Анатолій Окоча, канд. техн. наук, доцент, Олександр Лавріненко, ст. викладач, НУБіП України
Газоподібне паливо є одним із альтернативних видів пального для ДВЗ (двигунів внутрішнього згоряння) та основним для комунально-побутових потреб. Які є види, стандарти і марки палив, а також особливості їхнього застосування в Україні розглянемо нижче.
Газоподібне паливо, як i iншi види, подiляють на: природне – використовується в тому виглядi, в якому воно перебуває у надрах землi (природний газ родовищ i супутний) та штучне – гази, якi одержують як побiчний продукт під час переробки нафти i твердого палива, або спецiально з допомогою газогенераторiв (крекінговий, коксовий, генераторний).
Залежно вiд фiзичних властивостей гази можуть бути скраплені й стиснені. Скраплені (зрiдженi) – гази з вiдносно високою критичною температурою за пiдвищеня тиску до 1,0 – 1,5 МПа переходять у рiдкий стан. В основному це пропан-бутановi вуглеводнi. Стиснені – гази із низькою критичною температурою, якi залишаються у газоподiбному станi за нормальної температури навiть за дуже високого тиску (до 20 МПа). До них належать метан, оксид вуглецю, водень та етилен.
Довідка
Критична температура – найвища температура, за якої можливе існування рідини у стані рівноваги з паром. Будь-який газ може бути переведений у рідкий стан, але необхідною умовою для цього є попереднє його охолодження до температури нижчої за критичну. За температури вищої за критичну температуру газу, його неможливо перевести у рідкий стан ні за якого тиску.
У рідку фазу за атмосферного тиску метан, пропан і бутан переходять за температур нижче мінус 164,4°С, мінус 42,1°С і мінус 0,5°С відповідно.
Для двигунів із ГБО (газобалонне обладнання) як пальне застосовують скраплений (зріджений) нафтовий газ (СНГ) та стиснений (компримований) природний газ (СПГ).
Скраплений нафтовий газ
Скраплений нафтовий газ має відповідати певним вимогам: мати стабільний компонентний склад в умовах використання; забезпечувати відповідний надлишковий тиск насиченої пари; не утворювати рідкого осаду, що не випаровується у бортовій газовій апаратурі.
До складу СНГ входять прості вуглеводневі сполуки (пропан, бутан та ін.). Пропан найпридатніший для використання як пальне для двигунів. Йому властиві високі антидетонаційні якості та достатня пружність пари у широкому діапазоні температур навколишнього повітря. Нормальний бутан – висококалорійне пальне для двигунів, але його застосування у чистому виді можливе лише за плюсових температур (нижче 0°С він не створює надлишкового тиску).
Шкідливими домішками у газах є сірка (із сполуками), волога, механічні домішки та важкі вуглеводні.
Вітчизняних стандартів на СНГ в Україні немає. Є стандарти колишнього СРСР, які для країн СНД мають статус міжнародних: ГОСТ 27578-87 «Гази вуглеводневi зріджені для автомобiльного транспорту» і ГОСТ 20448-90 «Гази вуглеводневі зріджені паливні для комунально-побутових потреб».
ГОСТ 27578-87 передбачає випуск двох марок скраплених газiв (табл. 1): ПА – пропан автомобiльний, рекомендований до використання за температури до мiнус 35°С i ПБА – пропан-бутан автомобiльний, рекомендований за температури до мiнус 20°С.
СНГ має максимальний тиск – 1,6 МПа, балони заповнюють ним не бiльше ніж на 90% об’єму (враховується можливе теплове розширення газу). Решту (10%) займає газоподiбна фаза, яка використовується для пуску холодного двигуна.
Однак, як свідчить практика, в Україні для заправлення автомобілів із ГБО використовують газ, призначений для комунально-побутових потреб згідно з ГОСТ 20448-90 (табл. 2): СПБТ – сумiш пропану й бутану технiчних (влітку); ПТ – пропан технічний – (взимку).
Скраплені гази для комунально-побутових потреб (табл. 2), що використовують як пальне для ДВЗ, мають вуглеводневий склад, який змiнюється у широких межах. За їхнього застосування на автотранспортi не забезпечується стабiльнiсть технiко-економiчних показникiв i показникiв токсичностi двигунiв.
Стиснений природний газ
Стиснений (компримований) природний газ – продукт стиснення природного газу, основним компонентом якого є метан (до 98%).
Вітчизняних стандартів на стиснений газ для газобалонних автомобілів немає. У 2000 році розробили міжнародний стандарт ГОСТ 27577-2000 «Газ природний паливний компримований для двигунів внутрішнього згоряння. Технічні умови», згідно з яким газ має відповідати вимогам і нормам, приведеним у таблиці 3.
До шкідливих домішок у газах відносяться горючі (сірководень й оксид вуглецю) та негорючі (азот, вуглекислий газ, інертні гази і волога) речовини.
Однак, як свідчить практика, газобалонні автомобілі заправляють на АГНКС газом із трубопроводу. Для природного газу, який надходить трубопроводом, нормується лише вмiст шкiдливих домiшок: сiрководню, амiаку, смол, пилу, вологи тощо. За сортами й марками його не подiляють. Характеристику стиснених газiв, що поставляють споживачам, залежно від регіону проживання, і які можна використовувати як пальне для двигунів внутрішнього згоряння, приведено у таблиці 4. На АГНКС гази очищають, осушують, стискують до робочого тиску 20 МПа, а потiм наповнюють ним балони автомобiлiв.
Особливості використання газоподібного палива
Користувачам газоподібного палива потрібно враховувати таке: маючи високу теплоту й температуру згоряння та достатньо низьку займання, всi вуглеводневi гази вибухонебезпечнi за розгерметизацiї трубопроводiв i ємкостей, в яких їх транспортують та зберiгають. Одним iз засобiв зниження вибухонебезпечностi є змiшування природних газiв з деякими штучними (коксовим, крекiнговим, свiтильним), у яких меншi межi вибуховостi, тому часто до споживачiв потрапляє змiшаний подвiйний або потрiйний газ.
Те, що бiльшість вуглеводних газiв не мають ані запаху, анi кольору створює труднощi для виявлення втрат газу під час його витоку. Для своєчасного виявлення витоку газу йому придають специфiчний запах, додаючи сильно пахучі речовини (одоранти). Одоризацiю стиснених газiв здiйснюють на газорозподiльчих станцiях, а скраплених – на газонафтопереробних заводах.
Природнi гази легші за повітря, i тому збираються у верхнiй частинi примiщення, а пари скраплених газiв за густиною перевищують повiтря й скупчуються у низинах, якi погано провiтрюються, наприклад в оглядових ямах. За атмосферного тиску вуглеводневi гази нетоксичнi, але їхня наявність у примiщенi знижує вмiст кисню i може викликати у людини кисневе голодування, ба навiть смерть. Потрапивши на шкiру людини, рiдка фаза пропан-бутанової сумiшi викликає обмороження, що нагадує опiк.
