обладают различным химическим составом, молекулярным весом, дисперсностью (размером) молекул и физическими свойствами. Условно все газовые энергоносители разделяют на три группы: природные газы самостоятельных месторождений, попутные, сопровождающие добываемую нефть газы и заводские (промышленные) газы, или газы нефтепереработки.

Природные газы представляют собой смеси легкокипящих углеводородов метанового ряда и неуглеводородных компонентов (балласта). Природные газы добываются из газовых месторождений. Как правило, природные газы имеют низкий молекулярный вес, а их основным компонентом является метан (около 90‑98 процентов). Кроме того, в состав природных газов входят этан, пропан, бутан, изобутан и пентан.

Чем привлекателен газ

Любой вид углеводородного топлива, как известно, горит только в парообразном состоянии, то есть в газовой фазе, что требует затрат дополнительного количества тепловой энергии на газификацию элементов исходного топлива. Газообразное топливо составляет исключение, поскольку при атмосферном давлении оно уже пребывает в газовой фазе и затраты, то есть потери дополнительного тепла, на его газификацию отсутствуют.

Сжигание газообразного топлива дает и ощутимые эксплуатационные выгоды. Во-первых, двигатели и котлы, сжигающие газообразное топливо, имеют минимальное время приготовления к работе из холодного состояния в рабочее. Во-вторых, эксплуатация газового хозяйства более простая по сравнению с эксплуатацией, например, жидко- или твердотопливного хозяйства. В-третьих, подача газа к топливосжигающей установке на сжигание требует меньших затрат, чем аналогичные технологические операции для жидкого и твердого топлива. И наконец, загрязнение поверхностей нагрева двигателей и котлов, сжигающих газ, незначительны, поскольку в конечных продуктах его сгорания количество копоти и сажи минимально, а зола и другие твердые отложения вовсе отсутствуют, что значительно увеличивает сроки между чистками наружных поверхностей нагрева.

Следует также отметить, что газ обладает наибольшим по сравнению со всеми другими видами углеводородных горючих коэффициентом полезного использования топлива, который практически соответствует 100 процентам (КПИТгаза = 99,7‑99,8 процента).

Что еще необходимо знать о газе

Использование газа, наряду с достоинствами, имеет и существенные недостатки, которые необходимо учитывать при работе с данным видом углеводородного горючего.

Являясь ископаемым топливом, газы обладают всеми им присущими недостатками. Так, в составе газообразного топлива имеется так называемый негорючий балласт, то есть химические вещества и соединения (например, вода), которые не горят и не выделяют тепловой энергии. Кроме того, составляющие газ углеводороды имеют разную молекулярную структуру и размеры, неодинаковое строение молекул, различные типы углеводородных соединений, что при применяемой технологии подготовки газа к сжиганию не позволяет добиться получения однородной по структуре гомогенной горючей смеси с оптимальным соотношением компонентов по всему объему горения. В связи с этим даже при сжигании газообразного топлива завышается коэффициент избытка воздуха, а в процессе горения выделяется сажа и появляется копоть.

Использование газообразного топлива, как показывает опыт эксплуатации газосжигающих энергоустановок, в условиях низких температур наружного воздуха (ниже -25 – -30˚С) практически невозможно, поскольку газ конденсируется, переходит в жидкую фазу и нетранспортабелен по газопроводам. Этот недостаток использования газа не является секретом, поэтому, начиная с середины 50‑х годов ХХ века, руководящие документы требуют на всех без исключения энергетических объектах, сжигающих газообразное горючее в качестве основного, обязательного наличия топливного хозяйства, способного обеспечить хранение, подготовку к сжиганию и подачу на горение резервного топлива.

Сегодня бытует мнение, что природный газ является самым калорийным видом топлива. Это утверждение абсолютно не обоснованно и вызвано тем, что сравнение калорийности газа (кДж/м3), жидкого (кДж/кг) и твердого (кДж/кг) топлив производится в разных единицах. Теплотворная способность сухого природного газа при нормальных условиях, как правило, составляет около 34 000‑38 000 кДж/м³. Для корректного сравнения этого важного энергетического показателя газообразного топлива необходимо перевести его в кДж/кг, умножив на среднюю плотность, которая, например, для сухого природного газа составляет около 0,55‑0,6 м³/кг. Становится очевидным, что теплота сгорания 1 килограмма сухого газа составляет приблизительно 18 700‑22 800 кДж, а с учетом наличия воды, которая всегда присутствует в его составе, калорийность влажного газового топлива значительно ниже. Это означает, что при нормальных условиях природный газ по своей калорийности уступает жидким топливам и соответствует значению аналогичного показателя для каменного угля с 50‑процентным содержанием минеральных включений.

В настоящее время бытует и другое ложное мнение, будто бы из всех используемых сегодня ископаемых энергоносителей газообразное топливо самое экологически чистое. Экологичность, или экологическая чистота, газа, как и любого другого вида углеводородного топлива, проявляется в процессе его использования по прямому назначению, то есть при сжигании, при этом уровень экологической чистоты горючего зависит, в большей степени, от качества организации процесса его горения, нежели от вида сжигаемого топлива. Дымовые газы – продукты сгорания газообразного топлива, как правило, прозрачные и визуально не определяются, именно поэтому создается иллюзия отсутствия загрязнения атмосферы при работе топливосжигающей установки на газе. При сжигании газообразных углеводородов, подготовленных к горению по традиционной технологии, в атмосферу выбрасывается более 83‑85 процентов оксидов азота (NO_Х), что выводит газообразное топливо на первое место среди других углеводородных топлив по выбросу этих наиболее экологически опасных и высокотоксичных соединений, приводящих к формированию в атмосфере кислотных дождей.

Поскольку теплота сгорания природного газа относительно невысокая (QРВ=22800 кДж/кг), то для получения одинакового количества тепловой энергии его требуется сжечь в 1,8 раза больше, чем, например, топочного мазута М-100 с влагосодержанием 2,0 процента (QРН= 40530 кДж/кг). Увеличение расхода газового горючего, в свою очередь, приводит и к повышению выбрасываемого в атмосферу количества продуктов сгорания, которое с учетом завышенных коэффициентов избытка воздуха увеличивается в 2,0‑2,3 раза. Очевидно, что в 2,0‑2,3 раза возрастает и количество выбрасываемых в воздушный бассейн оксидов азота (NO_Х). Кроме того, забранный из атмосферы и не участвующий в реакции горения воздух, называемый избыточным, мгновенно нагревается от температуры атмосферы до 1200˚С и более, проходит транзитом зону горения и горячим сбрасывается назад в атмосферу, вызывая ее тепловое загрязнение. Для мгновенного нагрева избыточного воздуха от температуры окружающей среды до температуры горения требуется, как известно, дополнительное количество газообразного топлива, что приводит к перерасходу газа на 6 процентов и более, а значит, и к увеличению газового и теплового загрязнения атмосферы.

Следует помнить, что на экологическую чистоту газообразного топлива оказывают влияние не только экологически опасные компоненты, содержащиеся как в атмосферном воздухе, так и непосредственно в газе, но и вещества, вводимые в состав газа с целью своевременного определения его утечек. Поскольку у газообразных углеводородов отсутствует запах, то для определения их утечек, как известно, производится одоризация газа, то есть ввод в состав газообразного топлива специальных химических соединений, обладающих специфическим запахом.

Таким образом, при сжигании газообразного топлива образующиеся дымовые или выхлопные газы, незначительно изменяясь качественно, более чем в 2,0 раза увеличиваются количественно, следовательно, экологический эффект от использования газа не такой уж высокий, как его пытаются представить.

Нельзя увлекаться одним газом

После топливного кризиса в 70‑х годах ХХ века доля газа, в основном природного, в мировом топливном балансе неуклонно возрастает и к настоящему времени достигла 22,3 процента. Причем потребление газа различными странами неодинаково. Так, наибольшее количество газа потребляется в России, где его доля в топливно-энергетическом балансе составляет более 50 процентов. Второе место по потреблению голубого топлива занимают страны Европейского Союза – около 30 процентов, третье место – государства СНГ (25 процентов). И наконец, последнее место в использовании газа принадлежит странам Юго-Восточной Азии, в которых основную долю топливного баланса составляет уголь.

Увеличение объема потребления газа в России, странах Европейского Союза и государствах СНГ, по мнению авторов, обусловлено, главным образом, очевидными его преимуществами перед другими видами углеводородных топлив. Увеличению доли газа в топливном балансе способствовали также относительно высокие температуры в зимний период за последние четверть века. Теплые зимы не позволили в полной мере выявить все недостатки, связанные с использованием газа, и оценить их влияние на надежность функционирования топливосжигающих установок в условиях низких температур. К немаловажным причинам увеличения объемов потребления газообразного топлива можно отнести и его сравнительно невысокую стоимость, при этом расчет стоимости газа производится в кубометрах, а не в килограммах, как стоимость других энергоносителей.

Сегодня практически все крупные города России имеют высокий уровень газификации. Так, доля природного газа в топливном балансе Москвы составляет 87‑89 процентов, в Санкт-Петербурге – 83‑85 процентов, а в Казани – 95‑96 процентов. При этом газообразным топливом в России отапливаются даже котлоагрегаты средних и крупных ТЭЦ.

Повсеместный переход на газообразное топливо имеет и свою оборотную сторону. Как правило, при отоплении топливосжигающей установки газом не уделяется должного внимания резервному топливному хозяйству, а в некоторых случаях резервное топливное хозяйство вообще отсутствует. В этом случае обслуживающий персонал теряет навыки эксплуатации резервного топливного хозяйства, что в экстремальных ситуациях, например при резком похолодании или при отключении по каким‑либо причинам газа, может привести к выходу из действия как одного энергообъекта, так и всего энергетического комплекса города или региона. В масштабах одного города или всей страны последствия такой остановки могут иметь катастрофический характер.

Становится очевидным, что приоритетное использование одного вида энергоносителя, например газа, недопустимо, поскольку, в конечном итоге, это может привести к снижению надежности функционирования экономики страны в целом.

Об оптимизации топливного баланса

По убеждению авторов, использование каждого вида углеводородного топлива, включая и газообразное, во всех случаях должно быть экономически выгодно и экологически обосновано, при этом надежность функционирования энергетики и промышленности в реальных условиях, в том числе и экстремальных, должна быть обеспечена на основе дифференцированного подхода к применению того или иного вида топлива. Надежность функционирования каждого энергетического и промышленного объекта будет тем выше, чем большее количество различных видов углеводородного топлива может на них использоваться.

Сегодня уже очевидно, что назрела объективная необходимость дифференцированного подхода к использованию природных энергоносителей, что требует оптимизации их соотношения в топливном балансе как для каждого отдельно взятого региона, так и для страны в целом, в том числе и обладающей своими энергоресурсами. Без оптимизации соотношения различных видов топлива в топливном балансе энергетика – основа экономики и жизнедеятельности любого государства – весьма уязвима, поскольку ее зависимость только от одного энергоносителя, в конечном итоге, может привести к снижению надежности функционирования не только в экстремальных, но и в нормальных условиях. В основу топливного баланса необходимо заложить, наряду с эколого-экономическим обоснованием использования в качестве основного топлива того или иного вида энергоносителя, приоритет углеводородных топлив, заменяющих основное топливо и применяемых в качестве резервного. Экономическая эффективность сжигания того или иного вида топлива определяется, в том числе, и затратами на его транспортировку к потребителю, в связи с этим использование местных энергоносителей всегда дешевле и экономически выгодней, чем сжигание привозных топлив. В то же время экологическая составляющая эффективности использования того или иного вида углеводородного топлива зависит, главным образом, от условий его хранения, уровня технологии топливоподготовки и качества организации процесса сгорания.

Опыт использования различных видов топлива в развитых странах мира показывает, что наибольшая эффективность сжигания газообразного топлива достигается в быту и на автотранспорте, жидкого горючего – в двигателях, установках транспортных средств и резервных аварийных энергокомплексах, а угля – в котлоагрегатах средних и крупных ТЭЦ. При этом для повышения надежности функционирования любого энергетического объекта в его конструкции заложено использование всех видов углеводородных топлив: газообразных, жидких (от бензинов и керосинов до сырых нефтей и нефтесодержащих отходов) топлив и углей. Именно такое использование углеводородных топлив, по убеждению авторов, является сегодня наиболее рациональным и экономически выгодным.

Как сегодня организуется сжигание газа

Традиционно газ и воздух подаются в зону горения раздельно, где смешиваются и образуют горючую смесь. К сожалению, применяемая схема подачи топлива и воздуха не учитывает постоянно изменяющихся значимых факторов (или движущих сил процесса сгорания), оказывающих существенное влияние на качество организации процесса горения, а именно разную структуру и размеры молекул, неодинаковое молекулярное строение, различные типы углеводородных соединений и химические молекулярные связи в газообразном топливе. В связи с этим использование общепринятой сегодня раздельной схемы подачи топлива и воздуха всегда приводит к приготовлению гетерогенной (неоднородной) газовоздушной смеси с нехваткой или излишком в ее отдельных локальных зонах окислителя или горючего. Так, в корне факела наблюдается значительный избыток воздуха, а в хвостовой части – его недостаток. Сжигание газообразного топлива, имеющего различную молекулярную структуру, молекулы разного строения и неоднородные типы углеводородных соединений, всегда требует наличия избыточного воздуха. В конечном итоге избыток воздуха приводит к увеличению разности температур в локальных зонах горения, к химическому и механическому недожогам и, как следствие, к перерасходу топлива. Плохое смешение горючего и окислителя, неравномерное распределение воздуха по объему горения, неравномерность локальных температур горения вызывают интенсивное образование не только оксидов азота (NO_Х) = NO + NO₂ + NO₃) и углерода (СО_X), но и метана (CH₄), сероводорода (H₂S), сажи (C), продуктов пиролиза (C_XH_Y), а также молекулярного кислорода (О₂), которые в составе дымовых газов сбрасываются в воздушный бассейн.

Очевидно, что с момента массового использования газообразного топлива технология его подготовки и организация процесса его сгорания практически не претерпели изменения, а значит, и эффективность использования газа не повышалась.

За счет чего можно повысить эффективность сжигания газа

Известно, что эффективность процесса сжигания любого вида углеводородного топлива, включая и газообразное, определяется, главным образом, качественными и количественными характеристиками приготавливаемой горючей смеси, отражающими однородность топливной структуры, дисперсность углеводородных молекул; равномерность смешения топлива и воздуха, гомогенность подаваемой на горение смеси, оптимальную концентрацию участвующих в реакции горения компонентов и другие. Эти характеристики, в свою очередь, зависят от способа подготовки и схемы подачи горючего и окислителя в зону горения. Исходя из сказанного, одним из реальных направлений повышения эффективности сжигания газообразного топлива является совершенствование процесса приготовления горючей смеси и внедрение новых схем ее подачи в зону горения.

Более эффективное сжигание газообразных углеводородов может быть достигнуто, например, при помощи разработанного авторами струйного распылителя, использование которого позволяет не только устранить недостатки применяемой сегодня раздельной схемы подачи газа и воздуха, но и отвести позитивную роль имеющейся в составе газа воде. Распылитель реализует совместную схему подачи газа и воздуха, при которой смешение горючего и окислителя происходит до зоны горения, а не в ней. В приемной камере распылителя молекулы газообразного топлива подвергаются деструкции (расщеплению), образуя однородные молекулы меньшей массы и углеводородные радикалы, которые, активно соединяясь с водяными молекулами и молекулярным кислородом, образуют мелкодисперсную, однородную воздушно-топливную смесь с заданным соотношением компонентов. Говоря проще, газообразное топливо перед подачей в зону горения насыщается воздухом и молекулами воды (при ее наличии), то есть подвергается аэрации. Для сгорания приготовленной с помощью струйного распылителя воздушно-газовой смеси избытка воздуха не требуется (коэффициент избытка воздуха α=1). Сжигание гомогенной воздушно-газовой смеси с оптимальным соотношением компонентов снижает количество экологически опасных химических соединений, веществ и элементов в продуктах сгорания газообразного топлива до минимально возможного уровня, а также устраняет химический и механический недожоги.

Струйный распылитель прошел комплексные испытания и опытную эксплуатацию на всех используемых сегодня жидких видах топлива (сырой нефти, мазутах, дизельных топливах, в том числе обводненных и некондиционных) в качестве горелки сушильного барабана асфальтобетонного завода марки АБЗ МУАД АК «АЛРОСА» Д-508 в 2009 году в городе Мирном (Якутия). После работы на жидких видах топлива распылитель был проверен также для природного газа и угольной пыли. Опыт практического применения распылителя в реальных условиях показал его работоспособность, многофункциональность и универсальность. Разработанный авторами распылитель без замены и изменения конструкции способен обрабатывать все виды органического топлива непосредственно перед его смешением с воздухом, приготавливать на их основе воздушно-топливную смесь заданного состава, аэрировать топливо и распыливать полученную смесь в зону горения. Экономия топлива при работе струйного распылителя составила около 15 процентов, а количество забранного на горение воздуха из атмосферы снизилось на 40 процентов.

Выводы

Наряду с явными преимуществами газообразное топливо обладает и существенными недостатками, ограничивающими использование этого вида углеводородного горючего, например, в условиях низких температур.

Использование исключительно газообразного топлива способно значительно снизить надежность функционирования как энергетических объектов, так и экономики государства в целом.Обеспечить высокую надежность функционирования энергетических объектов, работающих на газообразном топливе, а следовательно, и экономики любого государства возможно лишь при условии использования одного или нескольких видов резервных топлив.

Авторами разработана и апробирована практически для всех видов углеводородных топлив технология приготовления воздушно-топливной смеси, реализованная в конструкции универсального многофункционального распылителя топлива.

Альтернативные виды топлива | Scania Россия

ГИДРИРОВАННОЕ РАСТИТЕЛЬНОЕ МАСЛО

Гидрированное растительное масло (ГРМ) — современный способ производства качественного биодизельного топлива без перестройки системы снабжения топливом, переделки двигателей и устройств постобработки выхлопа, проблем с выхлопом.

ГРМ производится из различного сырья, такого как отработанное масло, рапсовое масло, пальмовое масло, животный жир. Использование подобных источников энергии оказывает огромное влияние на общее снижение объема парниковых газов. По сравнению с обычным дизельным топливом, оптимальное сокращение объема выбросов CO2 может достигать 90 % от общего количества выделяемого СО2.

Биодизельное топливо

Биодизельное топливо (или FAME — Fatty Acid Methyl Ester, метиловые эфиры жирных кислот) изготавливается из различных продуктов, в частности из рапсового семени, растений и отработанного кулинарного жира. Биодизельное топливо обладает еще одним преимуществом: это жидкость, доступная в больших объемах.

Запас экологичного биодизельного топлива можно смешивать с дизельным топливом или использовать в чистом виде. По сравнению с обычным дизельным топливом, сокращение объема выбросов CO2, по предварительным оценкам, может достигать 66 % от общего количества выделяемого СО2.

Биогаз

Биогаз можно получать из различного сырья, но самым рентабельным и экологичным является метод переработки местных нечистот или отходов. По молекулярному составу биогаз не отличается от природного газа, но является возобновляемым, в то время как природный газ добывается из ископаемых останков. Оба вида газа можно использовать параллельно.

Сжиженный природный газ и биогаз — это метан, охлажденный до жидкого состояния. Удельное содержание энергии в сжиженном природном газе составляет 1:1,7 по сравнению с дизельным топливом. По сравнению с обычным дизельным топливом, сокращение объема выбросов CO2, по предварительным оценкам, может достигать 90 % от общего количества выделяемого СО2.

Природный газ

Природный газ — это метан из пустот в земной коре. Он добывается из отдельных месторождений или одновременно с нефтью. Природный газ — ископаемое топливо, но так как молекула метана содержит только один атом углерода, объем выбрасываемого при сгорании CO2 меньше по сравнению с обычным дизельным топливом.

Природный газ можно использовать параллельно с биогазом. По сравнению с обычным дизельным топливом, сокращение объема выбросов CO2, по предварительным оценкам, может достигать 20 % от общего количества выделяемого СО2.

Биоэтанол

На сегодняшний день биоэтанол — это самое распространенное биологическое топливо, используемое в транспортной отрасли. Именно этот вид топлива, по всей вероятности, в будущем будет производиться в больших объемах. Основным преимуществом этого топлива является то, что оно представляет собой жидкость и доступно в больших объемах на мировом рынке.

Его можно получать из различного сырья, такого как сахарный тростник, пшеница и кукуруза. Также можно использовать отходы, богатые сахаром или крахмалом, такие как целлюлоза или хлеб. Кроме того, биоэтанол сравнительно легко производить даже в небольшом объеме. По сравнению с обычным дизельным топливом, сокращение объема выбросов CO2, по предварительным оценкам, может достигать 90 % от общего количества выделяемого СО2.

Гибридный двигатель

Гибридный двигатель работает на электричестве и биотопливе. Это существенно снижает расход топлива, что в свою очередь уменьшает объем вредных выбросов. При его использовании также снижается уровень шума, что дает гибридному двигателю особые преимущества, как то разрешения на доставку в городах ранним утром, поздним вечером или ночью.

Доставка в часы слабого дорожного движения обладает рядом преимуществ, в числе которых уменьшение времени доставки, расхода топлива и объема выбросов CO2. Кроме того, она позволяет активнее использовать автомобиль. По сравнению с обычным дизельным топливом, оптимальное сокращение объёма выбросов CO2 может достигать 92% от общего количества выделяемого СО2.

Калькулятор тон условного топлива

Топлива и энергии	Коэффициенты перерасчета в тонны условного топлива	Годовое потребление в ед. изм.	Годовое потребление в т.у.т.
Уголь каменный (тонна)
Брикеты, шарики из угля каменного (тонна)
Лигнит (уголь бурый) (тонна)
Нефть сырая (тонна)
Конденсат газовый (тонна)
Газ природный (тыс.м3)
Газ нефтяной попутный (тыс.м3)
Кокс и полукокс из угля (тонна)
Опилки и отходы древесные (тонна)
Бензин авиационный (тонна)
Бензин моторный (литр)
Топливо реактивное типа бензина (тонна)
Керосин (тонна)
Газойли (топливо дизельное) (литр)
Мазут топочный (тонна)
Топливо печное бытовое (тонна)
Пропан и бутан сжиженные (тонна)
Газы очищенные, включая этилен,  пропилен, бутилен, бутадтен и газы нефтяные прочие (тонна)
Газ отбензиненный (тыс.м3)
Кокс нефтяной и сланцевый (тонна)
Битумы нефтяной и сланцевый (тонна)
Газ доменный (тыс.м3)
Газ коксовый (тыс.м3)
Газ,  полученный перегонкой на нефтеперерабатывающих заводах (тыс.м3)
Электроэнергия (тыс.кВт*ч)
Теплоэнергия (Гкал)
ИТОГО СУММАРНОЕ ГОДОВОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ ТЭР в т.у.т

Ацетилен | Linde Gas

Самый горячий и самый эффективный из всех топливных газов, ацетилен (C ₂ H ₂ ), обеспечивает высокий уровень производительности благодаря хорошему локальному нагреву с минимальными потерями тепла. Также требуется наименьшее количество кислорода для обеспечения полного сгорания. Этот горючий бесцветный газ легче воздуха, поэтому не накапливается на низких уровнях, где он может представлять потенциальную опасность. Обычно он поставляется растворенным в ацетоне или ДМФ (диметилформамиде) в специально разработанных цилиндрах для предотвращения разложения.

Низкое содержание влаги в пламени делает этот топливный газ хорошим выбором для многих критических процессов нагрева. Типичные области применения включают нагрев пламенем, строжку, сварку, закалку пламенем, очистку пламенем, правку пламенем, термическое напыление, точечный нагрев, пайку, текстурирование, резку профилей, клеймение деревянных поддонов, старение древесины и нанесение углеродных покрытий.

Ацетилен – единственный топливный газ, рекомендуемый для работы под землей, поскольку он легче воздуха. Например, это единственный топливный газ, который можно использовать для сварки стали.

При резке кислородно-ацетилен обеспечивает самое быстрое время предварительного нагрева и прошивки из всех комбинаций топливного газа.

Преимущества включают:

• Повышенное качество резки
• Более высокая скорость резания
• Более быстрое время начала резки
• Пониженное потребление кислорода.

В атомно-абсорбционной спектроскопии пламени ацетилен сочетается с синтетическим воздухом высокой чистоты или закисью азота в качестве топлива для пламени.

Помимо своей очевидной ценности в качестве топливного газа, ацетилен имеет много других менее известных применений.Например, он используется для производства определенных пластмасс и химикатов. Он также играет роль в органическом синтезе (лабораторная работа) и химическом синтезе. При выращивании растений улучшает формирование новых цветков. Он также используется в качестве источника углерода в молекулярном производстве, в калибровочных газах для газовой, нефтяной и химической промышленности, а также в газах для тестирования легких.

Ацетилен коммерчески производится путем реакции карбида кальция и воды. Это также побочный продукт производства этилена.

водорода | Linde Gas

Водород (h3) – это газ без запаха, цвета и вкуса, который образуется при паровой конверсии природного газа или электролизе воды. Легче воздуха, он горит невидимым чистым (без углерода и сажи) пламенем. Это единственный топливный газ, не содержащий атомов углерода. h3 имеет самую высокую теплопроводность из всех газов. В сочетании с кислородом водородное пламя достигает температуры 2834 ° C.

Его часто смешивают с аргоном для создания ряда защитных газов аргон / водород для TIG и плазменной сварки. Эти смеси защитных газов в основном используются для сварки аустенитных нержавеющих сталей и некоторых никелевых сплавов. Водород также может использоваться с аргоном в ряде газовых смесей для плазменной резки (в основном нержавеющая сталь и алюминий).

Кроме того, его можно комбинировать с кислородом для подводной газовой резки. При более глубокой резке требуется более высокое давление топлива и кислорода.Здесь идеально подходит водород, поскольку он подается под более высоким давлением, чем другие топливные газы. В стекольной промышленности водород используется для формирования оправы на стеклах.

Водород имеет широкий спектр применения, помимо его ценности в качестве топливного газа. Он используется в производстве углеродистой стали, специальных металлов и полупроводников. В электронной промышленности он широко используется в качестве восстановителя и газа-носителя. Водород высокой чистоты также используется в качестве газа-носителя в газовой хроматографии.

Другие процессы, в которых используется водород, включают гидрирование растительных и животных масел для производства маргарина и других жиров, гидроочистку нефтепродуктов, десульфуризацию топлива, термическую обработку металлов и испытания на герметичность.

В различных нефтехимических и химических процессах также используется водород. Он зажигает пламя и факелы в промышленности и лабораториях. Хотя он используется в качестве ракетного топлива в жидкой форме, в наши дни он, возможно, более известен как зеленый источник энергии для транспортных средств на топливных элементах.

Другие области применения включают химические лазеры HF / DF, исследования физики твердого тела, пузырьковые камеры на атомных станциях, синтез аммиака и охлаждение турбогенераторов на электростанциях.

Gas Fuels – обзор

8.2.2 Хранение и подача топлива

Система подачи топлива в основном состоит из топливного бака, топливных фильтров, топливного насоса / компрессора, теплообменника, клапанов и соединительных труб, как показано на рис. 8.4. Функции системы подачи топлива заключаются в хранении и подаче природного газа в топливные форсунки при заданном давлении и температуре с заданной скоростью. Природный газ находится в форме сжатого природного газа (КПГ) или сжиженного природного газа (СПГ). Компоненты системы подачи топлива могут существенно отличаться друг от друга в зависимости от того, хранится ли газ в виде СПГ или СПГ.Основные компоненты и их функции будут рассмотрены в этом разделе отдельно.

8.4. Система подачи топлива.

Топливные баки

Топливный бак для природного газа представляет собой закрытый контейнер, непроницаемый для природного газа, с достаточным объемом для хранения топлива для работы двигателя в течение желаемого периода времени. Размер, структура и материал топливного бака определяются его применением, а также от того, является ли хранимое топливо КПГ или СПГ.

Максимальный размер топливного бака ограничен допустимым весом и доступным пространством на транспортном средстве.Например, в легковом автомобиле можно не захотеть, чтобы бак был больше размера багажника, так что пространство пассажирского салона не будет скомпрометировано. Минимальный размер топливного бака зависит от минимального расстояния поездки за цикл заправки. Например, на мусоровозе топливный бак должен быть достаточно большим, чтобы совершить хотя бы один рейс туда и обратно от заправочной станции до мусоровоза, до свалки и обратно до заправочной станции.

Цилиндрические резервуары из слоистых композитных материалов с непроницаемой внутренней оболочкой являются предпочтительной конструкцией для КПГ.Внутренняя оболочка обычно изготавливается из алюминия из-за его коррозионной стойкости, небольшого веса и низкой стоимости. Композитные внешние слои, обычно изготовленные из неорганических волокон, таких как стекловолокно, и неорганических связующих материалов, таких как эпоксидная смола, благодаря своим стабильным химическим свойствам, низкой теплопроводности и низкой стоимости, имеют легкий вес и обладают высокой устойчивостью к разрушению. Один цилиндр или группа цилиндров могут использоваться на транспортном средстве для хранения СПГ. Максимальная масса перевозимого газа определяется общим размером бака (ов) и максимальным давлением газа.

Для хранения СПГ обычно используется цилиндрический резервуар, состоящий из двух металлических слоев с вакуумным изоляционным слоем между ними. Внутренний цилиндр подвергается воздействию криогенной температуры до -162 ° C, при которой природный газ находится в жидкой форме. Внутренний слой должен быть изготовлен из материалов, устойчивых к коррозии и низким температурам, таких как титан, алюминий или нержавеющая сталь. Внешний слой резервуара может быть изготовлен из менее дорогих материалов, таких как углеродистая сталь, но предпочтительно из того же материала, что и внутренний слой.Внешний слой не контактирует напрямую с СПГ, но все же локально подвергается воздействию температуры замерзания и имеет тенденцию случайно подвергаться воздействию СПГ из-за утечки и разлива. Кроме того, использование того же материала помогает облегчить конструкцию, выдерживая тепловое расширение и сжатие, и помогает снизить затраты на инвентаризацию и производство.

Резервуар для СПГ будет нести большую массу топлива, чем резервуар для КПГ того же размера, но, как правило, дороже и тяжелее, чем резервуар для КПГ. Для применений, где критически важна дальность проезда, например, прицепов для перевозки на дальние расстояния, предпочтительнее использовать резервуар для СПГ.Для применений, в которых заправочные станции КПГ легко доступны, а расстояние проезда не критично, например, в автобусах в большом городе, баллон для КПГ является хорошим вариантом.

Топливные компрессоры / насосы и теплообменники

Компрессор в топливной системе КПГ не нужен, но обычно желателен. В полностью заправленном баллоне СПГ давление газа может превышать 300 бар, что достаточно для подачи топлива в форсунки и впрыска топлива в цилиндр двигателя. По мере потребления СПГ давление в баке падает до уровня, при котором подача топлива в цилиндр двигателя не может поддерживаться.У нас есть два варианта возобновления впрыска топлива: (i) путем дозаправки бака для КПГ или (ii) с помощью компрессора. Вариант (i) дополнительно сокращает расстояние проезда транспортного средства, поскольку может быть доступна только часть СПГ в резервуаре. Для повышения давления СПГ можно использовать компрессор, чтобы можно было использовать большую часть топлива в баке.

В топливной системе СПГ всегда необходим насос или компрессор, потому что СПГ обычно находится под давлением менее 10 бар, что недостаточно для подачи топлива в цилиндр двигателя.Есть два варианта повышения давления газового топлива. Первый вариант – перекачать СПГ до высокого давления, а затем испарить топливо. Второй – испарение СПГ, а затем сжатие газообразного топлива до высокого давления. Основными преимуществами прямой перекачки СПГ являются компактный размер насоса и высокий КПД [2]. Основными недостатками первого варианта являются необходимость решения проблем, связанных с перекачкой криогенной жидкости, таких как герметизация, изоляция, термическое напряжение и долговечность материала.Основные преимущества второго варианта заключаются в том, что доступны зрелые конструкции компрессоров, компрессоры имеют тенденцию быть долговечными, а компрессоры могут быть изготовлены из менее дорогих материалов. Основным недостатком второго варианта является то, что газовый компрессор имеет более низкий КПД и больший размер, чем жидкостный насос, чтобы доставлять такое же количество топлива.

В системах КПГ и СПГ температура газового топлива, поступающего в форсунку, должна поддерживаться стабильной для равномерного впрыска топлива.Для этого нужен теплообменник. В системе CNG теплообменник используется для снижения температуры топливного газа после его сжатия. В системе СПГ теплообменник используется для испарения СПГ после повышения его давления насосом. Если используется второй вариант, то есть СПГ сначала испаряется, а затем сжимается для повышения его давления, возможно, придется использовать два теплообменника. Один предназначен для испарения СПГ перед компрессором, а другой – для регулирования температуры газа после компрессора до уровня, необходимого для впрыска топлива.Если СПГ впрыскивается непосредственно в цилиндр двигателя, как утверждают White et al. [3], теплообменник может не понадобиться.

Резервуары и гидроаккумуляторы

Резервуары или аккумуляторы обычно используются в топливной системе, где впрыск топлива активируется средствами, отличными от самого давления топлива (подробное обсуждение см. В разделе 8.2.3). Аккумулятор может иметь форму канистры, отрезка цилиндрической трубы или канала в блоке двигателя или в головке блока цилиндров.В двигателях внутреннего сгорания поток топлива к форсункам прерывистый и непостоянный. Скорость подачи топлива от насоса или компрессора обычно не соответствует скорости расхода топлива форсунок. Это несоответствие вызывает нежелательные колебания давления топлива между насосом или компрессором и форсунками. Объемы трубопроводов, соединяющих насос или компрессор и форсунки, обычно недостаточны для гашения колебаний. Аккумулятор можно разместить непосредственно перед форсунками, чтобы снизить колебания давления подачи топлива до приемлемого уровня.

Объем гидроаккумулятора определяет амплитуду колебаний давления: чем больше объем, тем меньше амплитуда. Объем гидроаккумулятора может быть определен с заданной целью колебания давления путем численного моделирования или путем тестирования. Для заданной целевой ширины диапазона колебаний давления аккумулятор предпочтительно должен быть как можно меньше, потому что меньший аккумулятор занимает меньше места и, что более важно, имеет более быстрое время отклика, чем большой, если давление нагнетания необходимо модулировать.

Аккумулятор может быть пассивным устройством или устройством с электронным управлением. Для поддержания единого уровня давления достаточно пассивного гидроаккумулятора с механическим клапаном сброса давления. Для поддержания нескольких уровней давления в разных рабочих условиях может потребоваться аккумулятор с электронным управлением.

Топливные фильтры

Природный газ из топливных баков и в форсунки может содержать примеси, такие как твердые частицы и капли жидкости, которые могут вызвать выход из строя компонентов.В топливной системе должны использоваться фильтры для удаления примесей, чтобы предотвратить повреждение или преждевременный износ компрессора / насоса и форсунок. Существует множество фильтров для различных применений, которые можно разделить на три категории в зависимости от размера пор фильтрующих элементов. Это микрофильтры, ультрафильтры и нанофильтры. Микрофильтры имеют размер пор от 0,1 до 10 мм, ультрафильтры имеют размер пор от 0,001 до 0,1 мм, а нанофильтры имеют поры в порядке размера молекул.Фильтрующие элементы могут быть изготовлены из органических материалов, таких как активированный уголь, активированная глина, диатомитовая земля, хлопок, бумага и песок, или синтетических материалов, таких как полиэфирсульфон (PES), полипропилен (PP), политетрафторэтилен (PTFE), стекловолокно. , керамика и металлы. Для фильтрации природного газа в двигателях внутреннего сгорания могут использоваться микрофильтры и ультрафильтры. Фильтрующие элементы, изготовленные из материалов со стабильными химическими свойствами и механической прочностью, таких как политетрафторэтилен, стекловолокно и металл, желательны в жестких температурных и вибрационных условиях для автомобилей.

Объяснение природного газа – Управление энергетической информации США (EIA)

Что такое природный газ?

Природный газ – это ископаемый источник энергии, который образовался глубоко под поверхностью земли. Природный газ содержит множество различных соединений. Самый крупный компонент природного газа – это метан, соединение с одним атомом углерода и четырьмя атомами водорода (Ch5). Природный газ также содержит меньшие количества сжиженного природного газа (ШФЛУ, который также является сжиженным углеводородным газом) и неуглеводородных газов, таких как диоксид углерода и водяной пар.Мы используем природный газ в качестве топлива, а также для производства материалов и химикатов.

Как образовался природный газ?

От миллионов до сотен миллионов лет назад и за долгие периоды времени останки растений и животных (например, диатомовых водорослей) образовали толстые слои на поверхности земли и на дне океана, иногда смешанные с песком, илом и карбонатом кальция. . Со временем эти слои оказались погребенными под песком, илом и камнями. Давление и тепло превратили часть этого богатого углеродом и водородом материала в уголь, часть – в нефть (нефть), а часть – в природный газ.

Где находится природный газ?

В некоторых местах природный газ проникал в большие трещины и промежутки между слоями вышележащих пород. Природный газ, обнаруженный в этих типах пластов, иногда называют условным природным газом . В других местах природный газ встречается в крошечных порах (пространствах) в некоторых формациях из сланца, песчаника и других типов осадочных пород. Этот природный газ называется сланцевым газом или плотным газом , а иногда его называют нетрадиционным природным газом .Природный газ также встречается с месторождениями сырой нефти, и этот природный газ называется попутный природный газ . Залежи природного газа находятся на суше, а некоторые находятся на шельфе и глубоко под дном океана. Тип природного газа, обнаруженного в угольных месторождениях, называется метаном угольных пластов .

Источник: адаптировано из информационного бюллетеня Геологической службы США 0113-01 (общественное достояние)

Нажмите для увеличения

Операторы готовят отверстие для зарядов взрывчатого вещества, используемых при сейсморазведке

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Как мы находим природный газ?

Поиск природного газа начинается с геологов, изучающих строение и процессы на Земле.Они определяют типы геологических формаций, которые могут содержать залежи природного газа.

Геологи часто используют сейсмические исследования на суше и в океане, чтобы найти подходящие места для бурения скважин на природный газ и нефть. Сейсмические исследования создают и измеряют сейсмические волны в земле, чтобы получить информацию о геологии горных пород. Для сейсморазведки на суше может использоваться самосвал , который имеет вибрирующую подушку, которая ударяет по земле для создания сейсмических волн в подстилающей породе.Иногда используются небольшие количества взрывчатки. Сейсмические исследования, проводимые в океане, используют взрывы звука, которые создают звуковые волны, чтобы исследовать геологию под дном океана.

Если результаты сейсморазведки показывают, что на участке есть потенциал для добычи природного газа, проводится бурение и испытания разведочной скважины. Результаты теста предоставляют информацию о качестве и количестве природного газа, доступного в ресурсе.

Бурение скважин на природный газ и добыча природного газа

Если результаты испытательной скважины показывают, что в геологической формации достаточно природного газа для добычи и получения прибыли, пробурены одна или несколько эксплуатационных (или эксплуатационных) скважин.Скважины природного газа могут быть пробурены вертикально и горизонтально в пластах, содержащих природный газ. В традиционных месторождениях природного газа природный газ обычно легко течет вверх через скважины на поверхность.

В Соединенных Штатах и ​​некоторых других странах природный газ добывается из сланцев и других типов осадочных пород путем вытеснения воды, химикатов и песка в скважину под высоким давлением. Этот процесс, называемый гидроразрывом или гидроразрывом , и иногда называемый нетрадиционной добычей, разрушает пласт, высвобождает природный газ из породы и позволяет природному газу течь к скважинам и подниматься на поверхность.В верхней части скважины на поверхности природный газ подается в сборные трубопроводы и направляется на заводы по переработке природного газа.

Поскольку природный газ не имеет цвета, запаха и вкуса, газовые компании добавляют меркаптан к природному газу, чтобы придать ему отчетливый и неприятный запах, чтобы помочь обнаружить утечки в трубопроводах природного газа. Меркаптан – безвредное химическое вещество, пахнущее тухлыми яйцами.

Переработка природного газа для продажи и потребления

Природный газ, забираемый из скважин природного газа или сырой нефти, называется влажным природным газом , потому что наряду с метаном он обычно содержит ШФЛУ – этан, пропан, бутаны и пентаны – и водяной пар.Устьевой природный газ может также содержать неуглеводороды, такие как сера, гелий, азот, сероводород и диоксид углерода, большая часть которых должна быть удалена из природного газа перед его продажей потребителям.

Из устья скважины природный газ направляется на перерабатывающие предприятия, где удаляются водяной пар и неуглеводородные соединения, а ШФЛУ отделяется от влажного газа и продается отдельно. Некоторое количество этана часто остается в обработанном природном газе. Отделенный ШФЛУ называется сжиженными газами завода по производству природного газа (NGPL), а переработанный природный газ называется сухим , потребительским или трубопроводным качеством природным газом.Часть устьевого природного газа достаточно сухая и без обработки удовлетворяет стандартам трубопроводной транспортировки. Химические вещества, называемые одорантами, добавляются в природный газ, чтобы можно было обнаружить утечки в газопроводах. Сухой природный газ по трубопроводам направляется в подземные хранилища или в распределительные компании, а затем потребителям.

В местах, где нет трубопроводов природного газа для отвода попутного природного газа, добываемого из нефтяных скважин, природный газ может быть повторно закачан в нефтеносный пласт, либо его можно сбросить или сжечь (сжигать на факеле).Повторная закачка нерыночного природного газа может помочь поддерживать давление в нефтяных скважинах для увеличения добычи нефти.

Метан угольных пластов может быть извлечен из угольных месторождений до или во время добычи угля, и его можно добавлять в трубопроводы природного газа без какой-либо специальной обработки.

Большая часть природного газа, потребляемого в Соединенных Штатах, производится в Соединенных Штатах. Часть природного газа импортируется по трубопроводам из Канады и Мексики. Небольшое количество природного газа также импортируется в виде сжиженного природного газа.

Последнее обновление: 9 декабря 2020 г.

Центр данных по альтернативным видам топлива: основы природного газа

Подобно природному газу, полученному из ископаемого топлива, возобновляемый природный газ, который производится из разлагающихся органических материалов, должен быть сжат или сжижен для использования в качестве транспортного топлива.

Природный газ – это газообразная смесь углеводородов без запаха, состоящая преимущественно из метана (Ch5). На его долю приходится около 30% энергии, используемой в Соединенных Штатах.Около 40% топлива идет на производство электроэнергии, а оставшаяся часть распределяется между бытовым и коммерческим использованием, например, для отопления и приготовления пищи, и промышленным использованием. Хотя природный газ является проверенным и надежным альтернативным топливом, которое долгое время использовалось для двигателей, работающих на природном газе, только около двух десятых процента используется в качестве топлива для транспортных средств.

Подавляющее большинство природного газа в Соединенных Штатах считается ископаемым топливом, потому что он производится из источников, образовавшихся за миллионы лет под действием тепла и давления на органические материалы.В качестве альтернативы, возобновляемый природный газ (RNG), также известный как биометан, представляет собой автомобильное топливо трубопроводного качества, получаемое из органических материалов, таких как отходы свалок и животноводства, путем анаэробного сбраживания. ГСЧ квалифицируется как передовое биотопливо в соответствии со Стандартом по возобновляемым видам топлива.

Поскольку ГСЧ химически идентичен обычному природному газу, полученному из ископаемого топлива, он может использовать существующую систему распределения природного газа и должен быть сжат или сжижен для использования в транспортных средствах.

КПГ и СПГ как альтернативные виды топлива для транспорта

В настоящее время в транспортных средствах используются два вида природного газа: сжатый природный газ (КПГ) и сжиженный природный газ (СПГ).Оба они производятся внутри страны, имеют относительно низкую цену и коммерчески доступны. Считающиеся альтернативными видами топлива в соответствии с Законом об энергетической политике 1992 года, КПГ и СПГ продаются в единицах эквивалента бензина или дизельного топлива в галлонах (GGE или DGE) в зависимости от содержания энергии в галлоне бензина или дизельного топлива.

Сжатый природный газ

CNG производится путем сжатия природного газа до менее 1% его объема при стандартном атмосферном давлении. Чтобы обеспечить достаточный запас хода, КПГ хранится на борту транспортного средства в сжатом газообразном состоянии под давлением до 3600 фунтов на квадратный дюйм.

CNG используется в легких, средних и тяжелых условиях. Автомобиль, работающий на СПГ, имеет примерно такую ​​же экономию топлива, как и обычный бензиновый автомобиль на основе GGE. Один ГПЭ равен примерно 5,66 фунтам СПГ.

Сжиженный природный газ

СПГ – это природный газ в жидкой форме. СПГ получают путем очистки природного газа и его переохлаждения до -260 ° F, чтобы превратить его в жидкость. Во время процесса, известного как сжижение, природный газ охлаждается ниже точки кипения, удаляя большинство посторонних соединений, содержащихся в топливе.Остающийся природный газ – это в основном метан с небольшим количеством других углеводородов.

Из-за относительно высокой стоимости производства СПГ, а также из-за необходимости хранить его в дорогих криогенных резервуарах, широкое использование топлива в коммерческих целях было ограничено. СПГ должен храниться при низких температурах и храниться в двустенных емкостях высокого давления с вакуумной изоляцией. СПГ подходит для грузовиков, которым требуются более длинные пробеги, потому что жидкость плотнее газа и, следовательно, больше энергии может храниться в объеме.СПГ обычно используется в транспортных средствах средней и большой грузоподъемности. Один ГПЭ равен примерно 1,5 галлонам СПГ.

Чтобы найти топливо, см. «Расположение заправочных станций природного газа».

Центр обработки данных по альтернативным видам топлива

: Основы пропана

Также известный как сжиженный нефтяной газ (LPG) или пропановый автогаз, пропан представляет собой экологически чистое альтернативное топливо, которое десятилетиями использовалось для двигателей легких, средних и тяжелых пропановых транспортных средств.

Пропан представляет собой трехуглеродный газообразный алкан (C ₃ H ₈ ).Он хранится под давлением внутри резервуара в виде бесцветной жидкости без запаха. Когда давление сбрасывается, жидкий пропан испаряется и превращается в газ, который используется при сгорании. Для обнаружения утечек добавляется одорант, этилмеркаптан. (См. Свойства топлива.)

Пропан имеет высокое октановое число, что делает его отличным выбором для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием. В случае разлива или выброса из транспортного средства он не представляет угрозы для почвы, поверхностных или грунтовых вод. Пропан производится как побочный продукт переработки природного газа и переработки сырой нефти.На его долю приходится около 2% энергии, используемой в Соединенных Штатах. Из них менее 3% используется для транспортировки. Его основные области применения включают домашнее отопление и водяное отопление, приготовление и охлаждение пищевых продуктов, сушку одежды, а также питание сельскохозяйственного и промышленного оборудования. В химической промышленности пропан также используется в качестве сырья для производства пластмасс и других соединений.

Пропан в качестве альтернативного топлива

Интерес к пропану как альтернативному транспортному топливу обусловлен его доступностью на внутреннем рынке, высокой плотностью энергии, качествами экологически чистого горения и относительно низкой стоимостью.Это третье по распространенности транспортное топливо в мире после бензина и дизельного топлива и считается альтернативным топливом в соответствии с Законом об энергетической политике 1992 года.

Пропан, используемый в транспортных средствах, определяется как пропан HD-5 и представляет собой смесь пропана с меньшими количествами других газов. Согласно спецификации HD-5 Ассоциации переработчиков газа для пропана, он должен состоять не менее чем из 90% пропана, не более чем на 5% пропилена и 5% других газов, в основном бутана и бутилена. (См. Свойства топлива.)

В соответствии с кодом 58 Национальной ассоциации противопожарной защиты для заправки транспортных средств, с 1 января 2020 года на всех новых транспортных средствах необходимо устанавливать быстроразъемный соединитель топливораздаточной колонки «Тип K15». использование средств индивидуальной защиты, таких как перчатки и маска для лица (которые требуются для разъемов старого типа).

Пропан хранится на борту транспортного средства в резервуаре с давлением около 150 фунтов на квадратный дюйм, что примерно вдвое превышает давление накачанной шины грузового автомобиля.Под этим давлением пропан становится жидкостью с плотностью энергии в 270 раз больше, чем его газообразная форма. Пропан имеет более высокое октановое число, чем бензин, поэтому его можно использовать с более высокими степенями сжатия двигателя и он более устойчив к детонации двигателя. Однако у него более низкий рейтинг британских тепловых единиц, чем у бензина, поэтому требуется больше топлива по объему, чтобы проехать такое же расстояние.

Чтобы найти топливо, см. Расположение заправочных станций пропана. Для получения информации о розничных ценах на топливо см. Отчет о ценах на альтернативное топливо.

Газообразное топливо

Газообразное топливо Газообразное топливо можно разделить на четыре класса: природный газ, генераторный газ, водяной газ и угольный газ. Природный газ уже образовался в земле и добывается путем бурения трубчатых скважин, подобных нефтяным скважинам. Его основные компоненты, производящие тепло, – это метан (Ch5) и водород. Это самое дешевое и эффективное из всех видов топлива при правильном сжигании; но для его горения требуется большое количество воздуха, и необходимо использовать специальные горелки. Генераторный газ получают путем нагнетания воздуха через слой раскаленного угля или кокса в специально сконструированных печах. Его основным тепловым компонентом является окись углерода (CO), которого он содержит от 28 до 30 процентов. Но он также содержит около 63 процентов азота из воздуха и немного углекислого газа, которые очень сильно разбавляют газ и значительно снижают его теплотворную способность. Он широко используется в качестве топлива из-за его дешевизны, чистоты и регулярности получаемой температуры. При преобразовании углерода в окись углерода высвобождается около одной трети теплотворной способности углерода, таким образом нагревая газ очень горячим. Если его сразу ввести через короткие дымоходы в камеру сгорания и сжигать на воздухе, получается намного более высокая температура, чем если бы ему давали остыть перед сжиганием. В современных газогенераторах этой потери тепла в значительной степени избегают путем введения пара в раскаленный уголь вместе с воздухом; пар диссоциирует на водород и кислород, и последний газ соединяется с углеродом, образуя больше моноксида углерода.Эти газы, смешиваясь с генераторным газом, увеличивают его теплотворную способность. В газогенераторе Siemens * (рис.17) уголь вводится в точке (E), падает на решетку ступени (B, B) и нагревается воздухом, поступающим через отверстия, в то время как пар нагревается. впрыскивается из трубы (C), а образовавшийся газ выходит через (A, A). Пепел падает через решетку (G) в яму, которая держится закрытой , кроме случаев очистки. Более современный производитель (Taylor’s) показан на рис.18. Уголь покоится на слое золы (A, A), и воздух пропускается через нагнетательную трубу (F), доводя топливо до накала. Образующийся газ выходит через трубу (E). Решетка (G) приводится во вращение рукояткой в ​​точке (B), и зола падает за край решетки в точке (H). Ложе из пепла все время держится на вращающемся дне на глубине около 3 футов. Пар из трубы (D) вводится вместе с воздухом через нагнетательную трубу, которая снабжена кожухом для рассеивания их через топливо.На всех газовых установках используется регенеративная система отопления. Рекуперативная печь Сименс является разновидностью этого типа нагрева. Эта печь представлена ​​в простейшем виде на рис. 19. Нагреваемый материал помещается на под печи (A). Есть четыре прохода, B, C, D и E, заполненные неплотно сложенным огнеупорным кирпичом размером штук, называемым «шахматная работа». По пути к дымоходу горячие газы из топки проходят и нагревают две насадки, например (B) и (C).«Когда они достаточно нагреваются, поток топочных газов превращается в (D) и (E), через которые они проходят в дымоход. Затем топливный газ проходит через горячий канал (B) в топку (A), где он смешивает , , с воздухом, который был нагрет, проходя через (C). Таким образом, температура (A) намного выше, чем если бы воздух и газ поступали в (A) холодными. Пока (B) и (C) охлаждаются таким образом, (D) и (E) нагреваются печными газами, и через некоторое время заслонки поворачиваются, и газ проходит через (E), и воздух через (D), в то время как продукты сгорания проходят через (B) и (C) в дымоход.Следовательно, процесс является чередующимся: насадка работает с одной стороны, нагреваясь, в то время как с другой стороны отдают свое тепло газу и воздуху соответственно. Поскольку промежутки между кирпичами насадки часто забиваются золой и копотью, дымовые газы иногда проходят через дымоходы, содержащие узкие трубы, через которые газ и воздух проходят в топку, в направлении, противоположном направлению, принимаемому дымоходом. пожарные газы. Отходящие газы доменных печей содержат более 30 процентов окиси углерода и около 63 процентов азота.Эти газы в основном используются вблизи печей для отопления. Водяной газ иногда используетсяe1 в качестве топлива, но чаще как компонент осветительного газа. Он производится путем обдува раскаленным антрацитовым углем или коксом паром и представляет собой смесь примерно 45 процентов окиси углерода и водорода с небольшими количествами азота, кислорода и углекислого газа. : Для достижения наилучших результатов температура не должна опускаться ниже 1000 ° C; выше этой точки реакция: Но при более низких температурах имеет место следующее: дым или сажа.Его теплотворная способность составляет около 3000 C. на кубический метр. Из одного килограмма кокса образуется около 1,13 кубометра водяного газа, но антрацит дает лучший выход. Топливо раскаливается воздушным потоком, и во время этой части процесса тепло обычно расходуется. Когда он раскален добела, перекрывают воздух и включают пар; происходит разложение в соответствии с первой реакцией, описанной выше. Как только температура опускается ниже 1000 ° C, подача пара прекращается и включается подача воздуха, пока уголь снова не станет раскаленным добела.Таким образом осуществляется попеременная продувка воздухом и паром. Генераторный газ, производимый воздушным ударом, иногда сохраняется и используется, но при производстве осветительного газа он тратится впустую. Для освещения газа этот водяной газ «обогащается» нафтой. Угольный газ получают путем перегонки битуминозного угля в ретортах. Он содержит водород и болотный газ в больших количествах – около 40 процентов каждого, – помимо небольших количеств окиси углерода, двуокиси углерода, азота, кислорода и углеводородов серий Cnh3n и Cnh3n-2, которые придают световые свойства.Он имеет ограниченное применение в бытовых печах и в качестве источника энергии в газовых двигателях. Средний состав различных топливных газов показан в следующей таблице *: – При сгорании. при 20-процентном избытке воздуха и при условии, что выходящие газы имеют температуру 500 ° F, 1000 кубических футов газа испарит следующее количество фунтов воды при температуре от 60 ° F до 212 ° F: –

Органическая химия для промышленности Неорганическая химия для промышленности

.