Тепловозы на природном газе
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
ДИПЛОМ
Тепловозы на природном газе
Введение
Железнодорожный транспорт на тягу поездов расходует более 5 млн. тонн дизельного топлива, которое поставляется с постоянно возрастающим напряжением, вызванным увеличивающимся дефицитом нефтепродуктов. В Российской Федерации объем нефтедобычи в 1994 г. сократился по сравнению с 1989 г. более чем на 45%. Прогнозируется дальнейшее снижение объемов добычи и производства нефтепродуктов.
Значительное снижение расхода дизельного топлива может быть достигнуто только путем его замещения газомоторным топливом (до 70 - 80% на магистральных и до 50% на маневровых газодизельных локомотивах). Общее возможное замещение дизельного топлива на газомоторное на железных дорогах России может составить до 1,5 - 2,0 млн. т.
Развитие отечественного тепловозостроения, начиная с его становления, связано с применением газового топлива в качестве моторного. Уже в середине 1930-х гг. было организовано серийное производство мотовозов с газогенераторными установками для питания двигателей внутреннего сгорания. В 1950-х гг. были созданы и эксплуатировались 15 тепловозов серии ТЭ1 и один ТЭ4 мощностью 1400 кВт, работавших на газогенераторном газе.
В настоящее время использование природного газа в качестве моторного топлива на различных видах транспорта является составной частью энергетической стратегии России.
Создание и внедрение на сети железных дорог газотепловозов обеспечит снижение загрязнений окружающей среды, особенно при работе маневрового парка тепловозов в районе городов, а также замещение дефицитного дизельного топлива природным газом.
Энергетические и физические показатели газового (метанового) топлива, используемого в качестве моторного, обеспечивают ряд термодинамических и экологических преимуществ по сравнению с нефтяным.
По отечественным и зарубежным данным при эксплуатации двигателей на природном газе выбросы токсичных веществ уменьшаются по углеводородным составляющим и окислам азота в 1,5 - 2,0 раза. При переходе на газодизельный процесс значительно снижается дымность, повышается экономичность газодизельных двигателей (на 2-5%), увеличивается ресурс, межремонтный пробег и срок службы моторного масла (на 20-40%).
Однако для внедрения газа на железнодорожном транспорте параллельно решается ряд проблем. Для хранения на тепловозе достаточного запаса газового топлива необходимо дополнительно разместить газобаллонные или криогенные резервуары.
При газификации требуется реконструкция локомотивных депо и полигона эксплуатации, строительство станций сжижения и компримирования природного газа.
Все эти разработки включают принципиально новые для железно-дорожного транспорта технологии, нетрадиционные технические и научные решения.
В дипломном проекте приводится сравнение газовых моторных топлив с нефтяными топливами из которых вытекает целесообразность использования природного газа.
В связи с этим разработан проект газобаллонного тендера для магистрального локомотива с четырёхтактным дизелем, основанный на использовании облегчённых металлокомпозиционных баллонов.
В заключительном разделе проведена технико-экономическая оценка эффективности внедрения газотепловозов, рассчитан срок их окупаемости.
1.Применение природного газа на транспорте
1.1 Причины перехода на природный газ
газодизель топливо генератор магистральный
Современная жизнь невозможна без использования двигателей внутреннего сгорания. Человек использует такие двигатели в профессиональной деятельности и быту. К сожалению, они несут с собой не только благо. Выхлопы двигателей 700 млн. автомобилей, десятков тысяч судов, самолетов, тепловозов и всевозможных стационарных установок дают 40% глобального загрязнения атмосферы вредными веществами.
В России в 1998 году выбросы загрязняющих веществ в атмосферу всеми транспортными средствами составили 13,2 млн. тонн, в том числе железнодорожным транспортом около 871 тыс. т. [1]. По оценке экологов, основная масса (80%) вредных веществ выбрасывается автотранспортом. Более чем в 180 городах уровни загрязнения атмосферного воздуха (от всех источников) превышают предельно допустимые концентрации (ПДК). В последние годы максимальные разовые концентрации превышали 10 ПДК в 66 городах. В 89 городах уровень загрязнения воздуха характеризуется как высокий и очень высокий (табл. 1.1.). Количество некоторых вредных веществ в составе выбросов поддается регулировке и может быть сведено к минимуму за счет совершенствования конструкции двигателей, внедрения систем нейтрализации.
Таблица 1.1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в России в 1998 г., тыс. тонн
Вид транспортаСОCnHmNOxСSO2РЬВсегоАвтомобильный81751229158046215,13,111824,2Внутренний водный141038414<180Морской13933334<192Воздушный671754<114<1152Железнодорожный18554604523<1871Дорожные машины147,123,858,52,26,90,03238,5
В то же время угарный газ (CO) является неотъемлемой частью продуктов сгорания, и бороться с ним возможно только путем повышения качества моторного топлива.
Компоненты отработавших газов двигателей внутреннего сгорания приводят к возникновению таких негативных явлений как смог, кислотные дожди, парниковый эффект. Отрицательное воздействие этих явлений на окружающую среду имеет различный географический размах: локальный - при возникновени?/p>