Метановая альтернатива

Новиков О.Н.

o22n04nov62@rambler.ru

 

В поисках энергетических источников внимание обращено на горючие газы. Они привлекательны тем, что дешевы. В глобальном плане серьезной конкуренции газы не создают, так как на Земле метана меньше н ефти. Алтернативные варианты добычи метана практически не применяются. Очень слабо применяется: шахтный метан, болотный метан, огромны резервы биогаза, плохо используется метан со свалок.Попутный газ не используется. В химической промышленности характерна низкая полнота переработки метана и образование метана иэтана как отхода производства при крекинге, гидрировании, производстве этилена. Практически неограниченны возможности синтеза метана из различного твердого топлива и отходов через синтезгаз.

Катализаторы дешевы, условия процесса мягкие:

C+H2O=CO+H2

CO+3H2=CH4+H2O

Единственное ограничение излишнее количество окиси углерода. Впрочем хорошо известна реакция:

CO+ H2O =CO2+ H2

Излишки окиси углерода можно использовать для энергоснабжения этого процесса. Метан экспортный валютный товар, фактически газовые деньги, поэтому возможность выработки его из дешевого сырья является по моему мнению единственной гарантией энергетической безопасности Западной Европы. Мы разработали новое поколение оборудования для получения метана из низкосортного сырья путем каталитической гидратации. Можно перерабатывать бурый уголь, торф, древесные отходы, солому, нефтяные остатки, мазут, отходы нефти, отходы жизнедеятельности животных и человека в метан. Проблемы в нефтедобывающей отрасли также создали новые задачи как раз для освоения метана в качестве автомобильного топлива. При использовании на транспорте газ метанинтересен простотой карбюрирования и достойными энергетическими характеристиками  Обращает на себя внимание очевидное преимущество газов в виде высокого октанового числа от 90 до 120. Если бы специально проектировался двигатель внутреннего сгорания на метан, то с учетом повышенного коэффициента сжатия он уже мог бы успешно конкурировать с бензиновым двигателем.

В зависимо сти от условий газы могут находиться в газообразном или сжиженном агрегатном состоянии. Это имеет большое значение при хранении, транс портировании и эксплуатации. Для сжижения природных газов и ме тана требуются значительно низкие температуры на криогенном уровне. С учетом развития крионики в настоящее время технические сложности сведены к минимуму. Учитывая то, что некоторые ЮжноАмериканские страны применяют этанол, для которого передел гораздо более сложен,метан вполне конкурентноспособен. Препятствия носят субъективный характер. При этом сжатый или сжиженный газ уже за счет сжатия обладает запасом энергии, который тоже может быть отлично использован, достаточно поставить ещё небольшую турбину. При нормальных условиях горючие газы иметан имеют меньшую плотность, и следовательно, и меньшую энергоемкость в единице объема по сравнению с жидкими топливами, в связи с чем для обеспечения приемлемого энергозапаса автомобиля их необхо димо использовать в сжатом или сжиженном состоянии. Объемномассовые показатели системы хранения сжатого метана в несколько раз превышают эквивалентный бензиновый бак, тогда как для сжиженного эти параметры примернее соответствуют бензиновому варианту. Для сжижения природных газов требуется глубокое охлажде ние до 162° С. Применение газового топлива в ДВС ведет к: изменениям в системе топливоподачи, регулирования и способах воспламенения рабочей смеси. Перевод с жидкого на газовое топливо без специальных дора боток ухудшает энергетические показатели двигателя: для сжи женного газа мощность снижается на 68%, природного на 1819%, а средний эксплуатационный расход топлива в тепло вом эквиваленте увеличивается на 1011%.

Автомобиль, работающий на газе, проигрывает по такой величине, как время набора скорости с места. Причиной этого является более низкая теплопроизводительность газовых топлив, а также ухудшение наполнения, особенно при подогреве впускного патрубка. Оптимальная организация рабочего процесса при полном использовании положительных сторон газового топлива высокой антидетонационной стойкости, устойчивого горения бедных смесей и др., дает существенное улучше ние основных показателей двигателя. Для метана превышение мощности относительно бензинового аналога может достигать 1530%.

Среднеэксплуатационный КПД и экономичность двигателя при этом также существенно возрастают. Содержание наиболее токсичных компонентов в выхлопных газах уменьша ется в 1,52 раза. Современные мероприятия по переводу бензиновых двигателей на газовое топливо обычно включают увеличение степени сжатия на 1,52 единицы, уменьшение подогре та впускного патрубка и применение специальных газовых смесителей и экономайзеров, позволяющих регулировать мощность. Эксплуатация газовых двигателей по сравнению с бензино выми характеризуется значительным увеличением (почти в 1,5 раза) межремонтных сроков службы. Меньшие износы деталей двигателя объясняются отсутствием в топливе жидкого конден сата, ухудшающего качество смазки цилиндропоршневой группы и кривошипношатунного механизма. В продуктах сгорания газовых топлив практически отсутствуют частицы твердого угле рода, вызывающие дополнительный износ сопряженных деталей двигателя. Отсутствие разжижения смазки и уменьшение коли чества нагара, попадающего из камеры сгорания в картер, позво ляет увеличить срок службы моторного масла в 23 раза. В свою очередь, благодаря меньшему изнашиванию агрегатов двигате ля, уровни эмиссии вредных веществ у тазового автомобиля прак тически не повышаются даже после пробега 80 тыс. км. Выбросы сажи практически исключены. Наряду с положительными эксплуатационными качествами газовые топлива имеют низкую стоимость. Очевидно, что применение горючих газов, особенно природных, наиболее выгодно в районах их добычи и переработки и на трассах ма гистральных газопроводов, а также газифицированных городов и промышленных центров. Интересно применение газового топлива в муниципальном автотранспорте и автотранспорте специального назначения для мест с повышенными экологическими требованиями. Учитывая преференции государства в области автомобилестроения очевидно пора задуматься о новых технических решениях в отрасли, развивая собственное машиностроение. Пока есть время надо создать мощности по переработке твердых сортов топлива и отходов в метан.

 

Цитированная литература

 

1. Смаль Ф.В., Арсенов Е.Е. Перспективные топлива для автомобилей.М.: Транспорт, 1979. Материалы, опубликованные на сайте защищены согласно закону об авторских правах Закон РФ от 9 июля 1993 г. N 5351I "Об авторском праве и смежных правах" (с изменениями от 19 июля 1995 г., 20 июля 2004 г.) и не могут быть использованы без разрешения автора.

.