Gasformigt brændstof: beskrivelse, egenskaber, produktionsmetoder, anvendelse

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-02 13:52

Gasbrændstof har været kendt siden midten af det 19. århundrede. Det var dengang, at den berømte ingeniør Lenoir byggede sin første gasforbrændingsmotor. Dette apparat var primitivt og fungerede uden forkomprimering af forbrændingskammeret. Moderne motorer er ingen match til det. I dag er brugen af gasformige brændstoffer ikke begrænset til biler. Denne miljøvenlige, billige og overkommelige type brændstof erobrer aktivt flere og flere nye nicher og bruges aktivt i alle sektorer af den nationale økonomi. Denne artikel giver en beskrivelse, egenskaber af brændstoffet. Generelt beskriver den, hvordan de produceres og bruges.

Generelle oplysninger

Et gasformigt brændstof er et stof, der er meget brandfarligt. Denne kvalitet og nyttige ejendom bruges i forskellige grene af videnskab ogteknologi. For eksempel bruger befolkningen og industrien i stigende grad gaskedler. I dette brændstof kan oxider (dioxider) af kulstof, kuldioxiddampe samt elementer som nitrogen, brint, oxygen og andre urenheder være til stede i forskellige mængder. Moderne enheder, der opererer på gasformigt brændstof, er meget følsomme over for den kemiske sammensætning af arbejdsgassen. Hvis det ikke opfylder standarderne anbefalet af producenten, vil udstyret højst sandsynligt fejle, og dyre reparationer vil være påkrævet.

Alle stoffer, der udgør gasser, kan opdeles i brændbart og ikke-brændbart. De første, udover metan, er ethan, propan og butan. Eksplosive og dermed brændbare er kulilte og brint. Brint er især farligt. Det er af denne grund, at det ikke anbefales at opbevare det i gasflasker. Den bedste løsning er at købe en brintgenerator. Denne enhed udvinder brint fra destilleret vand efter behov. Dermed er truslen om detonation af en stor mængde gas elimineret.

Staten er et monopol i engroshandel med flydende og gasformige brændstoffer. Dette indikerer den strategiske betydning af denne type råmateriale.

Klassificering af brændstof efter oprindelse

Ligesom flydende kan gasformigt brændstof udvindes som et mineral eller kan produceres under kunstige forhold. I det første tilfælde kaldes sådant brændstof naturligt, og i det andet -kunstig.

Specialister har registreret forskelle i sammensætningen af flydende og gasformige brændstoffer udvundet fra forskellige regioner. På grund af forskelle i kemisk sammensætning er der også små forskelle i mængden af frigivet varme ved forbrænding. Naturgasformigt brændstof er næsten fuldstændigt (95-99%, afhængig af feltet) består af den såkaldte metan (kemisk formel - CH_{4). Dette brændstof kaldes naturgas. Og dette er den billigste energikilde i dag. Det er af denne grund, at denne type energiressourcer bruges aktivt i alle sektorer af den nationale økonomi. Imidlertid overskygges alle fordelene af det lave sikkerhedsniveau for enheder, der opererer på gasformige brændstoffer. Foruroligende nyheder dukker jævnligt op i medierne om ulykker og menneskelige ofre som følge af overtrædelser af reglerne for drift af gasinstallationer.}

Kunstige gasformige brændstoffer omfatter stoffer opnået ved forarbejdning af faste eller flydende brændstoffer. Dens mest almindelige og populære typer er kokskrakningsgasser. Belysning, vand og blandede brændstoffer kan også indgå i denne gruppe. Afhængigt af den kemiske sammensætning af en bestemt gas varierer niveauet af varme, der frigives under forbrændingen over et bredt område. Sådanne stoffer er meget eksplosive. Af denne grund anbefales det at blande dem med naturgas før forbrænding. Denne foranst altning øger driftssikkerheden af enheder, der arbejder på gasformigt brændstof, med en størrelsesorden. Disse manipulationer udføres på specialudstyrede baser. Så sådangas leveres til slutbrugeren i flasker eller andet. Men på trods af at en sådan blanding er mindre farlig, skal den stadig håndteres med ekstrem forsigtighed i overensstemmelse med alle regler og forskrifter for arbejde med trykbeholdere og sikkerhedsforskrifter. Og dette er ikke den eneste fare. Dette stof er giftigt, og indånding kan forårsage alvorlige konsekvenser og endda død.

Brændstofklassificering efter formål

Brændstof i gasform bruges både i termiske installationer og i forbrændingsmotorer. Derfor kan det på dette grundlag opdeles i motorbrændstof og kedelbrændstof.

Naturgas bruges traditionelt som kedel- og ovnbrændstof. I sjældne tilfælde bruges kunstigt brændstof. Den samme type brændstof, med kun nogle tilsætningsstoffer, bruges også til at tanke biler.

Beskrivelse af naturgas

Det er svært at overvurdere betydningen af dette mineral for økonomien i vores stat og den økonomiske udvikling i verden som helhed. Mange biler, kedler til gasformigt brændstof, kraftværker og kraftvarmeværker bruger det. Baseret på de forventede priser for blåt brændstof (som naturgas nogle gange kaldes), udarbejdes statsbudgetter.

Mere end 90 % af denne gas består af methanmolekyler (CH_{4). Ud over metan indeholder naturgas også butan med propan, nitrogen, kuldioxid, vanddamp og andre urenheder (de anses for at være skadelige). PÅI små mængder indeholder naturgas også inerte gasser (helium og andre). Det menes, at sidstnævnte har en gavnlig effekt på maskiner, enheder og mekanismer, der fungerer på gas, og forbedrer også fysikken i brændstofforbrændingsprocesser. Brændstofs egnethed til brug, dets kvalitet bedømmes ud fra procentdelen af kulbrintekomponenter.}

Naturgas er ikke kun et værdifuldt brændstof, men også et råmateriale til en række industrier. Så fra den metan, den indeholder, producerer store kemiske anlæg brint. For at denne reaktion kan finde sted, skal den oxideres. Ud over brint fremstilles acetylen af det. Baseret på disse stoffer produceres alle former for aldehyder, methylalkohol (et meget giftigt og farligt stof), ammoniak, acetone, eddikesyre og så videre. Faktum er dog stadig, at naturgas hovedanvendelsesområde er forbrænding af gasformigt brændstof med henblik på forskellige drivmekanismer (bilmotorer) og kedelanordninger.

Gassens grundlæggende egenskaber

Alle gasser (ikke kun brændstof) er forenet af et relativt lille densitetsindeks. For den betragtede naturgas og dens kunstige analoger holdes dens værdi i området 0,8 kg pr. kubikmeter. Densiteten af flydende gasformigt brændstof er lidt højere og er cirka 2,3 kg pr. kubikmeter.

Gasser er for det meste giftige stoffer. Toksiciteten stiger i takt med, at indholdet af kuloxider stiger ogsvovlforbindelser med brint i gas. Med et indhold på én eller flere procent af de beskrevne skadelige gasser i atmosfæren vil en person indånde en dødelig dosis af et giftigt stof på tre minutter.

De pågældende gasser er eksplosive. Desuden øges risikoen for detonation med en stigning i procentdelen af kulilte og brint. Et interessant træk: når indholdet af disse stoffer er mere end 74 %, er sandsynligheden for gasdetonation næsten nul.

Nøglebrændstofkarakteristika

I en sammenlignende analyse af en bestemt type brændstof arbejder eksperter med følgende begreber: brændstoffugtighed, svovlindhold, aske (rest), brændværdi og varmeeffekt.

Opvarmningskapacitet henviser til den temperatur, der er tilstrækkelig til forbrændingsprocessen med et minimum af iltindhold. Samtidig opvarmes hverken luft eller brændbar blanding yderligere.

Den faste rest fra forbrændingsfeltet kaldes aske. Hun kan ikke længere brænde. Slagge er den samme aske, kun efter smeltning. Dannelsen af dette stof påvirker driften af hele systemet negativt, tilstopper brændstofudstyret. Derfor er denne indikator vigtig at tage i betragtning under designarbejdet.

En vigtig indikator er fugt. Det påvirker brændstoffets egenskaber negativt. Dens tilstedeværelse forårsager en stigning i udstødningsvolumen, et fald i installationens effektivitet.

Forbrændingsprodukter af svovl og dets forbindelser forårsager og aktiverer korrosionsprocesser på overfladerståldele til motorer og udstødningssystemer. Derudover har de en negativ indvirkning på miljøet og menneskers sundhed. Derfor er denne indikator også meget vigtig at overveje.

Brændeværdien er en meget vigtig egenskab. Det tages i betragtning ved beregning og design af udstyr og giver dig mulighed for at bestemme brændstofforbruget. Denne værdi bestemmes eksperimentelt. Til disse formål bruges et specielt kalorimeter. En kendt mængde (masse) brændstof forbrændes, og ændringen i kalorimeterets vandtemperatur registreres. Så er det nok at erstatte den opnåede information i formlen og beregne forbrændingsvarmen.

Associated gas

Hvis naturgas udvindes fra boringer, er tilhørende gas et biprodukt af olieproduktion. Indholdet af metan i sådan gas er noget mindre end i traditionel naturgas. Men forbrænding af gasformige brændstoffer producerer sammenlignelig varme.

Biproduktgas (associeret) produceres også af metallurgiske anlæg. På disse virksomheder udledes brændsel i ovne. Det er de såkaldte koksovns- og højovnsgasser. Som regel brændes disse gasser på stedet (tilføres til en ovn eller kedelstation). Et lignende biprodukt produceres i dybe miner, hvilket ofte fører til katastrofer.

Gasproduktion ved tør destillation

Kunstig gas opnås ved yderligere behandling af fast (flydende) brændstof. På denne måde kan der opnås såkaldt producentgas og tør destillationsgas.

Når den er tørdestillationsbrændstof nedbrydes under påvirkning af høje temperaturer. I dette tilfælde er det nødvendigt at udelukke adgangen til et oxidationsmiddel (luft). Efter en række trin nedbrydes det originale brændstof til sin egen gas, tjæreforbindelser og koks. Den nøjagtige sammensætning af de dannede produkter afhænger af brændstoffets oprindelige sammensætning og betingelserne for processen (primært af temperaturen).

Destillationsprocessen, som finder sted ved høje temperaturer (i området 1000 - 1100 grader Celsius), kaldes forkoksning. Nedbrydningsprodukterne er i dette tilfælde selve gassen (koks) og koks. Densiteten og forbrændingsvarmen af den resulterende gas er relativt lav (henholdsvis 0,5 kg pr. kubikmeter og 16.000 kilojoule pr. kubikmeter). Et ton kul under denne behandling omdannes til 350 kubikmeter gas. Denne indikator kan variere og afhænger af betingelserne for processen og af den kemiske sammensætning og oprindelse af råmaterialet (kul).

Der er også tør destillation ved lav temperatur. Det består i at behandle fast brændsel med temperaturer i området omkring 500 grader Celsius. Med denne metode dannes den mindste mængde gas (ikke mere end 30 kubikmeter pr. ton råmaterialer). Hovedproduktet i dette tilfælde er harpiks, som yderligere bruges i produktionen af motorolier og brændstoffer.

Få gas gennem forgasning af fast brændsel

En af de almindelige metoder til at opnå gasformigt brændstof er den såkaldte forgasning. Det består i kemisk-termisk behandling af fast brændsel (den kombinerede effekt af høje temperaturerog kemisk behandling). Kulstofatomerne indeholdt i fast brændsel interagerer og reagerer med vand og damp og danner en gas (brændstof). Under forgasningsprocessen forekommer også tør destillation. En gasgenerator er en anordning til forgasning af fast brændsel (primært kul). Denne enhed producerer følgende stoffer: metan, brint og kulilte. Udover støjgasser produceres der også ikke-brændbare stoffer (kuldioxid, ilt med nitrogen og vanddamp).

Design af gasgeneratorer - et stort udvalg. Skemaet og listen over knudepunkter afhænger primært af typen af råmateriale. Generelt er det en cylinder med metalvægge. Den har åbninger til ventilation (luftindtag) og til udgang af den genererede gas. Lufttilførsel er tvunget ved hjælp af kraftige blæsere. Designet skal give en luge til operatøren. Brændstof læsses gennem taget. Udadtil ligner denne enhed således smerteligt den velkendte "potbelly komfur". Der er dog én forskel - fraværet af en skorsten.

Gasgeneratoren er blot grundlaget for hele installationen, kernen, så at sige. Hvis du ser på diagrammerne for sådant udstyr, bliver det klart, at alle andre komponenter og enheder er designet til at bringe gassen til en normal tilstand (rengøring, afkøling og så videre).

Fordele ved at bruge og bruge gas

Sammensætningen af gasformigt brændstof gør, at det effektivt kan bruges som et alternativ til traditionel benzin, brændselsolie ogdiesel. Oliereserverne er opbrugt. Ifølge eksperter vil det holde i flere årtier. Der er meget flere gasreserver. Således vil den aktive introduktion og brug af gasudstyr i alle sektorer af den nationale økonomi, hvis ikke løse, så i det mindste udskyde det akutte problem med mangel på kulbrinteråstoffer.

Den anden og meget vigtige fordel er den relative renhed af gasforbrændingsprodukter sammenlignet med benzinmotorudstødninger. Med andre ord er maskiner og mekanismer, der opererer på gasformige brændstoffer, mere miljøvenlige og forurener ikke miljøet så meget. I storbyområder og store byer er dette problem særligt akut. Derfor stræber myndighederne efter at overføre hele flåden af offentlig bytransport til nye miljøstandarder.

Den tredje fordel er muligheden for at justere motoren til personlige behov og præferencer ved at justere blandingens sammensætning. I fremtiden vil dette give dig mulighed for ikke at betale for meget ekstra penge.

Den fjerde fordel er at øge motorens levetid og øge tiden mellem fuldstændige motorolieskift. Når alt kommer til alt, fjerner gas, i modsætning til olieprodukter, ikke fedt (olie) fra overfladerne på mekanismens (motorens) gnidende dele.

Femte - gasblandingen har en meget større detonationsevne sammenlignet med traditionelt brændstof. Dette giver dig mulighed for betydeligt at øge ydelsen af køretøjets motor.

Sjette - i modsætning til faste og flydende brændstoffer skal gasformige brændstoffer ikke opvarmes før indsprøjtning. Det er positivtpåvirker både pålideligheden af hele systemet og alle ydeevneindikatorer uden undtagelse.

Syvende fordel: med brugen af gasindsprøjtning i cylinderne bliver mere ensartet. Således øges glatheden af forløbet og driften af drivmekanismerne, slid på stærkt belastede dele falder.

Desværre er det ikke altid, at alle de beskrevne fordele opnås. Oftest konverterer køretøjsejere benzinmotorer til gasbrændstof for at spare penge på forskellen i brændstofomkostninger. Motoren var dog designet til benzin eller diesel. Derfor det ikke særlig velkoordinerede arbejde af alle dele. Ingeniører har beregnet, at når en bil skiftes fra benzin til gas, mister motoren omkring 20 procent af sin effekt. For at kompensere for tabet øger mange ejere kompressionsforholdet i forbrændingskammerrummet. Dette reducerer motorens levetid betydeligt. En anden foranst altning er installationen af et turboladesystem. Men denne begivenhed bliver nødt til at investere mange penge. Driften af en motor eller kedelhus på flydende og gasformige brændstoffer demonstrerer helt forskellige præstationsindikatorer. Desuden er fordelen langt fra at være på siden af fast brændsel.