Gasvormige brandstof: beskrywing, kenmerke, produksiemetodes, toepassing

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2024-01-02 13:48

Gasbrandstof is sedert die middel van die 19de eeu bekend. Dit was toe dat die beroemde ingenieur Lenoir sy eerste gas-binnebrandenjin gebou het. Hierdie apparaat was primitief en het gewerk sonder vooraf-kompressie van die verbrandingskamer. Moderne enjins is geen wedstryd daarvoor nie. Vandag is die gebruik van gasvormige brandstof nie beperk tot motors nie. Hierdie omgewingsvriendelike, goedkoop en bekostigbare tipe brandstof verower aktief meer en meer nuwe nisse en word aktief in alle sektore van die nasionale ekonomie gebruik. Hierdie artikel bied 'n beskrywing, eienskappe van die brandstof. In algemene terme beskryf dit hoe hulle vervaardig en gebruik word.

Algemene inligting

'n Gasvormige brandstof is 'n stof wat hoogs vlambaar is. Hierdie kwaliteit en nuttige eiendom word gebruik in verskeie takke van die wetenskap entegnologie. Byvoorbeeld, die bevolking en industrie gebruik toenemend gasvormige brandstofketels. In hierdie brandstof kan oksiede (dioksied) van koolstof, koolstofdioksieddampe, sowel as elemente soos stikstof, waterstof, suurstof en ander onsuiwerhede in verskillende hoeveelhede teenwoordig wees. Moderne toestelle wat op gasvormige brandstof werk, is baie sensitief vir die chemiese samestelling van die werkende gas. As dit nie voldoen aan die standaarde wat deur die vervaardiger aanbeveel word nie, sal die toerusting heel waarskynlik misluk en duur herstelwerk sal vereis word.

Alle stowwe waaruit gasse bestaan, kan in brandbaar en nie-brandbaar verdeel word. Die eerstes, benewens metaan, is etaan, propaan en butaan. Plofbaar en gevolglik brandbaar is koolstofmonoksied en waterstof. Waterstof is veral gevaarlik. Dit is om hierdie rede dat dit nie aanbeveel word om dit in gassilinders te stoor nie. Die beste oplossing is om 'n waterstofopwekker te koop. Hierdie toestel onttrek waterstof uit gedistilleerde water soos nodig. So word die bedreiging van ontploffing van 'n groot volume gas uitgeskakel.

Die staat is 'n monopolie in die groothandel van vloeibare en gasvormige brandstof. Dit dui op die strategiese belangrikheid van hierdie tipe grondstof.

Klassifikasie van brandstof volgens oorsprong

Net soos vloeibare, kan gasvormige brandstof as 'n mineraal ontgin word, of kan dit in kunsmatige toestande geproduseer word. In die eerste geval word sulke brandstof natuurlik genoem, en in die tweede -kunsmatig.

Spesialiste het verskille aangeteken in die samestelling van vloeibare en gasvormige brandstof wat uit verskillende streke onttrek word. As gevolg van verskille in chemiese samestelling is daar ook geringe verskille in die hoeveelheid hitte wat tydens verbranding vrygestel word. Aardgasagtige brandstof is byna heeltemal (95-99%, afhangende van die veld) bestaan uit die sogenaamde metaan (chemiese formule - CH_{4). Hierdie brandstof word natuurlike gas genoem. En dit is vandag die goedkoopste bron van energie. Dit is om hierdie rede dat hierdie tipe energiebronne aktief in alle sektore van die nasionale ekonomie gebruik word. Al die voordele word egter oorskadu deur die lae vlak van veiligheid van toestelle wat op gasvormige brandstof werk. Ontstellende nuus verskyn gereeld in die media oor ongelukke en menslike ongevalle as gevolg van oortredings van die reëls vir die bedryf van gasinstallasies.}

Kunsmatige gasvormige brandstof sluit stowwe in wat verkry word deur die verwerking van vaste of vloeibare brandstowwe. Die algemeenste en gewildste tipes daarvan is kooks-kraakgasse. Beligting, water en gemengde brandstof kan ook by hierdie groep ingesluit word. Afhangende van die chemiese samestelling van 'n spesifieke gas, wissel die vlak van hitte wat tydens verbranding vrygestel word oor 'n wye reeks. Sulke stowwe is hoogs plofbaar. Om hierdie rede word aanbeveel dat dit voor verbranding met aardgas gemeng word. Hierdie maatreël verhoog die veiligheid van werking van toestelle wat op gasvormige brandstof werk met 'n orde van grootte. Hierdie manipulasies word op spesiaal toegeruste basisse uitgevoer. Toe sogas word in silinders of andersins aan die eindgebruiker verskaf. Maar ten spyte van die feit dat so 'n mengsel minder gevaarlik is, moet dit steeds met uiterste sorg hanteer word, in ooreenstemming met alle reëls en regulasies vir die werk met drukvate en veiligheidsregulasies. En dit is nie die enigste gevaar nie. Hierdie stof is giftig en inaseming kan ernstige gevolge en selfs die dood veroorsaak.

Brandstofklassifikasie volgens doel

Brandstof in gasvorm word beide in termiese installasies en in binnebrandenjins gebruik. Gevolglik, op hierdie basis, kan dit verdeel word in motorbrandstof en ketel-oondbrandstof.

Aardgas word tradisioneel as ketel- en oondbrandstof gebruik. In seldsame gevalle word kunsmatige brandstof gebruik. Dieselfde tipe brandstof, met net sommige bymiddels, word ook gebruik om motors brandstof aan te vul.

Beskrywing van aardgas

Dit is moeilik om die belangrikheid van hierdie mineraal vir die ekonomie van ons staat en die ekonomiese ontwikkeling van die wêreld as geheel te oorskat. Baie motors, gasbrandstofketels, kragsentrales en gekombineerde hitte- en kragsentrales gebruik dit. Op grond van die geprojekteerde pryse vir blou brandstof (soos aardgas soms genoem word), word staatsbegrotings opgestel.

Meer as 90% van hierdie gas bestaan uit metaanmolekules (CH_{4). Naas metaan bevat aardgas ook butaan met propaan, stikstof, koolstofdioksied, waterdamp en ander onsuiwerhede (dit word as skadelik beskou). BYIn klein hoeveelhede bevat aardgas ook inerte gasse (helium en ander). Daar word geglo dat laasgenoemde 'n voordelige uitwerking het op masjiene, toestelle en meganismes wat op gas werk, en ook die fisika van brandstofverbrandingsprosesse verbeter. Die geskiktheid van brandstof vir gebruik, die kwaliteit daarvan word beoordeel deur die persentasie koolwaterstofkomponente.}

Aardgas is nie net 'n waardevolle brandstof nie, maar ook 'n grondstof vir 'n aantal nywerhede. Dus, uit die metaan wat dit bevat, produseer groot chemiese aanlegte waterstof. Vir hierdie reaksie om plaas te vind, moet dit geoksideer word. Benewens waterstof word asetileen daaruit vervaardig. Op grond van hierdie stowwe word allerhande aldehiede, metielalkohol ('n baie giftige en gevaarlike stof), ammoniak, asetoon, asynsuur, ensovoorts, geproduseer. Die feit bly egter staan dat die vernaamste toepassingsgebied van aardgas die verbranding van gasvormige brandstof is vir die doel van verskeie aandryfmeganismes (motorenjins) en keteltoestelle.

Basiese eienskappe van gasse

Alle gasse (nie net brandstof nie) word verenig deur 'n relatief klein digtheidsindeks. Vir die beskoude aardgas en sy kunsmatige analoë word die waarde daarvan in die omgewing van 0,8 kilogram per kubieke meter gehou. Die digtheid van vloeibare gasvormige brandstof is effens hoër en is ongeveer 2,3 kilogram per kubieke meter.

Gasse is meestal giftige stowwe. Toksisiteit neem toe namate die inhoud van koolstofoksiede toeneem enswaelverbindings met waterstof in gas. Met 'n inhoud van een of meer persent van die beskryfde skadelike gasse in die atmosfeer, sal 'n persoon 'n dodelike dosis van 'n giftige stof binne drie minute inasem.

Die betrokke gasse is plofbaar. Verder, met 'n toename in die persentasie koolstofmonoksied en waterstof, neem die risiko van ontploffing toe. 'n Interessante kenmerk: wanneer die inhoud van hierdie stowwe meer as 74% is, is die waarskynlikheid van gasontploffing amper nul.

Belangrike brandstofkenmerke

In 'n vergelykende ontleding van 'n bepaalde tipe brandstof werk kundiges met die volgende konsepte: brandstofvog, swaelinhoud, as (residu), kaloriewaarde en hitte-uitset.

Verhittingskapasiteit verwys na die temperatuur wat voldoende is vir die verbrandingsproses met 'n minimum suurstofinhoud. Terselfdertyd word nóg lug nóg brandbare mengsel bykomend verhit.

Die vaste oorskot van die verbrandingsveld word as genoem. Sy kan nie meer brand nie. Slak is dieselfde as, net nadat dit gesmelt het. Die vorming van hierdie stof beïnvloed die werking van die hele stelsel nadelig, verstop die brandstoftoerusting. Daarom is hierdie aanwyser belangrik om tydens ontwerpwerk in ag te neem.

'n Belangrike aanwyser is vog. Dit beïnvloed die eienskappe van die brandstof negatief. Die teenwoordigheid daarvan veroorsaak 'n toename in uitlaatvolumes, 'n afname in die doeltreffendheid van die installasie.

Verbrandingsprodukte van swael en sy verbindings veroorsaak en aktiveer korrosieprosesse op oppervlaktesstaalonderdele van enjins en uitlaatstelsels. Daarbenewens het hulle 'n negatiewe impak op die omgewing en menslike gesondheid. Daarom is hierdie aanwyser ook baie belangrik om te oorweeg.

Die kaloriewaarde is 'n baie belangrike eienskap. Dit word in ag geneem by die berekening en ontwerp van toerusting en laat jou toe om die brandstofverbruik te bepaal. Hierdie waarde word eksperimenteel bepaal. Vir hierdie doeleindes word 'n spesiale kalorimeter gebruik. 'n Bekende hoeveelheid (massa) brandstof word verbrand en die verandering in die watertemperatuur van die kalorimeter word aangeteken. Dan is dit genoeg om die verkrygde inligting in die formule te vervang en die hitte van verbranding te bereken.

Geassosieerde gas

As aardgas uit boorgate onttrek word, is geassosieerde gas 'n neweproduk van olieproduksie. Die inhoud van metaan in sulke gas is ietwat minder as in tradisionele aardgas. Verbranding van gasvormige brandstof produseer egter vergelykbare hitte.

Nyprodukgas (geassosieer) word ook deur metallurgiese aanlegte vervaardig. By hierdie ondernemings word brandstof in oonde vrygestel. Dit is die sogenaamde koksoond- en hoogoondgasse. As 'n reël word hierdie gasse op die terrein verbrand (na 'n oond of ketelstasie gevoer). 'n Soortgelyke neweproduk word in diep myne geproduseer, wat dikwels tot rampe lei.

Gasproduksie deur droë distillasie

Kunsmatige gas word verkry deur bykomende verwerking van vaste (vloeibare) brandstof. Sodoende kan sogenaamde produsentegas en droë distillasiegas verkry word.

Wanneer dit droog isdistillasiebrandstof ontbind onder die invloed van hoë temperature. In hierdie geval is dit nodig om die toegang van 'n oksideermiddel (lug) uit te sluit. Na 'n reeks stappe ontbind die oorspronklike brandstof in sy eie gas, teerverbindings en kooks. Die presiese samestelling van die produkte wat gevorm word, hang af van die aanvanklike samestelling van die brandstof en die toestande van die proses (hoofsaaklik van temperatuur).

Die distillasieproses, wat by hoë temperature (in die omgewing van 1000 - 1100 grade Celsius) plaasvind, word kooksing genoem. Die ontbindingsprodukte in hierdie geval is die werklike gas (coke) en coke. Die digtheid en hitte van verbranding van die resulterende gas is relatief laag (0,5 kilogram per kubieke meter en 16 000 kilojoules per kubieke meter, onderskeidelik). Een ton steenkool tydens hierdie behandeling word omgeskakel in 350 kubieke meter gas. Hierdie aanwyser kan verskil en hang af van die toestande van die proses en van die chemiese samestelling en oorsprong van die grondstof (steenkool).

Daar is ook lae-temperatuur droë distillasie. Dit bestaan uit die verwerking van vaste brandstof met temperature in die omgewing van 500 grade Celsius. Met hierdie metode word die minimum hoeveelheid gas gevorm (nie meer as 30 kubieke meter per ton grondstowwe nie). Die hoofproduk in hierdie geval is hars, wat verder gebruik word in die vervaardiging van motorolies en -brandstowwe.

Kry gas deur vergassing van vaste brandstof

Een van die algemene metodes vir die verkryging van gasvormige brandstof is die sogenaamde vergassing. Dit bestaan uit die chemies-termiese behandeling van vaste brandstowwe (die gekombineerde effek van hoë temperatureen chemiese behandeling). Die koolstofatome wat in vaste brandstof voorkom, reageer in wisselwerking met water en stoom en vorm 'n gas (brandstof). Tydens die vergassingsproses vind droë distillasie ook plaas. 'n Gasgenerator is 'n toestel vir die vergassing van vaste brandstowwe (hoofsaaklik steenkool). Hierdie toestel produseer die volgende stowwe: metaan, waterstof en koolstofmonoksied. Benewens klankgasse word ook nie-brandbare stowwe geproduseer (koolstofdioksied, suurstof met stikstof en waterdamp).

Ontwerpe van gasopwekkers - 'n groot verskeidenheid. Die skema en die lys van nodusse hang hoofsaaklik af van die tipe grondstof. Oor die algemeen is dit 'n silinder met metaalmure. Dit het openinge vir ventilasie (luginlaat) en vir die uitgang van die gegenereerde gas. Lugtoevoer word gedwing deur kragtige waaiers te gebruik. Die ontwerp moet 'n luik vir die operateur voorsien. Brandstof word deur die dak gelaai. So, uiterlik, lyk hierdie eenheid pynlik soos die bekende "potbelly stoof". Daar is egter een verskil - die afwesigheid van 'n skoorsteen.

Die gasopwekker is net die basis van die hele installasie, die kern, so te sê. As jy na die diagramme van sulke toerusting kyk, word dit duidelik dat alle ander komponente en toestelle ontwerp is om die gas na 'n normale toestand te bring (skoonmaak, verkoeling, ensovoorts).

Voordele van die gebruik en gebruik van gas

Die samestelling van gasvormige brandstof maak dit moontlik om dit doeltreffend te gebruik as 'n alternatief vir tradisionele petrol, brandstofolie endiesel. Oliereserwes is uitgeput. Volgens kenners sal dit vir etlike dekades hou. Daar is baie meer gasreserwes. Dus sal die aktiewe bekendstelling en gebruik van gastoerusting in alle sektore van die nasionale ekonomie, indien nie oplos nie, dan ten minste die akute probleem van die tekort aan koolwaterstofgrondstowwe uitstel.

Die tweede en baie belangrike voordeel is die relatiewe suiwerheid van gasverbrandingsprodukte in vergelyking met petrolenjin-uitlate. Met ander woorde, masjiene en meganismes wat op gasvormige brandstof werk, is meer omgewingsvriendelik en besoedel nie die omgewing so baie nie. In metropolitaanse gebiede en groot stede is hierdie probleem veral akuut. Daarom streef die owerhede daarna om die hele vloot stedelike openbare vervoer na nuwe omgewingstandaarde oor te dra.

Die derde voordeel is die vermoë om die enjin by persoonlike behoeftes en voorkeure aan te pas deur die samestelling van die mengsel aan te pas. In die toekoms sal dit jou toelaat om nie ekstra geld te veel te betaal nie.

Die vierde voordeel is om die bruikbare lewensduur van die enjin te verleng en die tyd tussen volledige enjinolieverversings te verleng. Gas, anders as petroleumprodukte, verwyder immers nie ghries (olie) van die oppervlaktes van die vryfdele van die meganisme (enjin) nie.

Vyfde - die gasmengsel het 'n baie groter ontploffingsvermoë in vergelyking met tradisionele brandstof. Dit laat jou toe om die krag van die voertuig se enjin aansienlik te verhoog.

Sesde - anders as vaste en vloeibare brandstowwe, hoef gasvormige brandstof nie voor inspuiting verhit te word nie. Dis positiefbeïnvloed beide die betroubaarheid van die hele stelsel en alle prestasie-aanwysers sonder uitsondering.

Sewende voordeel: met die gebruik van gas word inspuiting in die silinders meer eenvormig. Dus neem gladheid van die verloop en werking van aandryfmeganismes toe, slytasie van hoogs gelaaide dele neem af.

Ongelukkig word nie altyd al die voordele wat beskryf word, bereik nie. Meestal omskep voertuigeienaars petrolenjins na gasbrandstof om geld te bespaar op die verskil in brandstofkoste. Die enjin is egter ontwerp vir petrol of diesel. Vandaar die nie baie goed gekoördineerde werk van alle dele. Ingenieurs het bereken dat wanneer 'n motor van petrol na gas oorgeskakel word, die enjin sowat 20 persent van sy krag verloor. Om vir die verlies te vergoed, verhoog baie eienaars die kompressieverhouding van die verbrandingskamerspasie. Dit verminder die lewensduur van die enjin aansienlik. Nog 'n maatreël is die installering van 'n turbo-aanjaerstelsel. Maar hierdie geleentheid sal baie geld moet belê. Die werking van 'n enjin of ketelhuis op vloeibare en gasvormige brandstof demonstreer heeltemal verskillende prestasie-aanwysers. Boonop is die voordeel nog lank nie aan die kant van vaste brandstowwe nie.