Тепловозы на природном газе
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
одного газа существенно зависит от месторождения, где он добыт, но всегда основную его часть составляет метан, не менее 85% по объему. Именно по этому показателю газ и относят к природному, независимо от способов получения. Газ с таким содержанием метана можно добывать и на нефтяных месторождениях, однако его и в этом случае считают природным, а не нефтяным. Другими компонентами природного газа, как правило, оказываются легкие углеводороды метанового ряда: этан, пропан, нормальный бутан и изобутан, пентаны. Часто в природном газе встречаются инертные компоненты: азот, углекислый газ, реже содержатся водород, оксид углерода, кислород. Общее содержание добавок к метану не превышает 15%.
Нефтяной газ в основной массе добывают в качестве попутного на нефтяных месторождениях или получают при переработке нефти, также в виде технологического спутника. При этом основными составляющими нефтяного газа оказываются пропан и нормальный бутан. Причем примеси изобутана, как правило, не превышают 20% от содержания нормального бутана. Соотношение между пропаном и бутаном и в добываемом нефтяном газе, и в получаемом при переработке нефти колеблется в широких пределах - от почти чистого пропана до почти чистого бутана. Однако, в общей массе газа преобладает бутан. Следует также учитывать, что пропан является более ценным химическим сырьем, чем бутан. Нефтяной газ может также содержать и другие углеводороды, в том числе и непредельные (пропилен, бутилен).
Различие соотношения главных компонентов нефтяного газа в исходном сырье (попутном газе при добыче и переработке нефти), а также относительная простота разделения сырья на фракции создают условия для производства специального моторного топлива с контролируемым в определенных пределах составом. Это обстоятельство является важным отличием нефтяного газа от природного. Природный газ в пределах применяемых на практике технологий не допускает контроля состава, что накладывает определенные особенности на условия его использования.
Биогаз - является продуктом анаэробного сбраживания органических остатков, в качестве которых используют отходы, главным образом, сельскохозяйственного производства. Состав получаемого биогаза во многом зависит от характера процесса сбраживания, однако горючей частью биогаза всегда является метан (по этой причине биогаз иногда называют биометаном). В этом биогаз близок к природному газу. Содержание метана в биогазе существенно ниже, чем в природном газе, и колеблется от 30 до 70%. Главное же отличие биогаза от природного состоит в том, что он содержит весьма значительную долю инертных составляющих: от 30 до 70%. Обычно инертная часть состоит из углекислого газа, что определяет относительно низкую теплоту сгорания этого вида топливного газа, которая не превышает 23000 кДж/м3, в то время как теплота сгорания природного газа в среднем составляет 34500 кДж/м3 [2].
Близок по свойствам к биогазу так называемый шахтный газ. Его получают как бы в качестве побочного продукта, откачивая с целью создания в шахтах безопасных условий работы через специальные скважины, пробуренные в угольные пласты поблизости от ведущихся разработок. Метан удаляют из пласта, чтобы препятствовать его попаданию в горные выработки. При таком процессе попадание в метан воздуха становится почти неизбежным. Практика показала, что содержание метана в шахтном газе может меняться от 20 до 95%. Бывают, однако, случаи и меньшего содержания метана, когда состав шахтного газа не выходит за пределы воспламенения, т.е. сам шахтный газ оказывается воспламеняемой смесью. Это требует соблюдения особых правил конструирования топливной аппаратуры, но не влияет на его сгорание в двигателе.
Ранее уже было отмечено, что водород рассматривается как топливо, изначально обеспечивающее высокую экологическую чистоту при сгорании. Главным его достоинством является отсутствие углерода, продуктами сгорания которого становятся угарный газ (оксид углерода) и углекислый газ (диоксид углерода). Первый из них представляет собой крайне ядовитое вещество. Поэтому для нейтрализации этого газа путем дожигания созданы и применяются на практике различные технологии, которые позволяют в значительной степени устранить опасность загрязнения атмосферного воздуха этим ядом. В то же время углекислый газ, постоянно присутствующий в атмосфере и потому не являющийся сильным ядом, оказывается неустранимым следствием сгорания углеродосодержащих топлив. Однако перспектива увеличения энергетического насыщения транспорта содержит опасность такого увеличения общей концентрации этого вещества в атмосфере, которое может привести к смещению теплового равновесия с трудно предсказуемыми последствиями. Углекислый газ, в отличие от азота и кислорода, поглощает инфракрасное излучение земной поверхности, превращая, таким образом, атмосферу Земли в ловушку солнечного излучения: видимая часть солнечного спектра (примерно 80% всей энергии излучения) свободно проходит через атмосферу, нагревает поверхность земли, которая в свою очередь излучает энергию, но уже в инфракрасной части спектра. Ни один из применяемых на практике нейтрализаторов не избавляет от выбросов углекислого газа. Более того, практически отсутствуют даже перспективные технологии, освобождающие от него продукты сгорания углеводородных топлив. Именно поэтому водородное топливо продолжает оставаться главенствующим вариантом экологически чистой технологии транспорта, несмотря на многие недостатк?/p>