Գազային վառելիք. նկարագրություն, բնութագրեր, արտադրության մեթոդներ, կիրառություն

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-02 13:56

Գազի վառելիքը հայտնի է 19-րդ դարի կեսերից։ Հենց այդ ժամանակ հայտնի ինժեներ Լենուարը կառուցեց իր առաջին գազային ներքին այրման շարժիչը։ Այս ապարատը պարզունակ էր և աշխատում էր առանց այրման պալատի նախնական սեղմման: Ժամանակակից շարժիչները դրան չեն համապատասխանում: Այսօր գազային վառելիքի օգտագործումը չի սահմանափակվում միայն մեքենաներով։ Էկոլոգիապես մաքուր, էժան և մատչելի վառելիքի այս տեսակը ակտիվորեն գրավում է ավելի ու ավելի նոր խորշեր և ակտիվորեն օգտագործվում է ազգային տնտեսության բոլոր ոլորտներում: Այս հոդվածում տրվում է վառելիքի նկարագրությունը, բնութագրերը: Ընդհանուր առմամբ, այն նկարագրում է, թե ինչպես են դրանք արտադրվում և օգտագործվում:

Ընդհանուր տեղեկություններ

Գազային վառելիքը խիստ դյուրավառ նյութ է: Այս որակյալ և օգտակար հատկությունը օգտագործվում է գիտության տարբեր ճյուղերում ևտեխնոլոգիա. Օրինակ, բնակչությունը և արդյունաբերությունը գնալով ավելի շատ են օգտագործում գազային վառելիքի կաթսաներ: Այս վառելիքում տարբեր քանակությամբ կարող են լինել ածխածնի օքսիդներ (երկօքսիդներ), ածխածնի երկօքսիդի գոլորշիներ, ինչպես նաև այնպիսի տարրեր, ինչպիսիք են ազոտը, ջրածինը, թթվածինը և այլ կեղտեր: Գազային վառելիքի վրա աշխատող ժամանակակից սարքերը շատ զգայուն են աշխատանքային գազի քիմիական կազմի նկատմամբ։ Եթե այն չի համապատասխանում արտադրողի կողմից առաջարկված չափանիշներին, ապա սարքավորումները, ամենայն հավանականությամբ, կխափանվեն և կպահանջվեն ծախսատար վերանորոգումներ:

Բոլոր նյութերը, որոնք կազմում են գազերը, կարելի է բաժանել այրվող և ոչ այրվող: Առաջինները, բացի մեթանից, են էթանը, պրոպանը և բութանը: Պայթուցիկ և, համապատասխանաբար, այրվող են ածխածնի օքսիդը և ջրածինը: Հատկապես վտանգավոր է ջրածինը։ Հենց այս պատճառով էլ խորհուրդ չի տրվում այն պահել գազաբալոններում։ Լավագույն լուծումը ջրածնի գեներատոր գնելն է: Այս սարքը թորած ջրից ջրածին է հանում ըստ անհրաժեշտության: Այսպիսով, վերացվում է մեծ ծավալի գազի պայթեցման վտանգը։

Պետությունը մենաշնորհ է հեղուկ և գազային վառելիքի մեծածախ առևտրում. Սա ցույց է տալիս այս տեսակի հումքի ռազմավարական նշանակությունը։

Վառելիքի դասակարգում ըստ ծագման

Ինչպես հեղուկ, գազային վառելիքը կարող է արդյունահանվել որպես հանքանյութ կամ կարող է արտադրվել արհեստական պայմաններում: Առաջին դեպքում նման վառելիքը կոչվում է բնական, իսկ երկրորդում՝արհեստական.

Մասնագետները տարբեր շրջաններից արդյունահանվող հեղուկ և գազային վառելիքի բաղադրության տարբերություններ են արձանագրել։ Քիմիական բաղադրության տարբերությունների պատճառով կան նաև աննշան տարբերություններ այրման ընթացքում արտանետվող ջերմության քանակի մեջ: Բնական գազային վառելիքը գրեթե ամբողջությամբ (95-99%, կախված դաշտից) բաղկացած է այսպես կոչված մեթանից (քիմիական բանաձև՝ CH_{4): Այս վառելիքը կոչվում է բնական գազ։ Եվ սա այսօր էներգիայի ամենաէժան աղբյուրն է։ Այդ իսկ պատճառով էներգառեսուրսների այս տեսակն ակտիվորեն օգտագործվում է ազգային տնտեսության բոլոր ոլորտներում։ Այնուամենայնիվ, բոլոր առավելությունները ստվերում են գազային վառելիքի վրա աշխատող սարքերի անվտանգության ցածր մակարդակը: Լրատվամիջոցներում պարբերաբար անհանգստացնող լուրեր են հայտնվում գազի կայանքների շահագործման կանոնների խախտման հետևանքով վթարների և մարդկային զոհերի մասին։}

Արհեստական գազային վառելիքները ներառում են նյութեր, որոնք ստացվում են պինդ կամ հեղուկ վառելիքի վերամշակումից։ Դրա ամենատարածված և հանրաճանաչ տեսակներն են կոքսի կոտրիչ գազերը: Լուսավորությունը, ջուրը և խառը վառելիքը նույնպես կարող են ներառվել այս խմբի մեջ: Կախված որոշակի գազի քիմիական բաղադրությունից, այրման ընթացքում արտանետվող ջերմության մակարդակը տարբերվում է լայն շրջանակում: Նման նյութերը բարձր պայթյունավտանգ են։ Այդ իսկ պատճառով խորհուրդ է տրվում այրվելուց առաջ դրանք խառնել բնական գազի հետ։ Այս միջոցը մեծության կարգով մեծացնում է գազային վառելիքի վրա աշխատող սարքերի շահագործման անվտանգությունը: Այս մանիպուլյացիաները կատարվում են հատուկ սարքավորված հիմքերի վրա։ Հետո այդպիսինգազը վերջնական օգտագործողին մատակարարվում է բալոններով կամ այլ կերպ: Բայց չնայած այն հանգամանքին, որ նման խառնուրդն ավելի քիչ վտանգավոր է, այն դեռ պետք է վարվի ծայրահեղ զգուշությամբ՝ պահպանելով ճնշման անոթների հետ աշխատելու բոլոր կանոններն ու կանոնակարգերը և անվտանգության կանոնակարգերը: Եվ սա միակ վտանգը չէ։ Այս նյութը թունավոր է, և ներշնչումը կարող է հանգեցնել լուրջ հետևանքների և նույնիսկ մահվան։

Վառելիքի դասակարգում ըստ նպատակի

Վառելիքը գազային տեսքով օգտագործվում է ինչպես ջերմային կայանքներում, այնպես էլ ներքին այրման շարժիչներում։ Համապատասխանաբար, այս հիման վրա այն կարելի է բաժանել շարժիչային վառելիքի և կաթսա-վառարանի վառելիքի։

Բնական գազը ավանդաբար օգտագործվում է որպես կաթսայի և վառարանի վառելիք: Հազվագյուտ դեպքերում օգտագործվում է արհեստական վառելիք: Նույն տեսակի վառելիքը՝ միայն որոշ հավելումներով, օգտագործվում է նաև մեքենաները լիցքավորելու համար։

Բնական գազի նկարագրություն

Դժվար է գերագնահատել այս հանքանյութի նշանակությունը մեր պետության տնտեսության և ամբողջ աշխարհի տնտեսական զարգացման համար։ Այն օգտագործում են շատ մեքենաներ, գազային վառելիքի կաթսաներ, էլեկտրակայաններ և համակցված ջերմաէլեկտրակայաններ: Կապույտ վառելիքի (այսպես երբեմն կոչվում է բնական գազ) կանխատեսվող գների հիման վրա կազմվում են պետական բյուջեները։

Այս գազի ավելի քան 90%-ը բաղկացած է մեթանի մոլեկուլներից (CH_{4): Բնական գազը մեթանից բացի պարունակում է նաև բութան՝ պրոպանով, ազոտով, ածխաթթու գազով, ջրային գոլորշիներով և այլ կեղտերով (դրանք համարվում են վնասակար)։ ATՓոքր քանակությամբ բնական գազը պարունակում է նաև իներտ գազեր (հելիում և այլն)։ Ենթադրվում է, որ վերջիններս բարենպաստ ազդեցություն ունեն գազի վրա աշխատող մեքենաների, սարքերի և մեխանիզմների վրա, ինչպես նաև բարելավում են վառելիքի այրման գործընթացների ֆիզիկան։ Վառելիքի օգտագործման համար պիտանիությունը, դրա որակը գնահատվում է ածխաջրածնային բաղադրիչների տոկոսով։}

Բնական գազը ոչ միայն արժեքավոր վառելիք է, այլև հումք մի շարք ճյուղերի համար։ Այսպիսով, իր պարունակած մեթանից խոշոր քիմիական գործարաններն արտադրում են ջրածին։ Որպեսզի այս ռեակցիան տեղի ունենա, այն պետք է օքսիդացված լինի: Բացի ջրածնից, դրանից արտադրվում է ացետիլեն։ Այդ նյութերի հիման վրա արտադրվում են բոլոր տեսակի ալդեհիդներ, մեթիլ սպիրտ (շատ թունավոր և վտանգավոր նյութ), ամոնիակ, ացետոն, քացախաթթու և այլն։ Այնուամենայնիվ, փաստը մնում է փաստ, որ բնական գազի կիրառման հիմնական ոլորտը գազային վառելիքի այրումն է տարբեր շարժիչ մեխանիզմների (ավտոմեքենաների շարժիչներ) և կաթսայատան սարքերի համար::

Գազերի հիմնական հատկությունները

Բոլոր գազերը (ոչ միայն վառելիքը) միավորված են համեմատաբար փոքր խտության ինդեքսով։ Դիտարկվող բնական գազի և դրա արհեստական անալոգների համար դրա արժեքը պահպանվում է 0,8 կգ/խմ-ի սահմաններում: Հեղուկ գազային վառելիքի խտությունը մի փոքր ավելի բարձր է և մոտավորապես 2,3 կիլոգրամ մեկ խորանարդ մետրի համար։

Գազերը հիմնականում թունավոր նյութեր են։ Թունավորությունը մեծանում է, քանի որ ավելանում է ածխածնի օքսիդների պարունակությունը ևծծմբի միացություններ ջրածնի հետ գազում: Մթնոլորտում նկարագրված վնասակար գազերի մեկ կամ ավելի տոկոսի պարունակությամբ մարդը երեք րոպեում ներշնչում է թունավոր նյութի մահացու չափաբաժինը։

Խնդիր գազերը պայթուցիկ են։ Ավելին, ածխածնի օքսիդի և ջրածնի տոկոսի ավելացման հետ մեկտեղ մեծանում է պայթյունի վտանգը։ Հետաքրքիր առանձնահատկություն. երբ այդ նյութերի պարունակությունը 74%-ից ավելի է, գազի պայթյունի հավանականությունը գրեթե զրոյական է։

Վառելիքի հիմնական բնութագրերը

Վառելիքի որոշակի տեսակի համեմատական վերլուծության ժամանակ փորձագետները գործում են հետևյալ հասկացություններով՝ վառելիքի խոնավություն, ծծմբի պարունակություն, մոխիր (մնացորդ), կալորիականություն և ջերմային հզորություն:

Ջեռուցման հզորությունը վերաբերում է թթվածնի նվազագույն պարունակությամբ այրման գործընթացի համար բավարար ջերմաստիճանին: Միևնույն ժամանակ ոչ օդը, ոչ այրվող խառնուրդը լրացուցիչ չեն տաքանում։

Այրման դաշտի պինդ մնացորդը կոչվում է մոխիր: Նա այլևս չի կարող այրվել: Խարամը նույն մոխիրն է՝ միայն հալվելուց հետո։ Այս նյութի ձևավորումը բացասաբար է անդրադառնում ամբողջ համակարգի աշխատանքի վրա, խցանում է վառելիքի սարքավորումները: Ուստի այս ցուցանիշը կարևոր է հաշվի առնել նախագծային աշխատանքների ժամանակ։

Կարևոր ցուցանիշ է խոնավությունը։ Դա բացասաբար է անդրադառնում վառելիքի բնութագրերի վրա: Դրա առկայությունը առաջացնում է արտանետումների ծավալների ավելացում, տեղադրման արդյունավետության նվազում։

Ծծմբի և դրա միացությունների այրման արտադրանքները առաջացնում և ակտիվացնում են մակերեսների կոռոզիոն պրոցեսներըշարժիչների և արտանետման համակարգերի պողպատե մասեր. Բացի այդ, դրանք բացասաբար են անդրադառնում շրջակա միջավայրի և մարդու առողջության վրա։ Հետևաբար, այս ցուցանիշը նույնպես շատ կարևոր է հաշվի առնել։

Ջերմային արժեքը շատ կարևոր հատկանիշ է։ Այն հաշվի է առնվում սարքավորումների հաշվարկման և նախագծման ժամանակ և թույլ է տալիս որոշել վառելիքի սպառումը: Այս արժեքը որոշվում է փորձարարական եղանակով: Այդ նպատակների համար օգտագործվում է հատուկ կալորիմետր: Այրվում է վառելիքի հայտնի քանակություն (զանգված) և գրանցվում է կալորիմետրի ջրի ջերմաստիճանի փոփոխությունը։ Այնուհետև բավական է ստացված տեղեկատվությունը փոխարինել բանաձևով և հաշվարկել այրման ջերմությունը։

Ասոցիացված գազ

Եթե բնական գազը արդյունահանվում է հորատանցքերից, հարակից գազը նավթի արտադրության կողմնակի արտադրանք է: Նման գազում մեթանի պարունակությունը որոշ չափով ավելի քիչ է, քան ավանդական բնական գազում։ Այնուամենայնիվ, գազային վառելիքի այրումն արտադրում է համեմատելի ջերմություն։

Ենթամթերքի գազը (համակցված) արտադրվում է նաև մետալուրգիական գործարանների կողմից։ Այդ ձեռնարկություններում վառելիքը արտանետվում է վառարաններում։ Սրանք այսպես կոչված կոքսի վառարանի և պայթուցիկ վառարանի գազերն են: Որպես կանոն, այդ գազերը այրվում են տեղում (սնվում են վառարան կամ կաթսայատան կայան): Նմանատիպ ենթամթերք արտադրվում է խորքային հանքերում, ինչը հաճախ աղետների է հանգեցնում։

Գազի արտադրություն չոր թորման միջոցով

Արհեստական գազը ստացվում է պինդ (հեղուկ) վառելիքի լրացուցիչ մշակմամբ։ Այս կերպ կարելի է ստանալ այսպես կոչված արտադրող գազ և չոր թորման գազ։

Երբ չորանում էթորման վառելիքը քայքայվում է բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ: Այս դեպքում անհրաժեշտ է բացառել օքսիդացնող նյութի (օդի) մուտքը: Մի շարք քայլերից հետո սկզբնական վառելիքը քայքայվում է սեփական գազի, խեժի միացությունների և կոքսի: Ձևավորված արտադրանքի ճշգրիտ բաղադրությունը կախված է վառելիքի սկզբնական կազմից և գործընթացի պայմաններից (հիմնականում ջերմաստիճանից):

Թորման գործընթացը, որը տեղի է ունենում բարձր ջերմաստիճաններում (1000 - 1100 աստիճան Ցելսիուսի սահմաններում), կոչվում է կոքսինգ։ Տվյալ դեպքում տարրալուծման արտադրանքներն են իրական գազը (կոքսը) և կոքսը։ Ստացված գազի այրման խտությունը և ջերմությունը համեմատաբար ցածր են (համապատասխանաբար 0,5 կիլոգրամ մեկ խորանարդ մետրի համար և 16000 կիլոգրամ մեկ խորանարդ մետրի համար): Մեկ տոննա ածուխը այս մաքրման ժամանակ վերածվում է 350 խմ գազի։ Այս ցուցանիշը կարող է տարբեր լինել և կախված է գործընթացի պայմաններից և հումքի (ածուխի) քիմիական կազմից և ծագումից:

Կա նաև ցածր ջերմաստիճանի չոր թորում։ Այն բաղկացած է պինդ վառելիքի մշակումից 500 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանով: Այս մեթոդով ձևավորվում է գազի նվազագույն քանակություն (ոչ ավելի, քան 30 խմ մեկ տոննա հումքի համար): Այս դեպքում հիմնական արտադրանքը խեժն է, որը հետագայում օգտագործվում է շարժիչային յուղերի և վառելիքի արտադրության մեջ։

Գազի ստացում պինդ վառելիքի գազաֆիկացման միջոցով

Գազային վառելիքի ստացման տարածված մեթոդներից է այսպես կոչված գազաֆիկացումը։ Այն բաղկացած է պինդ վառելիքի քիմիական-ջերմային մշակումից (բարձր ջերմաստիճանների համակցված ազդեցությունև քիմիական բուժում): Պինդ վառելիքում պարունակվող ածխածնի ատոմները փոխազդում են և փոխազդում ջրի և գոլորշու հետ՝ առաջացնելով գազ (վառելիք)։ Գազաֆիկացման գործընթացում տեղի է ունենում նաև չոր թորում։ Գազի գեներատորը պինդ վառելիքի (հիմնականում ածուխի) գազաֆիկացման սարք է։ Այս սարքը արտադրում է հետևյալ նյութերը՝ մեթան, ջրածին և ածխածնի օքսիդ։ Բացի ձայնային գազերից, արտադրվում են նաև ոչ այրվող նյութեր (ածխաթթու գազ, թթվածին ազոտով և ջրային գոլորշիներով):

Գազի գեներատորների դիզայն՝ հսկայական տեսականի։ Սխեման և հանգույցների ցանկը հիմնականում կախված է հումքի տեսակից: Ընդհանուր առմամբ դա մետաղյա պատերով գլան է։ Ունի բացվածքներ օդափոխության (օդընդունիչ) և առաջացած գազի ելքի համար։ Օդի մատակարարումը հարկադիր է, օգտագործելով հզոր օդափոխիչներ: Դիզայնը պետք է օպերատորի համար ապահովի լյուկ: Վառելիքը բեռնվում է տանիքի միջով: Այսպիսով, արտաքուստ այս ագրեգատը ցավալիորեն հիշեցնում է բոլորին հայտնի «փորի վառարանը»։ Այնուամենայնիվ, կա մեկ տարբերություն՝ ծխնելույզի բացակայությունը։

Գազի գեներատորը պարզապես ամբողջ տեղադրման հիմքն է, այսպես ասած, միջուկը: Եթե նայեք նման սարքավորումների գծապատկերներին, պարզ է դառնում, որ մնացած բոլոր բաղադրիչներն ու սարքերը նախատեսված են գազը նորմալ վիճակի բերելու համար (մաքրում, հովացում և այլն):

Գազ օգտագործելու և օգտագործելու առավելությունները

Գազային վառելիքի բաղադրությունը թույլ է տալիս այն արդյունավետորեն օգտագործել որպես այլընտրանք ավանդական բենզինին, մազութին ևդիզել. Նավթի պաշարները սպառվում են. Փորձագետների կարծիքով՝ այն կտևի մի քանի տասնամյակ։ Գազի պաշարները շատ ավելի շատ են։ Այսպիսով, ժողովրդական տնտեսության բոլոր ոլորտներում գազային սարքավորումների ակտիվ ներդրումն ու օգտագործումը, եթե ոչ, կլուծի, ապա գոնե կհետաձգի ածխաջրածնային հումքի սակավության սուր խնդիրը։։

Երկրորդ և շատ կարևոր առավելությունը գազի այրման արտադրանքի հարաբերական մաքրությունն է՝ համեմատած բենզինային շարժիչների արտանետումների հետ: Այսինքն՝ գազային վառելիքի վրա աշխատող մեքենաներն ու մեխանիզմները ավելի էկոլոգիապես մաքուր են և այնքան էլ չեն աղտոտում շրջակա միջավայրը։ Մայրաքաղաքներում և խոշոր քաղաքներում այս խնդիրը հատկապես սուր է: Ուստի իշխանությունները ձգտում են քաղաքային հասարակական տրանսպորտի ողջ պարկը տեղափոխել բնապահպանական նոր չափանիշներ։

Երրորդ առավելությունը շարժիչի անհատական կարիքներին և նախասիրություններին հարմարեցնելու ունակությունն է՝ խառնուրդի բաղադրությունը կարգավորելու միջոցով: Ապագայում դա ձեզ թույլ կտա ավելորդ գումար չվճարել։

Չորրորդ առավելությունը շարժիչի օգտակար ծառայության ժամկետի ավելացումն է և շարժիչի յուղի ամբողջական փոփոխության միջև ընկած ժամանակահատվածի ավելացումն է: Ի վերջո, գազը, ի տարբերություն նավթամթերքի, չի հեռացնում ճարպը (յուղը) մեխանիզմի (շարժիչի) քսող մասերի մակերեսներից։

Հինգերորդ - գազային խառնուրդն ունի շատ ավելի մեծ պայթեցման ունակություն, համեմատած ավանդական վառելիքի: Սա թույլ է տալիս զգալիորեն մեծացնել մեքենայի շարժիչի հզորությունը:

Վեցերորդ - ի տարբերություն պինդ և հեղուկ վառելիքի, գազային վառելիքը ներարկումից առաջ տաքացման կարիք չունի: Դրական էազդում է ինչպես ամբողջ համակարգի հուսալիության, այնպես էլ առանց բացառության բոլոր կատարողականի ցուցանիշների վրա:

Յոթերորդ առավելությունը. գազի ներարկումով բալոնները դառնում են ավելի միատեսակ: Այսպիսով, բարձրանում է ընթացքի հարթությունը և շարժիչ մեխանիզմների աշխատանքը, նվազում է բարձր բեռնված մասերի մաշվածությունը։

Ցավոք, ոչ միշտ է ստացվում նկարագրված բոլոր առավելությունները: Ամենից հաճախ տրանսպորտային միջոցների սեփականատերերը բենզինային շարժիչները փոխակերպում են գազի վառելիքի, որպեսզի գումար խնայեն վառելիքի ծախսերի տարբերության վրա: Այնուամենայնիվ, շարժիչը նախատեսված էր բենզինի կամ դիզելային վառելիքի համար: Այստեղից էլ բոլոր մասերի ոչ այնքան լավ համակարգված աշխատանքը։ Ինժեներները հաշվարկել են, որ երբ մեքենան բենզինից գազ են անցնում, շարժիչը կորցնում է իր հզորության մոտ 20 տոկոսը։ Կորուստը փոխհատուցելու համար շատ սեփականատերեր մեծացնում են այրման պալատի տարածության սեղմման հարաբերակցությունը: Սա զգալիորեն նվազեցնում է շարժիչի կյանքը: Մեկ այլ միջոց է տուրբո լիցքավորման համակարգի տեղադրումը։ Բայց այս միջոցառումը մեծ գումարներ պետք է ներդնի։ Հեղուկ և գազային վառելիքի վրա շարժիչի կամ կաթսայատան շահագործումը ցույց է տալիս կատարողականի բոլորովին այլ ցուցանիշներ: Ավելին, առավելությունը հեռու է պինդ վառելիքի կողմը լինելուց։