Книжка паливно мастильні матеріали розділ 3,2

3.2. Палива для дизельних двигунів

3.2.1. Умови застосування й основні вимоги до дизельних палив
У сільському господарстві дизельні двигуни є джерелом енергії на тракторах, комбайнах, самохідних сільськогосподарських машинах, багатовагових автомобілях. У перспективі планується перевести на ці двигуни більшість вантажних автомобілів і деякі легкові. Основна перевага двигунів їх висока економічність: питома витрата палива у них на 25-30 % нижча ніж у карбюраторних. Дизельне паливо при виготовленні дешевше, менш вибухо- і пожежонебезпечне порівняно з бензином.
Дизельне паливо це складна суміш парафінових, нафтенових, ароматичних вуглеводнів і їх похідних з числом атомів вуглецю 10-20, середньої молекулярної маси 200-250, які википають у межах 170-380 °С. Прозора, більш в'язка, ніж бензин, масляниста рідина від жовтуватого до світло-коричневого кольору густиною 780-860 кг/м3. Одержують дизельне паливо прямою перегонкою нафти з додаванням до 20 % продуктів каталітичного крекінгу.
Робочий процес дизельного двигуна відрізняється від робочого процесу карбюраторного тим, що сумішоутворення відбувається в кінці такту стиску за дуже короткий проміжок часу. Паливо впорскується в камеру згоряння за декілька градусів до ВМТ, де знаходиться під тиском 3,4-4,4 МПа і нагріте за рахунок цього до температури 500-800 °С. Контактуючи з повітрям, паливо випаровується, нагрівається до температури самозаймання і, перемішуючись з повітрям, згоряє. Цей процес продовжується всього 0,002-0,003 сек., що в 10-15 разів швидше, ніж у карбюраторному двигуні.
Надійна і економічна робота дизельних двигунів забезпечується при умові правильного підбору палива, установки оптимального кута випередження впорскування і коли суміш повністю згоряє під час робочого ходу. В противному випадку збільшується димність відпрацьованих газів, зменшується потужність, зростає питома витрата палива.
Існує певна закономірність: чим більша частота обертання колінчастого вала, тим вищі вимоги до палива. Це пояснюється тим, що зі збільшенням частоти обертання зменшується час, протягом якого повинні здійснитись процеси сумішоутворення і згоряння. Тому для задовільного проходження підготовчих і основних процесів згоряння застосовують різні способи сумішоутворення: об'ємне, плівкове і змішане, а також паливо легкого фракційного складу.
Вимоги до дизельного палива аналогічні загальним вимогам до всіх палив; крім того, вони повинні мати: добру прогонність, особливо при низьких температурах; оптимальний фракційний склад і відповідну в'язкість, щоб забезпечувати якісне сумішоутворення і надійно змащувати деталі системи живлення; відповідну самозаймистість, що забезпечить м'яку, бездимну і економічну роботу двигуна в різних режимах.







3.2.2. Прогонність і сумішоутворюючі властивості дизельних палив
Надійність подачі дизельного палива залежить від прогонності (здатності проходити) через елементи системи живлення, головним чином, через фільтри грубої і тонкої очистки. Фільтри грубої очистки затримують механічні домішки розміром більше 50-60 мкм, тонкої більше 2-5 мкм. При порушенні їх роботи зменшується, а іноді зовсім припиняється циклова подача палива, падає тиск впорскування палива. На характер надходження палива через систему живлення двигуна впливають його в'язкість і низькотемпературні властивості, а також забрудненість механічними домішками і водою.
Якщо паливо має високу в'язкість, його фільтрація затруднена, що може призвести до порушення подачі палива насосом. При малій в'язкості порушується дозування його внаслідок просочування між плунжером і гільзою насоса високого тиску. Крім того, дизельне паливо є мастильним матеріалом для прецизійних деталей системи живлення, тому мінімальна і максимальна в'язкість його регламентується.
В'язкість і низькотемпературні властивості палива взаємопов'язані і негативно впливають на його прогонність, особливо при низьких температурах.
Подача палива при низьких температурах може порушитись внаслідок забивання фільтрів кристалами парафіну. Такий стан його визначається температурою помутніння. Це температура, при охолодженні до якої паливо втрачає прозорість внаслідок виділення мікрокристалів парафіну, церезину і льоду. Для надійної подачі палива у двигун у зимовий період, ця температура повинна бути на 3-5 ° С нижча за ту, при якій воно використовується. Розроблений також метод знаходження температури кристалізації, за яку приймають температуру, коли в паливі з'являються перші кристалики, що можна побачити неозброєним оком.
Низькотемпературні властивості палива характеризує і температура застигання, при якій те втрачає свою текучість. Температурою застигання називають температуру, при якій налите в пробірку паливо під час охолодження за певних умов, досягає такого стану, що не змінює положення меніску протягом однієї хвилини при нахиленні пробірки під кутом 45 °.
Застигання палива настає при пониженні температури на 5-15 "С після його помутніння. Температура застигання важливий показник дизельного палива, визначає можливість його використання при даній температурі і входить в умовне позначення зимових дизельних палив. Для надійної роботи системи живлення найнижча температура навколишнього середовища повинна бути на 10-15 °С вище за температуру застигання.
Але температури помутніння і застигання дизельного палива не завжди відтворюють реальну картину поведінки дизельного палива в зимових умовах його використання. Вони служать лише орієнтиром для визначення можливості використання його при низьких температурах.
Більш точно характеризує прогонність палива при низьких температурах гранична температура фільтрованості палива. Це температура, при якій паливо після охолодження в певних умовах здатне ще проходити через фільтр з установленою швидкістю. Визначають граничну температуру фільтрованості за допомогою спеціального приладу (рис. 3.10).
Дослідження показують, що гранична температура фільтрованості дизельних палив, як правило, буває нижче за температуру помутніння, але вище за температуру застигання. Однак положення її в цьому інтервалі температур може бути різним: або ближче до температури помутніння, або до температури застигання.
На нафтопереробних заводах покращують низькотемпературні властивості дизельних палив або шляхом видалення твердих вуглеводнів при депарафінізації, або додавання присадок-депресорів. Ці присадки сополімери етилена з вінілацетатом суттєво (на 20 °С і більше) понижують температуру застигання і граничну температуру фільтрованості палив, але практично не змінюють температури помутніння. Механізм дії депресорних присадок ще повністю не вивчений, але більшість вчених схильні до того, що депресори, внаслідок своєї високої поверхневої активності вкривають тонкою плівкою мікрокристалики твердих вуглеводній, попереджаючи таким чином їх ріст і зрощування в просторові структури


Рис. 3.10. Схема приладу для визначення
граничної температури фільтрованості
1-фільтр; 2-ємкість для палива; 3 - бюретка; 4 - пробка коркова; 5 - кришка; 6 - ємкість-сорочка; 7 - ємкість для холодильної рідини; 8 – ємкість постійного вакууму; 9 трубка скляна для сполучення з атмосферою

У виробничих умовах температуру застигання і помутніння понижують, розбавляючи літнє дизельне паливо реактивним паливом або бензином, у яких температура кристалізації не вище мінус 60 °С. При цьому слід пам'ятати, що при розбавленні дизельних палив низькокиплячими компонентами температури застигання і помутніння суміші завжди відхиляються в бік високозастигаючого дизельного палива, внаслідок чого доводиться використовувати значну кількість розчинника (табл. 3.15). Але використовувати розчинник у кількості більше 50 % (за об'ємом) не рекомендується, оскільки значно понижується цетанове число і в'язкість суміші, що призводить до затруднення пуску і підвищення зношування двигуна. Особливо це стосується бензину.
Таблиця 3.15
Вплив реактивного палива і бензину на низькотемпературні властивості літнього дизельного палива
Температура,
(°С)
Диз-паливо літнє
Реактивне паливо, (%)
Бензин, (%)



10
20
30
40
50
60
10
20
30
40
50
60

Помутніння Застигання Граничної фільтрова-ності

-5
-12

-6

-5
-15

-6

-7 -18

-7

-10
-21

-10

-11
-25

-12

-13
-29

-15

-15
-34

-18

-6
-15

-6

-7
-19

-10

-9
-22

-13

-12
-27

-15

-14
-31

-18

-17
-35

-21

Можна застосовувати для розбавлення і освітлювальний гас, але враховуючи, що низькотемпературні властивості його значно гірші від реактивного палива, розбавлення дизельного палива на 50 % (за об'ємом) призводить до пониження температури помутніння тільки на 7°С, а застигання на 11 °С.
Досвід використання дизельного палива в сільському господарстві показує, що при недотриманні правил його транспортування, зберігання, заправки, в паливо потрапляють вода і механічні домішки, які не тільки різко підвищують зношування паливної апаратури та двигуна, але можуть викликати і відмову в їх роботі. Забруднення дизельного палива значно зростає при роботі тракторів та автомобілів у запилених умовах. За наявності пилу в повітрі 1-2,5 г/м3 забрудненість палива в 2-3 рази збільшується, ніж в момент заправки. Цьому сприяє і те, що елементи забруднення, внаслідок більшої в'язкості дизельного палива, осідають на дно баків і ємкостей для зберігання значно повільніше, ніж це відбувається в бензині. Тому рекомендується перед заправкою дизельне паливо відстоювати протягом 10 діб. Механічних домішок і води в дизельному паливі не повинно бути. Контроль за виконанням цієї вимоги здійснюється спеціальним стандартним методом. Через доведений до постійної маси паперовий фільтр (червона стрічка) фільтрують розбавлене бензином дизельне паливо. Збільшення маси фільтра, віднесене до маси профільтрованого палива, відображене у відсотках і характеризує кількість механічних домішок.
Найбільш надійним способом очистки дизельного палива є фільтрація, тому паливоподаюча система дизельних двигунів включає фільтри грубої і тонкої очистки, призначення яких максимально захистити елементи системи живлення і двигун у цілому від механічних домішок, що за тих чи інших умов потрапили в паливо. З урахуванням важливого значення фільтрації для забезпечення чистоти палива, в стандарти на палива для швидкохідних авто тракторних дизельних двигунів уведено новий показник якості коефіцієнт фільтрованості.
Суть методу визначення цього показника (рис. 3.11) в пропусканні 10 порцій палива (по 2 мл кожну) через фільтрувальний папір.

Рис. 3.11. Схема приладу для визначення коефіцієнта фільтрованості :
1-ділильна лійка; 2-трубка; 3-корпус з фільтром; 4-кран; 5-ємкість для палива

Коефіцієнт фільтрованості це відношення часу фільтрації останньої порції палива до часу фільтрації першої. У товарних дизельних паливах, як правило, коефіцієнт фільтрованості менше трьох, що відповідає вимогам стандарту.
На процес сумішоутворення дизельного палива впливають конструктивні особливості двигуна і фізико-хімічні властивості палива.
Сучасні автотракторні двигуни мають нерозділену або розділену камеру згоряння (вихрову камеру). Форма камер згоряння, число форсунок, форма і розмір соплових розмірів, тиск і напрям вприску палива всі ці конструктивні фактори вибирають у оптимальному розмірі, щоб забезпечити належне сумішоутворення.
Процес сумішоутворення в дизельному двигуні залежить від таких фізико-хімічних властивостей палива, як в'язкість, густина, фракційний склад, тиск насиченої пари, поверхневий натяг тощо.
Збільшення в'язкості палива веде до збільшення крапель у факелі, що значно погіршує розпилювання і випаровування його. Паливо з великою в'язкістю догорає в кінці такту розширення, знижуючи економічність і підвищуючи димність відпрацьованих газів. З другого боку, паливо з малою в'язкістю також погіршує процес сумішоутворення. При його розпилюванні утворюються дрібні краплі, швидкість яких в щільному повітрі швидко падає, утворюючи укорочений факел. Внаслідок цього не весь об'єм камери згоряння використовується для приготування однорідної суміші і не все повітря бере участь у сумішоутворенні, що призводить до надлишку палива і неповного його згоряння.
Густина дизельного палива впливає на сумішоутворення приблизно так само, як і в'язкість. З підвищенням густини збільшується довжина факела, понижується економічність і зростає димність відпрацьованих газів.
Важливою характеристикою для розпилювання палива є поверхневий натяг розмір капель прямо пропорційний величині поверхневого натягу. З обважненням фракційного складу палива, підвищенням його густини поверхневий натяг збільшується. Для дизельних палив, швидкохідних двигунів поверхневий натяг перебуває в межах 0,027-0,030 Н/м, для палив тихохідних двигунів більше 0,030 Н/м.
Дизельне паливо повинно мати цілком певний фракційний склад. Використання палива як важкого, так і легкого фракційного складу призводить до порушення роботи двигуна. У першому випадку, внаслідок його незадовільного випаровування відбувається несвоєчасне самозаймання і неповне згоряння, що призводить до змивання оливи зі стінок циліндрів, збільшення нагару, розрідження оливи в картері. У другому випадку затрудняється пуск двигуна, збільшується жорсткість його роботи. Вплив фракційного складу палива на сумішоутворення у різних типах двигунів неоднаковий. Двигуни з вихрекамерним сумішоутворенням внаслідок більш сприятливих умов згоряння менш чутливі до фракційного складу, ніж двигуни з безпосереднім впорскуванням.
Стандартом передбачається визначати температури перегонки 50 % і 96 % палива: t 50% впливає на його пускові властивості, t96% є температурою кінця перегонки і свідчить про наявність важких фракцій, що погіршують якість сумішоутворення.
У зв'язку з дизелізацією автомобільного парку і зростанням потреб у дизельному паливі, вивчаються можливості розширення ресурсів таких палив шляхом зміни їх фракційного складу як за рахунок підвищення температури кінця кипіння, так і за рахунок пониження температури початку кипіння.
Палива з підвищеною температурою кінця кипіння називають обважненими (УФС). Лабораторні дослідження і випробування засвідчують, що можна збільшити ресурси дизельного палива на 3-4 % за рахунок більш глибокого відбору з нафти прямогонних фракцій з температурою википання на 25-30 °С вище за температуру википання стандартного літнього дизельного палива. Для цих палив наявність важких фракцій обмежується показником: до температури 360 °С переганяється не менше 90 % палива. Полегшення фракційного складу за рахунок введення бензинових фракцій покращує експлуатаційні властивості обважнених палив.
Таким чином, при значній дизелізації автомобільного парку перспективним буде використання єдиного дизельного палива з температурою початку кипіння 66-80 °С і температурою перегонки 90 % 360 °С. Його називають дизельним паливом широкого фракційного складу (ШФС).
З фракційним складом палива тісно пов'язана температура спалаху, при якій пари нафтопродукту з повітрям утворюють горючу суміш, що спалахує при піднесенні вогню. Визначають температуру спалаху в спеціальному приладі закритого типу. Дизельні палива для двигунів автотракторної техніки мають порівняно низьку температуру спалаху (35-40 °С).


3.2.3. Займання та згоряння дизельного палива
Своєчасне займання та згоряння палива обумовлюють економічність та надійність роботи дизельного двигуна.
Процес згоряння палива в дизельному двигуні можна розділити на 4 фази (рис. 3.12): 1) період затримки займання; 2) період швидкого горіння; 3) період уповільненого горіння; 4) період догоряння.
Період затримки займання проміжок часу від початку впорскування до моменту займання палива. Паливо, що впорскується в циліндр до приходу поршня у ВМТ (з випередженням), займається не миттєво, а з деяким запізненням. У цей період відбувається процес сумішоутворення та нагрівання палива. Одночасно з фізичною підготовкою його відбуваються реакції передполуменевого окислення. Період затримки займання завершується займанням
Рис. 3. 12. Індикаторна діаграма роботи дизельного двигуна:
І - м’яка po6отa; ІІ – жорстка робота

робочої суміші в одному або кількох місцях, де були найбільш сприятливі умови для проходження передполуменевих реакцій. Тепло, що виділяється при утворенні перших осередків самозаймання, прискорює процес займання палива, яке надходить у циліндр у період затримки займання, внаслідок чого починається бурхливе горіння, тобто фаза швидкого горіння. Ця фаза характеризується різким зростанням температури і тиску.
Інтенсивність наростання тиску залежить від кількості палива, що надходить в циліндр за період затримки самозаймання. Чим триваліший цей період, тим більше (за інших рівних умов) надійде палива в циліндр.Виділення тепла і відповідно наростання тиску в циліндрі відбувається різко. Тому робота двигуна буде супроводжуватись стуками і її називають "жорсткою". Жорстка робота дизельного двигуна так само небажана, як детонація в карбюраторних двигунах.
Режим роботи двигуна оцінюється зростанням тиску в камері згоряння на 1° повороту колінчастого вала. Якщо тиск зростає на 0,25-0,60 МПа, то двигун працює м'яко, при 0,6-0,8 МПа жорстко, а вище 0,9 МПа дуже жорстко.
Таким чином, для нормальної роботи двигуна необхідно, щоб паливо самозаймалось у чітко визначений момент і далі енергійно згоряло, викликаючи інтенсивне, але достатньо плавне зростання тиску, не перевищуючи 0,4-0,6 МПа на один градус повороту колінчастого вала. В цьому випадку спостерігатиметься так звана "м'яка" робота двигуна, при якій буде розвиватись максимальна потужність і забезпечуватись необхідна паливна економічність.
Якщо самозаймання запізнюється, то це призводить до жорсткої роботи двигуна, що нагадує детонацію в карбюраторному двигуні, але природа цих явищ зовсім протилежна, оскільки більшість факторів, що обумовлюють жорстку роботу дизельного двигуна сприяють усуненню детонації карбюраторного.
Показник, що характеризує самозаймистість дизельного палива, називається цетановим числом, яке визначається методом порівняння займистості палива з займистістю суміші двох вуглеводнів. Ця суміш складається з цетану період затримки самозаймання якого малий і цетанове число (ЦЧ) його приймають за 100; та альфаметилнафталіну, період затримки самозаймання якого великий, при цетановому числі 0.
Цетанове число дорівнює процентному вмісту (за об'ємом) цетану в такій суміші з альфаметилнафталіном, що рівноцінна даному паливу за самозаймистістю при випробовуванні в стандартних умовах. Визначають цетанове число на спеціальних установках, конструкція яких забезпечує зміну ступеня стиску у межах 7-23, різними методами: критичного ступеня стиску, запізнення самозаймання, співпадання спалахів.
Найбільшого поширення набув метод співпадання спалахів. Суть його така. При роботі установки на дизельному паливі, ЦЧ якого визначають, зміюючи ступінь стиску добиваються такого положення, щоб при впорскуванні палива під кутом повороту колінчастого вала 13° до ВМТ самозаймання суміші починалось рівно у ВМТ, про що "сигналять" спеціальні лампочки. Потім підбирають таку суміш цетану з альфаметилнафталіном, яка при тому ж ступені стиску мала б такий же період затримки самозаймання (13°). Вміст цетану в цій суміші в об'ємних відсотках і приймають за цетанове число.
Цетанове число дизельних палив залежить від їх вуглеводневого складу, структури і молекулярної маси (табл. 3.16).
Таблиця 3.16
Цетанові числа деяких вуглеводнів
Група
Найменування
Формула
ЦЧ

Парафінові

Нафтенові

Ароматичні
Н-декан
Цетан
Декалін
Метилдіпропілдекалінметан
Альфаметилнафталін
Альфаоктил нафталін
С10Н22
С16Н34
С10Н20
С10Н22С8Н17
С10Н7 СН3
С10Н7 С8Н17

77
100
48
21
0
18

Знаючи хімічний груповий склад палива, визначають цетанове число за формулою:
ЦЧ = 0,85П +0,1Н + 0,2А,
де П,Н,А вміст у паливі відповідно парафінових, нафтенових і ароматичних вуглеводнів, у відсотках за масою.
Достатньо точним і оперативним є розрахунково-експери-мсіпальний метод оцінки ЦЧ дизельного палива за допомогою формули:
ЦЧ= (Тсер-56)/0,005
·15,
де Тсер середня температура, яка визначається як півсума температур початку і кінця перегонки, °С;
· 15 густина дизельного палива при 15°С, кг/м3.
За рубежем для характеристики самозаймання дизельного палива, поряд з цетановим числом, використовують показник дизельний індекс (ДІ). Між дизельним індесом і цетановим числом палива існує така залежність:
Дизельний індекс 20 30 40 50 62 70 80 Цетанове число 30 35 40 45 55 60 80
Цей показник нормується і у вітчизняній технічній документації на дизельне паливо, яке поставляється на експорт.
Оптимальне значення цетанового числа 40-50. Використання палива з цетановим числом менше 40 призводить до жорсткої роботи двигуна, а більше 50 до збільшення питомої витрати палива за рахунок зменшення повноти згоряння. Влітку можна успішно застосовувати паливо з цетановим числом 40, а взимку, для забезпечення пуску холодного двигуна, цетанове число повинно бути більше 45.
Величина цетанового числа впливає і на пускові властивості дизельного палива: з підвищенням цетанового числа пуск двигуна полегшується (рис. 3.13). Однак це стосується палив, які незначною мірою відрізняються за фракційним складом. При
більшій різниці у фракційному складі важке паливо з високим цетановим числом має гірші пускові властивості, ніж легке паливо з більш низьким цетановим числом (рис. 3.14).
Цетанові числа можуть бути підвищені двома способами: регулюванням вуглеводневого складу або введенням спеціальних присадок.
Перший спосіб оснований на тому, що різні групи вуглеводнів мають різну самозаймистість. Вуглеводні за ознакою пониження цетанового числа розташовуються в такому порядку: нормальні парафіни – ізопарафіни - нафтени ароматичні. Таким чином, цетанове число палив можна суттєво підвищити, збільшуючи концентрацію нормальних парафінів і понижуючи вміст "ароматиків". Але із-за підвищеної температури застигання нормальних парафінів, у порівнянні з іншими групами вуглеводнів, значний їх вміст у зимових марках дизельних палив недопустимий.

Рис. 3.13. Залежність пуску холодного дизельного двигуна від цетанового числа палива - при різних температурах, повітря (частота обертання колінчастого вала 100 хв1)

Другий спосіб забезпечує підвищення цетанового числа за рахунок присадок, механізм дії яких оснований на їх здатності порівняно легко виділяти зі свого складу кисень.


Рис.3.14. Залежність часу пуску дизельного двигуна від температури википання 50 % палива (числа над точками – цетанові числа).

Як сильні окислювачі вони прискорюють початкові передполуменеві реакції, сприяють розгалуженню окислювальних ланцюгів і утворенню нових активних
центрів реакції. Найбільш поширені приточками цетанові садки ізопропил- та циклогексилнітрати, але їх вводять у невеликих кількостях, оскільки ці речовини понижують температуру спалаху і підвищують коксівність палива.



3.2.4. Стабільність і схильність до утворення відкладень
Сучасні товарні дизельні палива це середньодистилятні нафтові фракції з високою фізичною стабільністю. Температура початку кипіння дизельних палив перебуває в межах 180-220 °С і тиск насиченої пари при звичайних умовах не перевищує 1 кПа. Тому втрати дизельних палив від випаровування під час зберігання невеликі і складають 1,5 кг у рік з 1 м3 пароповітряного простору.
Хімічна стабільність дизельних палив, одержаних з мало-сірчистої нафти, досить висока. Навіть після зберігання протягом п'яти і більше років вони практично не змінюють своїх показників якості, тоді як дизельні палива, що містять значну кількість ненасичених вуглеводнів і меркаптанів, суттєво змінюють свої властивості в тих же умовах.
Утворення нагару і смолистих відкладень залежить не тільки під конструктивних факторів, технічного стану і режиму роботи двигуна, але і від якості дизельного палива. На утворення відкладень впливають такі фізико-хімічні властивості його як фракційний Склад, в'язкість, наявність сірчистих сполук, смолистих речовин (фактичних смол), ненасичених вуглеводнів тощо.
Дизельне паливо важкого фракційного складу і високої в'язкості погано випаровується і розпилюється, що призводить до його неповного згоряння і утворення високотемпературних відкладень на деталях двигуна.
Чим вище вміст сірки в паливі, тим більше нагару і лаку утворююється при його згорянні. Сірка впливає не тільки на кількість утворення нагару, а і на його властивості, оскільки сірчисті сполуки підвищують щільність нагару. Враховуючи все це, вміст сірки в дизельних паливах обмежується. При згорянні гідро-очищених палив нагароутворення понижується в 1,5-2,0 рази.
Серед сірчистих сполук найбільший вплив на нагароутворення виявляють меркаптани. В присутності останніх прискорюється окислення нестабільних сполук дизельного палива (ненасичених компонентів вторинних способів перобки нафти) і, тим самим, збільшується швидкість утворення відкладень. Тому вміст меркаптанової сірки в дизельному паливі не повинна перевищувати 0,01 %. Видалення меркаптанів із сірчистого палива призводить до того, що в 2-5 разів зменшується товщина лакових плівок на голках розпилювачів форсунок, а температура осмолення їх підвищується на 25-30 °С.
Для дизельних палив, які містять продукти крекінгу, нормується йодне число. Це пов'язано з тим, що в продуктах каталітичного крекінгу, які додають в дизельні палива в об'ємі до 20 % з метою збільшення їх виробництва, можуть бути малостабільні ненасичені вуглеводні. Йодне число відповідає кількості йоду в грамах, який здатний приєднатись до ненасичених вуглеводнів, що знаходяться в 100 г нафтопродукту. При визначенні створюються такі умови, коли йод може реагувати з ненасиченими вуглеводнями, які мають подвійний зв'язок (олефінами). Тому цей показник характеризує одну із сторін хімічної стабільності. Йодне число не повинно перевищувати 6 г йоду на 100 г палива.
Зі збільшенням вмісту смолистих речовин схильність дизельного палива до нагароутворення зростає. Наявність смолистих речовин оцінюється вмістом фактичних смол і їх кількість не повинна перевищувати 30-60 мг/100 мл.
Схильність дизельного палива до нагароутворення залежить також від його коксівності і зольності.
Коксівність це здатність палива утворювати в умовах нагрівання (800-900 °С) без доступу повітря залишок у вигляді вугілля (коксу). Для дизельних палив коксівність залежить від їх фракційного складу, вмісту смолистих і нестабільних сполук. Коксівність (коксове число) визначають або для палива в цілому, або для 10 %-го залишку його після перегонки. Коксівність цього залишку повинна бути не більше 0,5 %.
Зольність палива характеризує вміст у ньому мінерального залишку після згоряння. Зола не тільки бере участь при утворенні нагару, але і підвищує зношування деталей двигуна. Допустимий вміст золи в дизельних паливах перебуває в межах 0,01-0,02 %.
Схильність палив до лакоутворення оцінюють за вмістом лаку в міліграмах на 10 мл палива шляхом випаровування невеликої кількості палива у спеціальному лакоутворювачі при температурі 250 °С.



3.2.5. Корозійні властивості
Причини корозійності дизельних палив ті ж, що і в бензинів: наявність водорозчинних кислот і лугів, органічних кислот і сірчистих сполук. Присутність водорозчинних кислот і лугів у паливі виявляють за реакцією водної витяжки і наявність їх за стандартами не допускається. Вміст органічних кислот обмежується показником кислотності.
Кислотність дизельних палив не повинна перевищувати 5 мг КОН/100 мл. Застосування дизельних палив з високою кислотністю викликає не тільки збільшення корозійної зношуваності, але й відкладень.
Вирішальний вплив на корозійну агресивність дизельних палив має вміст і характер сірчистих сполук. Корозійна агресивність дизельних палив підвищується зі збільшенням загального вмісту сірки. В даний час нафтопродукти одержують в основному з сірчистих нафт (запаси малосірчистих нафт обмежені). В результаті їх перегонки одержують газойлеві та солярові дистиляти з вмістом сірки до 1,0-1,3 %. Сірку з дистилятів видаляють з допомогою різних способів очистки, які дозволяють знизити її вміст до 0,2-0,5 %.
Активних сірчистих сполук (сірководню, елементної і меркаптанової сірки) при надходженні палива з виробництва повинно бути так мало, щоб корозійне випробування (пробу на "мідну пластинку") воно витримувало.
Корозійні властивості дизельних палив обумовлені не стільки загальним вмістом сірки в паливі, скільки меркаптанів. Зношуваність плунжерних пар при роботі на паливі з вмістом 0,025 % меркаптанової сірки збільшується в два рази у порівнянні зі зношуваністю на паливі без меркаптанів (рис. 3.15). Тому вміст меркаптанової сірки в паливі повинен бути не більше 0,01 %.
Загальна кількість сірки, яка міститься в дизельному паливі, значною мірою визначає роботоздатність дизельного двигуна. Узагальнюючи експериментальні дослідження, можна стверджувати, що при зростанні сірки з 0,2 до 0,5 % зношуваність підвищується на 20-25 %, а при використанні сірчистих палив (до 1,0 %) прискорюється майже вдвоє (рис. 3.16).


Рис. 3.15. Залежність зношування плунжерних пар від вмісту
меркаптанової сірки: 1-відсутня; 2 - 0,025 %



3.2.6. Асортимент палив для дизельних двигунів і сфера їх застосування
3гідно з ДСТУ 868-99, який затверджено і впроваджено наказом Держстандарту України від 8 квітня 1999 року №179, чинним від 01.09.1999 року, для швидкохідних дизелів автотракторної техніки виготовляються такі марки дизельного палива (табл. 3.17):

Рис. 3.16. Вплив вмісту сірки в паливі на зношування поршневих кілець

Л-літнє, рекомендується до використання при температурі повітря не нижче мінус 5 °С. За згодою із споживачем, допускається виробляти дизельне паливо з температурою застигання не вище 0 °С, за мінімальної температури повітря на місці застосування не нижче 5 °С;
З-зимове, рекомендується для використання при температурі повітря не нижче мінус 15 °С. За згодою з Міноборони України, допускається виробляти і застосовувати паливо з граничною температурою фільтрованості не вище мінус 25 °С.
За вмістом сірки дизельні палива розподіляються на чотири види, а за температурою спалаху в закритому тиглі на дві групи (табл. 3.17).




Таблиця 3.17
Характеристика дизельного палива за ДСТУ 3868-99
Показник
Паливо марки


Л
З

Цетанове число, не менше
Фракційний склад, температура (°С):
50% переганяється, не вище
96% переганяється, не вище
Кінематична в'язкість при 20 °С, (мм2/с)
Температура застигання, (°С), не вище
Температура спалаху в закритому тиглі, (°С), не нижче:
для дизелів загального призначення
для тепловозних і суднових двигунів та газових турбін
Масова частка сірки, (%), не більше
виду І
виду II
виду III
виду IV
45

280
370
3,0-6,0
-10

40
62

0,05
0,10
0,20
0,50
45

280
370
1,8-6,0
-25

35
40

0,05
0,10
0,20
0,50

Концентрація фактичних смол,
(мг на 100 см3 палива), не більше
Йодне число, (г йоду на 100 г палива), не більше
Зольність, (%), не більше
Коксівність 10% залишку, (%), не більше

40
6
0,01
0,30

30
6
0,01
0,30

Коефіцієнт фільтрованості, не більше
Вміст водорозчинних кислот і лугів
Вміст води
Густина при 20 °С, (кг/м3), не більше
Гранична температура фільтрованості, (°С), не вище
3
відсутні
відсутні
860
-5
3
відсутні
відсутні
840
-15

В умовному позначенні дизельного палива марки Л зазначається масова частка сірки і температура спалаху в закритому тиглі, а дизельного палива марки З частка сірки і температура застигання. Для прикладу: умовне позначення дизельного її їхнього палива з масовою часткою сірки до 0,10% і температурою спалаху 40°С - Паливо дизельне Л-0,10-40 за ДСТУ 3868-99; умовне позначення дизельного зимового палива з масовою часткою сірки до 0,20% і температурою застигання мінус 25 % Паливо дизельне Л-0,20-(-25) за ДСТУ 3868-99.
Держстандарт України наказом від 25.10.1999 р. №2910 відновив в Україні чинність міждержавного стандарту ГОСТ 305-82 "Топливо дизельное. Технические условия" скасованого раніше. Викликано це тим, що за низькотемпературними властивостями паливо дизельне марки 3, що виробляється за ДСТУ 3868-99, не задовольняє експлуатаційні вимоги техніки, яка застосовується Міністерством Оборони України. За ГОСТ 305-82 виробляється дизельне паливо трьох марок: зимове З, літнє Л та арктичне А (табл. 3.18).





Таблиця 3.18
Характеристика дизельних палив за ГОСТ 305-82
Показники
Л
3
А

Цетанове число, не менше
Фракційний склад:
50% переганяється при температурі,
(°С), не вище
96% переганяється при температурі,
(°С), не вище
Кінематична в'язкість при 20 °С, (мм2/с)
Температура застигання, (°С), не вище,
для: помірної зони
холодної зони
Температура помутніння, (°С),не вище, для:
помірної зони
холодної зони
Температура спалаху в закритому тиглі,
(°С), не нижче
Масова частка сірки, (%), не більше, у паливі:
виду І
виду II
Вміст водорозчинних кислот і лугів Кислотність, (мг КОН/100 см3), не більше
Йодне число, (г йоду на 100 г палива),
не більше

45


280

360
3,0-6,0

-10
-

-5
-

40

0,2
0,5
відсутні
5

6

45


280

340
1,8-5,0

-35
-45

-25
-35

35

0,2
0,5
відсутні
5

6

45


255

330
1,5-4,0

-
-55

-
-

30

0,2
0,4
відсутні
5

6


Вміст механічних домішок
Вміст води
Густина при 20 °С, (кг/м3), не більше
відсутні
відсутні
860
відсутні
відсутні
840
відсутні
відсутні
830


Відповідно до стандарту, при умовному позначенні літнього палива вказується граничний вміст сірки і температура спалаху, допустимі для даного палива. Наприклад: Паливо дизельне, Л-0,2-40 ГОСТ 305-82.
При позначенні зимових палив замість температури спалаху вказується температура застигання, наприклад: Паливо дизельне, 3-0,2 мінус 35 ГОСТ 305-82.
При позначенні арктичних палив вказується тільки граничний вміст сірки, наприклад: Паливо дизельне, А-0,4 ГОСТ 305-82.
Із середини 70-х років в умовах зростаючої диспропорції між приростом видобутку нафти і збільшенням потреби в дизельному паливі у багатьох країнах, і в нашій зокрема, були проведені роботи по розширенню ресурсів цього палива за рахунок підвищення температури кінця кипіння його на 25-30 °С. З'явилось дизельне паливо обважненого фракційного складу (УФС) яке виготовляється ВАТ "Херсоннафтопереробка" і "Нафтохімік Прикарпаття" за ТУ 38.601-53-2-93 (табл. 3.19).
Паливо виготовляється трьох марок:
УФС - для експлуатації при температурі навколишнього повітря 5 °С і вище;
УФСП1 - з депресорною присадкою для експлуатації при температурі навколишнього повітря мінус 5 °С і вище;
УФСП2 - з депресорною присадкою для експлуатації при температурі навколишнього повітря мінус 15 °С і вище.
За вмістом сірки палива поділяються на підгрупи:
I масова частка сірки не більше 0,2 %;
II масова частка сірки не більше 0,5 %;
III масова частка сірки не більше 1,0%.
Таблиця 3.19
Характеристика дизельного палива обважненого фракційного
складу за ТУ 38.601-53-2-93
Показник
УФС
УФСП1
УФСП2

Цетанове число, не менше
Фракційний склад:
50% переганяється при температурі
(°С), не вище
ДО 360 °С переганяється, (%), не менше
45


290
90
45


290
90
45


290
90

Кінематична в'язкість при 20 °С, (мм2/с)
Температура застигання, (°С), не вище
Температура помутніння, (°С), не вище
Гранична температура
фільтрованості, (°С), не вище

3,0-6,5
0
5

-

3,0-6,5
-15
5

-5

3,0-6,5
-25
5

-15


Температура спалаху в закритому
тиглі, (°С), не нижче
Масова частка сірки, (%),
не більше, в паливі:
підгрупи І
підгрупи II
підгрупи III
Вміст водорозчинних кислот і лугів
Вміст води
Йодне число, (г йоду на 100 г палива),
не більше
Зольність, (%), не більше
Коксівність 10%-ного залишку (%) не більше
Коефіцієнт фільтрованості, не більше
Густина при 20 °С, (кг/м3), не більше

40


0,2
0,5
1,0
відсутні
відсутні

6
0,01
0,30
3,0
860

40


0,2
0,5
1,0 відсутні відсутні

6
0,01
0,30
3,0
860

40


0,2
0,5
1,0
відсутні відсутні

6
0,01
0,30
3,0
860


Приклад умовного позначення дизельного палива УФС з масовою часткою сірки до 0,2%: Паливо дизельне обважненого фракційного складу УФС-0,2 ТУ 38.601-53-2-93.
Користувачам потрібно пам'ятати, що в зв'язку з підвищеною густиною УФС, збільшується циклова подача палива і, як наслідок, на 1,5-2,0 % зростає його годинна витрата та підвищується димність на 10-15 %. Отже, при переході на паливо УФС необхідна корекція регулювання паливної апаратури двигуна.
Для середньо- і тихохідних дизельних двигунів, з частотою обертання до 1000 хв-1 за ГОСТ 1667-68 виробляють паливо марок ДТ і ДМ. Вони відрізняються в'язкістю, коксівністю і температурою застигання.
Паливо цих марок це суміш дистилятів із залишковими продуктами (мазутом) прямої перегонки або крекінгу. Двигуни, в яких використовують таке паливо, експлуатують в основному на стаціонарних і напівстаціонарних установках. Коротка характеристика палива наведена в табл. 3.20.
Паливо ДТ призначено для дизелів, не обладнаних системою підготовки палива, а паливо ДМ (мазут) для суднових тихохідних дизелів, обладнаних системою попередньої підготовки палива (нагрівання до температури 60-70 °С, відстоювання, фільтрування).
Таблиця 3.20
Коротка характеристика палив для середньо- і тихохідних дизельних двигунів
Показники
ДТ
ДМ

Густина при 20 °С, (г/см3), не більше
Фракційний склад: до 250 °С переганяється,
(%), не більше
В'язкість при 50 °С:
кінематична, (мм2/С), не більше
умовна, (°ВУ), не більше
Коксівність, (%), не більше
Зольність, (%), не більше
0,930

15

36
2,95
3,0
0,04
0,930

15

130
17,4
9,0
0,06

Масова частка сірки, (%), не більше:
в малосірчистому паливі
в сірчистому паливі
Вміст водорозчинних кислот і лугів
Масова частка, (%), не більше:
механічних домішок
води
ванадію
Температура, (°С):
спалаху в закритому тиглі, не нижче
застигання, не вище

0,5
1,5
Відсутні

0,05
0,5
0,015

65
-5

0,2
2,0
Відсутні

0,1
0,5
0,1

85
10


Газові конденсати (рідкі вуглеводні, що конденсуються при нормальних умовах з природніх газів, які знаходяться в підземних шарах під тиском 4,9-9,8 МПа і при температурі до 150 °С) розглядаються як додаткове джерело сировини для одержання палив для автотракторних двигунів. Рівень фізико-хімічних і експлуатаційних властивостей газоконденсатів близький до дизельного палива, що дозволяє використовувати ці конденсати як паливні компоненти.
Вважають найбільш доцільним використовувати газові конденсати як паливо для дизельних двигунів на місцях їх добування без складної переробки.
З 1 січня 1981 р. введено в дію ТУ 51-28-81 "Паливо газоконденсатне широкофракційне для швидкохідних дизелів", яке поширюється на паливо газоконденсатне (ГКП) широкофракційне зимове північне, одержане прямою перегонкою з газового конденсату Уренгойського родовища, а також компаундуванням фракції газового конденсату з товарним дизельним паливом. ГКП рекомендується для експлуатації дизелів у північних умовах при температурі повітря мінус 45 °С і вище.
При відповідному регулюванні паливної апаратури динамічні показники дизельного двигуна при роботі на газовому конденсаті дещо поліпшуються (у ГКП менше цетанове число), димність відпрацьованих газів понижується приблизно на 10 % (внаслідок меншого вмісту в конденсаті висококиплячих фракцій вуглеводнів). ГКП токсичне і вибухонебезпечне, що потребує дотримання встановлених вимог безпеки.
Широке використання дизелів в усіх галузях народного господарства і, в першу чергу, сільському господарстві та автомобільному транспорті призводить до необхідності збільшення виробництва дизельного палива. При існуючій технологи нафтопереробки його вихід становить близько 20 %, тому можливим шляхом задоволення всезростаючих потреб у цьому виді палива є перехід на паливо з широким фракційним складом (ШФС), тобто таке, що википає в діапазоні температур 60-360 °С. Одержують його методом прямої перегонки нафти.
Споживачами палива ШФС повинні стати дизелі всіх розмірів і будь-якої швидкохідності. Це значно спростить весь комплекс переробки нафти і використання палива (одержання, транспортування, зберігання тощо). Проте виникають і труднощі, пов'язані з перебудовою нафтопереробної промисловості. Разом з тим основна перевага цього палива великі сировинні ресурси роблять його перспективним.


3.2.7. Зарубіжні класифікації дизельних палив
Об'єм власного виробництва дизельного палива в Україні становить менше половини необхідної річної потреби, тому основна частина палив імпортується з Росії, Білорусі і Литви.
Російські НПЗ виробляють дизельне паливо за ГОСТ 305-82, союзними ТУ, а також технічними умовами Російської Федерації (ТУ 38.401-58-110-94, ТУ 38.1011348-90, ТУ 38.401-58-36-92, ТУ 38.401-58-45-92) та ін. Підприємства Білорусі та Литви виробляють свою продукцію, як правило, у відповідності з російськими нормативними документами.
Паливо дизельне експортне за ТУ 38.401-58-110-94 (табл. 3.21) виробляється для поставок на експорт двох марок:
ДЛЕ дизельне літнє експортне, рекомендується для застосування при температурі навколишнього повітря 0 °С і вище;
ДЗЕ дизельне зимове експортне, рекомендується для застосування при температурі навколишнього повітря мінус ЗО °С.
У залежності від вмісту сірки палива поділяються на види:
літнє вид І з вмістом сірки не більше 0,2 %;
вид II з вмістом сірки не більше 0,3%;
зимове вид тільки І з вмістом сірки не більше 0,2 %.
Дизельне експортне паливо, виходячи з вимог до вмісту сірки, одержують гідроочисткою прямогонних дизельних фракцій. Самозаймистість дизельного палива оцінюють не цетановим числом, а дизельним індексом. Крім того, замість визначення вмісту води і коефіцієнта фільтрованості, експрес-методом визначають прозорість палива при температурі 10 °С.
Таблиця 3.21
Характеристика дизельного експортного палива (ТУ 38.401-58-110-94)
Показники
Марки


ДЛЕ
ДЗЕ

Дизельний індекс
Фракційний склад: переганяється при
температурі, (°С), не вище:
50 %
90 %
96 %
Кінематична в'язкість, при 20 °С, (мм2/с) Температура, (°С): застигання, не вище граничної фільтрованості, не вище
53


280
340
360
3,0-6,0
-10
-5
53


280
330
360
2,7-6,0
-35
-25

спалаху в закритому тиглі, не нижче
Масова частка сірки, (%), не більше,
в паливі:
виду І
виду II

65


0,2
0,3
60


0,2
-

Випробування на "мідній пластинці" Кислотність, (мг КОН/100 см3) палива,
не більше
Зольність, (%), не більше
Коксівність 10 %-ного залишку, (%),
не більше
Колір, од. ЦНТ, не більше
Вміст механічних домішок
Прозорість при температурі 10 °С
Густина при 20 °С, (кг/м3), не більше
витримують

3,0
0,01

0,2
0,2
відсутні
прозоре
860

витримують

3,0
0,01

0,2
0,2
відсутні
прозоре
845



Дизельне паливо екологічно чисте за ТУ 38.1011348-90 рекомендують застосовувати, насамперед, усім споживачам у великих населених пунктах, курортних зонах, кар'єрах та інших місцях з обмеженим повітрообміном.
Технічні умови передбачають випуск двох марок літнього (ДЛЕЧ-В і ДЛЕЧ) і однієї марки зимового (ДЗЕЧ) дизельного палива з вмістом сірки до 0,05 % (вид І) і до 0,1 % (вид II).
З урахуванням зростаючих вимог до вмісту ароматичних вуглеводнів введена норма за цим показником: для палива марки ДЛЕЧ-В не більше 20 %, для палива ДЗЕЧ не більше 10 % (табл. 3.22).
Європейський стандарт EN-590 діє в країнах Європейської Економічної Співдружності з 1996 року. Стандарт передбачає випуск дизельних палив для різних кліматичних регіонів.
Загальними для цих палив є вимоги до: температури спалаху - не нижче 55 °С, коксівності 10 %-ного залишку - не більше 0,3%, зольності - не більше 0,01%, вмісту води - не більше 200 ppm, механічних домішок - не більше 24 ppm, корозії на мідній пластинці - клас І, стабільність до окислювання - не більше 25 г осаду/м2.

Таблиця 3.22
Основні фізико-хімічні показники екологічно чистих дизельних палив
Показники
ДЛЕЧ-В
ДЛЕЧ
ДЗЕЧ

Цетанове число, не менше
Фракційний склад: переганяється
при температурі, (°С), не вище
50%
96 %
Кінематична в'язкість при 20 °С, (мм2/с)
Температура застигання, (°С), не вище
Гранична температура
фільтрованості, (°С), не вище
Температура спалаху в закритому
тиглі, (°С), не нижче
Масова частка сірки, (%), не більше, в паливі:
вид І
вид II
45


280
340
3,0-6,0
-10

-5

62


0,05
0,1
45


280
360
3,0-6,0
-10

-5

62


0,05
0,1
45


280
340
1,8-5,0
-35

-25

40


0,05
0,1

Випробування "мідною пластинкою" Кислотність, (мг КОН/100 см3 палива),
не більше
Вміст механічних домішок і води Зольність, (%), не більше

витримує

0,5
відсутні
0,01


витримує

0,5
відсутні
0,01


витримує

0,5
відсутні
0,01




Коксівність 10 %-ного залишку, (%),
не більше
Колір, од. ЦНТ, не більше
Густина при 20 °С, (кг/м3), не більше
Вміст ароматичних вуглеводнів, (%),
не більше

0,2
2,0
860

20

0,2
2,0
860

-

0,2
2,0
840

10

Введені обмеження на вміст сірки в дизельних паливах - не більше 0,05%. Для районів з помірним кліматом передбачено виробництво 6 марок дизельного палива: А, В, С, D, Е і F з граничною температурою фільтрованості відповідно +5, 0, -5, -10, -15 і 20 °С.
Для районів з холодним кліматом передбачено випуск 5класів дизельного палива з такими низькотемпературними властивостями:
Клас 0 1 2 3 4
Температура помутніння, °С, не вище -10 -16 -22 -28 -34 Гранична температура фільтрованості, °С, не вище -20 -26 -32 -38 -44
У рамках встановлених вимог і в залежності від кліматичних умов кожна з країн-учасниць EC може встановлювати літні (Summer), зимові (Winter), проміжні (Intermediate) або регіональні (Regional) марки дизельного палива, які регламентуються вимогами уже національних стандартів.
У США і деяких інших країнах технічними умовами, що діють у державному масштабі, встановлюються, як і для автомобільних бензинів, лише загальні вимоги до найбільш важливих показників дизельних палив, а конкретні вимоги до них, за всіма фізико-хімічними показниками, передбачаються специфікаціями фірм. Так державна, найбільш поширена в США, специфікація ASTM на дизельні палива встановлює граничні значення основних показників для палив трьох марок (табл. 3.23), що застосовуються у дизельних двигунах різних типів.
Паливо No. 1-D являє собою гасово-газойлеві нафтові фракції і призначено для швидкохідних дизельних двигунів, які працюють з частою зміною навантаження і швидкості в широких межах; а також для двигунів, які експлуатуються при низьких температурах.
Паливо No.2-D в основному газойлеві фракції призначено для швидкохідних двигунів важких транспортних машин (тракторів), а також для двигунів, які застосовуються в промисловості і працюють з постійними швидкостями і високими навантаженнями.
Паливо No.4-D в'язке дистилятне паливо або суміш дистилятних і залишкових палив призначено для тихохідних стаціонарних, а також середиьохідних двигунів, які працюють тривалий час під навантаженням, в основному, при постійній частоті обертання або швидкості.
Специфікацією ASTM на дизельне паливо не регламентується температура застигання; лише зроблено застереження, що вона повинна бути на 5,6 °С нижче за температуру навколишнього повітря, за винятком тих випадків, коли передбачено підігрів палива.
Специфікацією допускається порівняно високий вміст сірки в дизельному паливі від 0,5 % для палива No.l-D до 2,0 % для палива No.4-D.
Таблиця 3.23
Специфікація ASTM на дизельні палива США
Показники
No.l-D
No.2-D
No.4-D

Цетанове число, не нижче
Фракційний склад:
10 % переганяється при
температурі, (°С),
не нижче
не вище
В'язкість при 37,8 С, (мм2/с):
не нижче
не вище
Коксівність 10 %-го залишку,
(%), не більше
Зольність, (%), не більше
Температура спалаху в
закритому тиглі, (°С),
не нижче
Вміст, (%), не більше:
сірки
води і механічних домішок
Випробування на "мідній
пластинці"
40



-
288

1,3
2,4

0,15
0,01


37,8

0,5
Сліди

витримує
40



282
338

1,9
4,1

0,35
0,01


51,7

0,5
0,1

витримує
30



-
-

5,6
26,1

-
0,1


54,4

2,0
0,5

витримує


Крім специфікацій ASTM, у США існують специфікації на дизельне паливо SAE і Федеральна та специфікації, які враховують особливості роботи дизельних двигунів. Так передбачена специфікація на дизельне паливо для автобусів, причому окремо - для міських і міжміських; специфікації залізних доріг; специфікації гірського бюро, військового відомства, НАТО та ін.









































Контрольні (тестові) питання
1. Які стандартизовані показники дизельного палива найсуттєвіше впливають на його сумішоутворюючі властивості?
2. Які властивості дизельного палива характеризує цетанове число, якими способами його підвищують?
3. Яким показником обмежується вміст ненасичених вуглеводнів у дизельному паливі, як його визначають?
4. Яким показником оцінюється схильність дизельних палив до нагароутворення, як його визначають?
5. Що означають літери і числа в позначенні літнього дизельного палива за ДСТУ 3868-99?
6. Що означають літери і числа в позначенні зимового дизельного палива за ДСТУ 3868-99?
7. Що означають літери і числа в позначенні дизельного палива обважненого фракційного складу?
8. При якій температурі навколишнього середовища можна застосовувати дизельне паливо за ДСТУ 3868-99?
9. При якій температурі навколишнього середовища можна застосовувати дизельне паливо обважненого фракційного складу?
10. Які марки палив застосовують у середньо- і тихохідних дизельних двигунах?


























3.3. Газоподібне паливо

3.3.1. Загальні відомості і класифікація
У паливному балансі країни газоподібне паливо з кожним роком займає все вагоміше місце. Великі перспективи використання газу в сільському господарстві як для технологічних (опалювання теплиць, парників, сушарок, тваринницьких ферм), так і побутових потреб. В останні роки газ все ширше використовують у двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ).
Порівняно з іншими видами газоподібне паливо має такі переваги:
- дешеве і після вугілля найбільш поширене з великими запасами;
- згоряє в майже теоретичній кількості повітря, що забезпечує високі коефіцієнт корисної дії і температуру згоряння;
- при згорянні не утворює небажаних продуктів (сірчистих сполук, кіптяви і диму);
- легко запалюється при будь-якій температурі навколишнього повітря;
- може бути використане в стисненому і скрапленому стані;
- для зберігання газу не потрібні спеціальні складські приміщення, оскільки його подають по газових магістралях.
Газоподібне паливо має й недоліки: утворює вибухові суміші з повітрям (природний газ, метан, водень), легко витікає через нещільності. Гази, до складу яких входить оксид вуглецю (генераторний, змішаний, світильний, водяний, коксовий) дуже отруйні, тому при роботі з ними необхідно суворо дотримуватись правил технічної, протипожежної і особистої безпеки.
Як інші види палива, газоподібне поділяють на: природне - використовується в тому вигляді, в якому воно знаходиться в надрах землі (природний газ газових родовищ і супутний) і штучне гази, які одержують як побічний продукт при переробці нафти і твердого палива або спеціально з допомогою газогенераторів (коксовий, генераторний, підземної газифікації).
Залежно від фізичних властивостей гази можуть бути: скраплені і стиснені. Скраплені (зріджені) це гази з відносно високою критичною температурою,* при підвищенні тиску до 1,0-1,5 МПа переходять в рідкий стан. В основному, це пропан-бутанові вуглеводні. Стиснені це гази з низькою критичною температурою, які залишаються в газоподібному стані при нормальній температурі навіть при дуже високому тиску (до 20 МПа). До них належать метан, оксид вуглецю, водень, етилен.
Газоподібне паливо за теплотою згоряння поділяють на три групи:
- висококалорійне, з теплотою згоряння понад 20000 кДж/м3 (природні гази газових родовищ і супутні, нафтовий газ);
- середньокалорійне 10000-20000 кДж/м3 (коксовий, світильний та ін.);
- низькокалорійне до 10000 кДж/м3 (доменний, генераторний та ін).








3.3.2. Характеристика і асортимент
З усіх видів газоподібного палива найбільш поширені природні гази, які поділяються на дві групи: гази газових родовищ і супутні, які добуваються разом з нафтою.
Природні гази чисто газових родовищ за складом і тепловою цінністю відрізняються між собою незначною мірою (табл. 3.24). Головною їх складовою є метан СН4.
Таблиця 3.24
Склад природних газів газових родовищ, (% за об'ємом):
Родовища
СН4
С2Нб
С3Н8
С4Н10
С5Н12
СО2
Н2S
QН, МДж/м3

Урицьке
91,2 93,4 93,0 93,3 98,7 98,3 95,1
2,8
2,1
3,1
4,0
0,3
0,3
1,1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,1
0,1
0,3
0,6
0,4
0,6
0,4
0,1
0,2
-
0,7
0,3
-
0,3
сліди
-
-
0,5 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1 0,4
3,3 2,7 2,5 1,3 0,7 1,0 3,0
37,1 36,5 36,8
37,8 35,8 35,8 35,3

Елшанське









Газлінське









Щебелинське









Ставропольське









Дашавське









Березовське










У природному газі, який надходить трубопроводом, нормується тільки вміст шкідливих домішок: сірководню, аміаку, смол, пилу, вологи тощо. За сортами і марками його не поділяють. Природний газ має низьку критичну температуру (мінус 161 °С при атмосферному тиску і мінус 82 °С при тиску 4,6 МПа). Навіть при високому тиску цей газ перебуває в газоподібному стані і тому його називають стисненим. До таких газів відносяться і деякі штучні. Характеристику стиснених газів, що поставляються споживачам, наведено в таблиці 3.25.
Таблиця 3.25
Характеристика стиснених газів
Показники
Природний
Коксовий
совий



метанізований
збагачений

Теплота згоряння,
(кДж/м3), не менше
Вміст компонентів, (%)
метану
водню
Вміст домішок,
(г/м3), не більше
сірководню
смоли і пилу
пари води в газі, що
знаходиться в балоні:
влітку
взимку

29000

80-97
-


0,02
0,001


7,0
0,5
27000


Більше 65
-


0,02
0,001


7,0
0,5
22000


50
Менше 12


0,02
0,001


7,0
0,5

Природні гази не отруйні, але в широкому діапазоні концентрації з повітрям утворюють вибухнебезпечні суміші.
Супутний нафтопромисловий газ, крім метану, містить більш важкі газоподібні вуглеводні, кількість яких залежить від складу нафти того чи іншого родовища. В багатьох випадках газовий фактор (кількість газу в кубічних метрах на одну тону нафти) дуже високий (50-100 м3).
Вуглеводні з числом атомів вуглецю 1-4, які входять в склад нафти, при нормальних умовах перебувають в газоподібному стані. їх уловлюють при добуванні нафти. Теплота згоряння супутного нафтопромислового газу вища, ніжу газах чисто газових родовищ, але їх використовують, головним чином, як сировину для хімічної і нафтохімічної промисловості.
Штучні газоподібні палива одержують шляхом газифікації твердого палива або їх сухою перегонкою (суть процесів розглядається у відповідних розділах). За допомогою газифікації отримують генераторний газ, змішаний, водяний та ін.; при сухій перегонці напівкоксовий, коксовий, світильний та ін.
Генераторний газ виробляється шляхом газифікації твердих палив у газогенераторах (див. нижче).
Змішаний генераторний газ одержують при подачі до газогенератора змішаного пароповітряного дуття. Водяна пара розкладається і збагачує горючу частину газу воднем. Порівняно з генераторним газом, змішаний містить більше водню, метану і менше азоту. У зв'язку з цим й теплота його згоряння буде вищою, ніж у генераторного.
Водяний газ виробляють, пропускаючи водяну пару через розжарений шар палива. Склад його залежить від палива, яке газифікується. Теплота згоряння 10420 кДж/м3. Найкращим паливом для одержання цього газу є кокс і антрацит. При згорянні водяного газу утворюється висока температура (до 2800 °С), завдяки чому його застосовують для зварювання і різання металів, синтезування штучного рідкого палива, а також добування водню для гідрогенізаційних процесів.
Гази, що одержують при коксуванні та напівкоксуванні, є побічними продуктами цих процесів (див. розділ 4). Але при сухій перегонці відповідного кам'яного вугілля та важких залишків нафти гази є основним продуктом цього процесу.
Основною відмінністю газів сухої перегонки від газів, які одержують при газифікації твердого палива у газогенераторах, є значно менший вміст у перших кисню та азоту і більший водню та вуглеводнів.
Коксовий газ. Головними складовими частинами коксового газу є водень(біля 50 %), вміст якого збільшується з підвищенням температури коксування, і метан (біля 25 %). Теплота згоряння коксового газу 15500-21600 кДж/м3 .
Напівкоксовий газ відрізняється від коксового більшим вмістом вуглеводнів і меншим вмістом водню. Основним горючим компонентом напівкоксового газу є метан (40-50 %). Теплота згоряння цього газу залежить від вихідного палива і середнє значення її приблизно дорівнює 24000 кДж/м3.
Світильний газ одержують під час сухої перегонки твердих видів палива при більш високих температурах (1000-1200 °С), ніж при коксуванні вугілля. За тепловою цінністю приблизно дорівнює коксовому газу, теплота згоряння світильного газу -18400-23100 кДж/м3 .
Доменний (колосниковий газ) виділяється під час плавки руди в доменних печах. За складом він наближається до генераторного газу і належить до низькокалорійних з теплотою згоряння 3800-5300 кДж/м3 .
Нафтовий газ одержують шляхом сухої перегонки важких залишківнафтопереробних або смолопереробних заводів. З газів сухої перегонки нафтовий має найбільшу теплоту згоряння 35700 кДж/м3. Використовують його, в основному, для спалювання в газових двигунах, газового зварювання тощо.
Газ підземної газифікації отримують без видобутку викопного вугілля на поверхню землі. Він за складом подібний до генераторного. Теплота згоряння газу підземної газифікації невелика (3600-4200 кДж/м3), тому він найбільше придатний як паливо для електростанцій. При використанні його для дуття повітря, збагаченого киснем, теплова цінність газу підвищується. І після видалення диоксиду вуглецю його можна використовувати як паливо для комунально-побутових потреб.
Штучні гази застосовують у чистому вигляді як паливо, а також змішують з природним газом для зменшення їх вибухо-небезпечності на спеціальних станціях. І до споживача в такому разі надходить готовий подвійний або потрійний газ. Необхідно пам'ятати, що горючий газ, який одержують в цьому випадку споживачі, вибухонебезпечний, а часто і отруйний (внаслідок наявності CO), тому при його застосуванні необхідна особлива обережність.
Скраплений газ широко використовують для газозабезпе-чення сільської місцевості і районів, не підключених до газової мережі, а також як паливо в котельно-побутових і невеликих теп-лоустановках (в теплицях, на тваринницьких фермах тощо). Скраплений газ це легкоконденсуючі при стиску газоподібні вуглеводні. Основним джерелом одержання цих газів є:
нафтопереробні заводи, які виробляють бензин з нафти, вихід скраплених газів як побічного продукту при цьому складає до 30 % кількості випуску бензину;
підприємства, на яких бензин одержують з кам'яного вугілля; вихід газу 10-12 % маси основного продукту;
крекінг-заводи, на яких як побічний продукт одержують скраплені гази в кількості до 3 % маси початкової сировини.
Основним компонентом скрапленого газу є пропан важкий газ (густина за повітрям 1,52). Він створює оптимальну величину тиску насиченої пари, що особливо важливо для зменшення маси газових балонів транспортних установок.
Етан газ, що за густиною близький до повітря. Одержують його із супутних нафтових газів. Входить до складу скраплених газів у незначній кількості, але підвищує загальний тиск насиченої пари і, тим самим, забезпечує в зимовий період надлишковий тиск, який необхідний для нормальної роботи газобалонних установок.
Бутан має два ізомери, густина за повітрям 2,06-2,09. Одержують його з тих нафтопромислових газів, що й пропан. Бутан є найбільш висококалорійним компонентом скраплених газів. При температурі мінус 0,5 °С і нормальному атмосферному тиску він переходить в рідкий стан, що не дозволяє використовувати цей газ в зимовий період.
ІІентан важкий газ, густина за повітрям 2,67. У більшості випадків перебуває в рідкому залишку і при 20 °С не пови-ініі перевищувати 1-2 % об'єму скрапленого газу, оскільки він р| іко понижує пружність парів і підвищує точку роси.
Скраплені гази відповідно до ГОСТ 20448-90 (табл. 3.26) випускаються у таких марках: СПБТЗ суміш пропану і бутану технічних, зимова; СПБТЛ суміш пропану і бутану технічних, літня.
Поділ скраплених газів на зимові і літні прийнято у зв'язку іі зменшенням пружності пари скраплених газів при низьких температурах. Тому для підтримки необхідного тиску в системах газозабезпечення в складі зимової газової суміші повинно бути більше пропану.
Таблиця 3.26
Характеристика скраплених газів
Показники
СПБТЗ
СПБТЛ

Масова частка компонетів, (%), сума: метану, етану, етилену, не більше пропану, пропилену, не менше
бутану і бутиленів,
не менше
не більше
Рідкий залишок (в т.ч. вуглеводні С5
і вище) при 20 °С, (% за об'ємом),
не більше
Надлишковий тиск насиченої пари, МПа: при 45 °С, не більше
при 20 °С, не менше
Масова частка сірководню і
меркаптанової сірки, (%), не більше
в т.ч. сірководню
Вміст вільної води і лугів

4
75

не нормується
не нормується


1

1,6
0,16

0,015
0,003
відсутні

6
не нормується

-
60


2

1,6
-

0,015
0,003
відсутні





3.3.3. Суть процесу газифікації, використання генераторного газу і біогазу
У зв'язку зі зменшенням ресурсів нафтової і газової сировини в останні роки процес газифікації твердих палив знову привернув до себе увагу, а штучні гази починають розглядатись не тільки як альтернативне паливо для ДВЗ, але і як одна з суттєвих складових теплового балансу країни.
Газифікація високотемпературний процес взаємодії вуглецю палива з окислювачами, що відбувається з метою одержання горючих газів (Н2, CO, CH). Окислювачами, які іноді називають газифікуючими агентами, можуть бути кисень (або збагачене ним повітря), водяні пари, диоксид вуглецю або суміш вказаних речовин. У залежності від співвідношення вихідних реагентів, температури, тривалості реакцій та інших факторів можна одержати газові суміші найрізноманітного складу.
На газифікацію впливають такі основні властивості твердих горючих копалин: спікливість, шлакоутворююча здатність, гранулометричний склад, реакційна здатність, зольність, вологість та ін.
Спікливість палива. Деяке вугілля (переважно кам'яне) в межах температур 400-450 °С починає переходити в пластичний стан внаслідок утворення рідких продуктів термічного розкладання. При температурі 510-520 °С пластична маса починає твердіти, а до 600 °С процес спікання завершується. Спікливість небажане явище і для його усунення при проведенні газифікації застосовують різні перемішуючі пристрої. До палив, що не спікаються, відносяться торф, буре вугілля, антрацит, пісне і довгополуменеве вугілля.
Шлакоутворююча здатність палива властивість його мінеральної частини перетворюватись у міцну сплавлену масу (шлак) під дією високих температур і газового середовища. Як правило, шлак з'являється в газогенераторі при порушенні режиму газифікації.
Гранулометричний склад палива суттєво впливає на його газифікацію. Бажано переробляти паливо, в якому частинки максимально однорідні за розмірами.
Реакційна здатність палива обумовлює швидкість розпалювання генераторів і стабільність процесу газифікації на змінних режимах роботи.
Зола і волога це внутрішній баласт, який понижує якість палива.
Газифікація відбувається в газогенераторах шляхом пропускання повітря через розжарений шар твердого палива, яке знаходиться в газогенераторі.
Розрізняють процеси газифікації: прямий, зворотний, горизонтальний. Схематично весь шар палива в газогенераторах може бути розділений на чотири зони: горіння, відновлення, сухої перегонки та підсушування (рис. 3.17).
У зоні горіння кисень повітря вступає в реакцію з вуглецем та воднем палива; внаслідок їх окислення утворюються С02 та Н20, а часто і CO. Температура в зоні горіння підвищується мри цьому до 1200-1500 °С. Продукти горіння, піднімаючись через зону відновлення (газифікації) і стикаючись з розжареним вуглецем, відновлюються до оксиду вуглецю та водню. При цьому температура понижується до 900-1100 °С. Якщо температура сягає нижче позначки 900 °С, процес газифікації палива припиняється. В зоні відновлення відбувається також розкладання водяної пари, що міститься в ньому.
У зоні сухої перегонки гарячі газоподібні компоненти діють на тверде паливо. Оскільки кисню в зоні реакції не має, відбувається процес сухої перегонки з виділенням газоподібних і пароподібних продуктів, смолистих речовин.

Рис. 3.17. Газогенератори з різними процесами газифікації палива:
а з прямим; б з оберненим; в з горизонтальним; І - зона горіння;
II - зона відновлення; IІI - зона сухої перегонки; IV - зона підсушки

Паливо перетворюється спочатку в напівкокс, потім в кокс. Генераторний газ, який утворюється в другій зоні, піднімається вгору, змішується з продуктами сухої перегонки. І ця суміш, прямуючи до вихідного отвору, нагріває вищі шари палива до 150-200 °С.
Недоліком прямого процесу газифікації є те, що генераторний газ, значною мірою, забруднюється продуктами сухої перегонки (смолистими речовинами, органічними сполуками), вугільним пилом тощо. Перед подачею в циліндр двигуна такий газ обов'язково очищають.
Цього не спостерігається в газогенераторах з оберненим і горизонтальним процесами. В них генераторний газ підводиться знизу генератора зразу ж після зони газифікації, а продукти зон сухої перегонки і підсушки, проходячи через зону горіння, згоряють і не засмічують газ. Це дозволяє значно спростити установку по очищенню газу, що має велике значення для транспортних машин.
Склад генераторного газу залежить від палива, яке газифікується, та умов, у яких проходить процес (табл. 3.27).
Якщо до газогенератора для процесу горіння підводять тільки повітря, одержують повітряний газ. При підведенні по черзі повітря і пари події або пароповітряної суміші отримують змішаний газ. Якщо пропускають через розжарене вугілля водяну пару, одержують водяний газ. Ці гази відрізняються процентним вмістом горючих компонентів оксиду вуглецю і водню.
Таблиця 3.27
Склад генераторного газу, % за об'ємом
Паливо
СО
С2
СН4
СО2
О2
N2
QН, rДж/м3

Дрова
Деревне вугілля
Формований торф
Донецький антрацит
28,5 30,5 28,0
27,5
14,0 12,0 15,0
13,5
3,5 2,3 3,0 0,5
8,0
5,0 8,0
5,5
0,5
0,2 0,4 0,2
45,5 50,5 45,6
52,8
5861
5778 6280 5024

Генераторний газ, отриманий з різних видів твердого палива, може бути використаний для роботи автотракторної техніки при відсутності рідкого і газоподібного палива та в районах, віддалених від місць переробки нафти. Для цього придатні дрова, торф, деревне, буре та кам'яне вугілля, кокс і напівкокс, брикети з різних сільськогосподарських відходів (тирса, лузга).
Підземна газифікація. Можливість здійснення процесу Газифікації вугілля безпосередньо в пласту під землею була висловлена ще Д.1. Менделєєвим у 1888 році. На сьогодні країни СНД єдині у світі, де експлуатуються великі промислові установки підземної газифікації, що забезпечують газом електротипії та ряд інших споживачів.
Принцип підземної газифікації дуже простий. З поверхні землі до вугільного пласта бурять дві свердловини на відстані 50 100 м одна від одної, які з'єднують горизонтальним штреком. До однієї з них подають чисте повітря або повітря, збагачене киснем, через іншу відбирають газ, а горизонтальний штрек є реагентним простором, де відбувається газифікація. Вздовж штреку, як і в газогенераторі, утворюються зони: окисні пил палива, відновлення, сухої перегонки і підсушки.
Існує і безшахтний спосіб підземної газифікації. У цьому випадку в пласту бурять ряд вертикальних свердловин невеликого діаметра, частина з яких призначена для подачі повітря, а інша для відбору газу. Рух газів між свердловинами здійснюється за рахунок газопроникнення пласта.
Підземна газифікація має ряд специфічних особливостей:
- відсутність руху палива (утворення газу відбувається в результаті руху вогнища, разом з яким переміщуються в просторі зони газогенератора);
- проникнення ґрунтової води в підземний газогенератор, завдяки чому навіть на одному повітряному дутті процес відбувається з участю водяної пари.
Підземний газогенератор характеризується такими показниками: глибина свердловин до 300 м; відстань між свердловинами від 15-20 до 150-200 м; потужність вугільного пласта 3-10 м; річний видобуток приблизно 2,5 млрд. м3 газу, що відповідає приблизно 300 тис. т умовного палива.
Біогаз відноситься до відновлювальних енергоресурсів сільськогосподарського виробництва. Одержують цей газ шляхом анаеробної ферментації біомаси. Він містить 50-80 % метану, 50-20 % вуглекислого газу, менше 1 % сірководню та сліди аміаку. Середня теплота згоряння біогазу становить 21000-23000 кДж/м3.
Субстратом для анаеробної ферментації є відходи виробництва, а також залишки сільськогосподарських культур (силос, солома) і харчові відходи.
На практиці після 30-ти добового зброджування з 1 кг органічної речовини гною великої рогатої худоби можна одержати 200-500 л, а від маси випорожнення у свиней 300-700 л біогазу. Найбільший вихід газу спостерігається з посліду курей. За добу з гною (посліду) однієї тварини (птиці) можна одержати таку кількість біогазу: від великої рогатої худоби 1,5 м3; свиней 0,2 м3; курей, кролів 0,015 м3 .
Основними елементами біогазової установки є: камера бродіння (ферментатор, метантенк), опалювальний і змішувальний пристрої, газгольдер.
Залишок після ферментації використовують як органічне добриво.



3.3.4. Застосування газоподібного палива в ДВЗ
Використання газу як палива для ДВЗ почалось в середині XIX століття, з появою перших газових двигунів Ленуара. Ці двигуни були недосконалі, працювали без попереднього стискування. Після появи бензинових двигунів до газоподібного палива звертались лише тоді, коли виникали великі труднощі з рідким паливом.
У даний час, газоподібне паливо зручний і ефективний енергоносій для всіх галузей нородного господарства. Використання його для ДВЗ, крім загальних переваг, має свої специфічні:
- понижується токсичність відпрацьованих газів, що при сучасній концентрації автомобілів суттєво оздоровить повітряний басейн, особливо у великих містах;
- збільшується в середньому на 35-40 % моторесурс двигуна і в 2-3 рази термін роботи моторної оливи, оскільки газоповітряна суміш не змиває плівки мастильного матеріалу з дзеркала циліндра і не розріджує оливи в картері двигуна;
- висока детонаційна стійкість газоподібного палива дозволяє підвищити ступінь стиску двигуна, а відповідно його потужність (до 15 %) і паливну економічність (до 12 %);
- поліпшується розподіл горючої суміші між циліндрами.
Проте ці переваги не завжди повністю реалізуються внаслідок
зменшення наповнення циліндрів, оскільки для роботи на газ переводять карбюраторні двигуни, рідше дизелі, а не використовують спеціальні газові двигуни. Крім того, переведення останніх на газоподібне паливо пов'язано з рядом додаткових витрат:
- ціна автомобіля зростає на 21-27 % із-за наявності додаткової газової апаратури;
- металомісткість газобалонних автомобілів збільшується на 65-160 кг, а при використанні стисненого газу на 400-950 кг, в залежності від числа і маси балонів високого тиску, що призводить до зниження вантажопідйомності на 14-18 %;
Використання газоподібного палива в дизельних і карбюраторних двигунах має свої специфічні особливості. Так при переведенні дизельних двигунів на газоподібне паливо дещо і збільшується потужність, оскільки є можливість використати багату горючу суміш, яка згоряє без димлення, але одночасно погіршується паливна економічність із-за вимушеного зменшення ступеня стиску (до 8-9). При цьому, на двигуні замість дизельної паливної апаратури установлюють систему запалюваний, в отвори для форсунок свічки, на впускному трубопроводі монтується змішувач з дросельним патрубком; між блоком і головкою циліндрів вставляють прокладку для зменшення ступеня стиску.
Можна в циліндр замість повітря подавати газоповітряну суміш відповідного складу, яка запалюється в результаті впорскування невеликої кількості дизельного палива, що не перевищує 10-20 % його витрати на дизельному циклі. Цей метод не потребує великого переобладнання дизеля. Крім того, при бажанні можна швидко перевести двигун (газодизель) знову на дизельне паливо.
При переведенні карбюраторних чотиритактних двигунів на газоподібне паливо також створюють газову модифікацію стандартного карбюраторного двигуна, обладнують його газобалонною установкою і карбюратором-змішувачем. У такому випадку зберігається можливість роботи двигуна і на бензині, і на газі. Причому на бензині двигун розвиває номінальну потужність, а на газовому паливі його потужність зменшується (на 7-11 % при використанні скрапленого газу і на 16-20 % стисненого) внаслідок зменшення наповнення циліндрів газоповітряною сумішшю, а також меншою теплотою її згоряння.
Спеціальний газовий двигун, що розвиває номінальну потужність тільки на газоподібному паливі, має кращі техніко-економічні показники, яких досягають підвищенням ступеня стиску і встановленням газового змішувача. Такий двигун обладнують резервною системою живлення, при використанні якої він розвиває не більше 40-50 % номінальної потужності.
Двотактні двигуни також можна перевести на газоподібне паливо, але для цього необхідно на двигуні, крім газової апаратури, встановити примусову систему змащування.
Останнім часом багато уваги приділяється використанню двигунів, що одночасно використовують два види палива: газове і рідке, а саме бензогазові двигуни. Вони працюють на бензогазоповітряній суміші, що займається від електричної іскри. Оскільки газові палива мають високі октанові числа, то така суміш відзначається високими антидетонаційними властивостями, внаслідок чого можна застосовувати неетиловані низькооктанові бензини. Завдяки цьому, по-перше, розширюється номенклатура рідких палив; по-друге, різко зменшується токсичність відпрацьованих газів.
При використанні гозоподібного палива систему живлення двигуна, незалежно від її типу, обладнують газобалонною установкою. За видом газоподібного палива для ДВЗ такі установки поділяються на три типи: для стисненого природного газу, скрапленого природного газу (рідкого метану) і скрапленого пропан-бутанового газу. Всі газобалонні установки складаються із балонів для зберігання і транспортування газу, газоподавальної і змішувальної апаратури, контрольних приладів.
Стиснений газ зберігають у товстостінному балоні місткістю 50 дм3 (за водою), до якого під тиском 20 МПа може бути накачано 10 м3 газу. На автомобілі, залежно від вантажопідйомності, їх встановлюють до 8, що достатньо для проходження машиною 200-250 км.
На газонаповнювальних станціях газ очищають, осушують, стискують до робочого тиску 20 МПа, а потім наповнюють балони автомобілів. їх можна наповнювати газами, що використовують для комунально-побутових потреб, але досвід експлуатації газобалонних автомобілів засвідчує, що задовільні показники за потужністю, економічністю і токсичністю відпрацьованих газів можуть бути забезпечені лише при суворій регламентації компонентного складу газу. Тому розроблено стандарт ГОСТ 27577-87 "Газ природний горючий стиснений, паливо для газобалонних автомобілів. Технічні умови", згідно з яким введено дві марки газу А і Б. Вони різняться вмістом метану А - 95 ± 5, Б - 90 ± 5 % і азоту А - 0-4, Б - 4-7 %. Інші компоненти складають не більше: етан 4 %, пропан 1,5 %, бутан 1,0 %, пентан 0,3 %, диоксид вуглецю 1,0 %, кисень 1,0 %. Теплота згоряння відповідно 33896 і 33657 кДж/м3.
Скраплений природний газ. Основними компонентами цього виду палива є метан (96-97 %) і азот (3-4 %). Його застосування як моторного палива дає можливість використати великий енергетичний потенціал газових родовищ. Разом з тим скраплення метану, який має температуру кипіння нижче мінус 161 °С, пов'язане з відповідними труднощами. Водночас, для його зберігання і транспортування необхідна спеціальна термостатична тара з вакуумом або іншою надійною термоізоляцією. Виникає затруднення із заправкою рідким метаном, при скрапленні різко збільшується його вартість. До того ж, втрати метну від випаровування, навіть в умовах вакуумної ізоляції, складають 7-8 % на добу. Причому це не тільки втрати палива, але й різке збільшення ризику пожежі та вибуху. В той же час Об'єм рідкого метану майже в 3 рази менший, ніж об'єм стисненого газу при 20 МПа, а маса термостатичних балонів у 8 разів менша за масу балонів стисненого. Номінальний тиск у кріогенному балоні, залежно від конструкції, становить 0,07-0,7 МПа.
Фізико-хімічні властивості скрапленого природного газу наведені нижче.
Густина при температурі 0 °С і тиску 0,1 МПа, (кг/м3) 0,700
Температура, (°С)
кипіння -161,74
затвердіння -182,5
Критичний тиск, (МПа) 4,73
Критична температура, (°С) -82,61
Відносна густина за повітрям 0,554
Молярна маса, (кг/моль) 16,043
Скраплене газоподібне паливо це пропан-бутанові фракції газів, які мають теплоту згоряння біля 46000 кДж/м3, октанове число 85-100 (за моторним методом).
Скраплені гази можна транспортувати в залізничних і автомобільних цистернах. Для заправки ними автомобілів і автобусів використовують прості і дешеві газонаповнювальні та пересувні установки.
Скраплений пропан-бутановий газ має максимальний тиск 1,6 МПа, для його зберігання і транспортування на борту автомобіля застосовують балони місткістю до 250 дм3. Вони заповнюються скрапленим газом не більше ніж на 90 % об'єму (враховується можливе теплове розширення газу). Решту (10%) займає газоподібна фаза, яка використовується для пуску холодного двигуна.
Скраплені гази для комунально-побутових потреб (див. табл.3.26) можуть застосовуватись як паливо для ДВЗ, але вуглеводневий склад їх змінюється в широких межах. При їх експлуатації на автотранспорті не забезпечується стабільність техніко-економічних показників і показників токсичності двигунів, а наявність домішок затруднює роботу газової апаратури, тому розроблений стандарт, який жорстко регламентує компонентний склад газів (табл. 3.28).
ГОСТ 27578-87 "Гази вуглеводневі скраплені для автомобільного транспорту" передбачає випуск двох марок скраплених газів: ПА пропан автомобільний, (рекомендується використовувати при температурі до мінус 20-35 °С) і ПБА пропан-бутан автомобільний, який рекомендується застосовувати при температурі до мінус 20 °С.
Таблиця 3.28
Марка
ПА ПБА

Масова частка компонентів, (%):
метан і етан
пропан
вуглеводні С4 (і вище)
ненасичені вуглеводні, не більше
Об'ємна частка рідкого залишку при 40 °С Надлишковий тиск насиченої пари, (МПа): при 45 °С, не більше
при мінус 35 ° С, не менше
при мінус 20 °С, не менше
Масова частка сірки і сірчистих сполук, (%), не більше
в т.ч. сірководню, не більше
Вміст вільної води і лугів

не нормується 90+10 50+10
не нормуються
6
відсутня

1,6
0,07 -
- 0,07

0,01
0,003
відсутній

Фізико-хімічні показники скраплених газів за ГОСТ 27578-87
Масштаби використання газоподібного палива як палива для ДВЗ у зарубіжних країнах залежать від співвідношення цін на рідке і газоподібне паливо, а також від вимог максимального використання власних резервів та зведення до мінімуму залежності від кон'юктури ринку на нафтопродукти.
Найбільшого поширення стиснені й скраплені гази як паливо для ДВЗ одержали в Японії, США, Новій Зеландії і Канаді; а в європейських країнах в Італії, ФРН, Франції, Бельгії і Англії.
У США у 1990 році використання скрапленого газу як палива для ДВЗ досягло більше 4 млн. т. На ньому працює біля 500 тис. автомобілів. Затверджена програма переобладнання автомобілів на застосування стисненого природного газу. На газ переведені, в основному, автомобілі сфери обслуговування, в тому числі вантажні та легкові автомобілі, таксі. Всі автомобілі виготовлено за універсальною схемою живлення. При використанні стисненого газу вартість експлуатації зменшується в 1,6 раза у порівнянні із застосуванням рідкого палива, збільшується термін служби двигуна до капітального ремонту (з 95 до 130 тис. км), вартість установки обладнання окуплюється за 2-5 років. Ціна 1 м3 стисненого газу в 2,8 раза менша за ціну і л бензину. Аналогічний порядок цін характерний і для інших країн. Різниця в цінах на бензин і газоподібне паливо складає в ФРН 25 %, в Австралії 34 %, в Італії 38 % і в Нідерландах – 56 %.
Провідне місце в галузі застосування газоподібного палива займає Італія. В цій країні переведення автомобілів на газоподібне паливо почалось ще в тридцяті роки. Зараз в Італії на газобалонні автомобілі в структурі парку припадає 4,6 %, у тому числі 1,6 % на автомобілі, що працюють на стисненому природному газі. Загальне споживання газоподібного палива на автомобільному транспорті Італії складає 3 % (в т.ч. 1,2 стисненого) від загальної кількості газу, що споживається галузями національної економіки.
У Канаді вартість 1 м3 стисненого природного газу нижче за вартість 1 л бензину в 2 раза. В цій країні існують й інші стимули (податкові пільги, державна дотація в розмірі 400 доларів на автомобіль при переведенні його на природний газ), що робить економічно вигідним використання газоподібного палива. В результаті цього термін окупності газобалонного обладнання становить біля 1 року.
У ФРН значно поширилось використання газоподібного палива у 80-ті роки. Перевагу тут надають скрапленому газу. Автомобільний транспорт в 1990 роціхспожив біля 50 млн. тонн газу і така тенденція зростає.
Інтерес становить досвід експлуатації газобалонних автомобілів в Японії, яка не має власних сировинних ресурсів для виробництва скрапленого газу, але досягла помітних успіхів в галузі ефективного його використання. Національний таксомоторний парк (більше 300 тис. автомобілів) працює на скрапленому газі. Діє державний стандарт, що регламентує склад та інші параметри газу при його використанні в літній та зимовий періоди.
Густина в рідкій фазі при 15 °С 0,55-0,56
Температура пароутворення, (°С),
не більше: при 96 % 0
при 100 % +2
Тиск пари при 37,8 °С, (МПа) 0,5-0,85/0,3-0,55 Вміст сірки (за масою), (%), не більше 0,01 Склад газу (за масою), (%):
пропан 20-40/0-20
бутан та ізобутан 80-40/100-80
бутилен і ін., не більше 5,0
Залишок, (%), не більше 0,5
Примітка. Дані в чисельнику відповідають зимовому виду, в знаменнику літньому.
В інших країнах використовують скраплений газ різноманітних модифікацій, включаючи чистий пропан (США) і бутан (Швеція). Склад і теплотехнічні властивості цього виду палива, як правило, достатньо жорстко регламентуються. Відхилення від номінального складу лімітується межами А і В, які гарантують зміну теплоти згоряння і випаровування, що забезпечує економічну і надійну роботу двигунів за будь-яких погодних умов (табл. 3.29).
Таблиця 3.29
Характеристика скрапленого газу, який застосовується у Франції
Показники
Номінальний склад
Границя
А В

Теплота згоряння, (кДж/кг) Густина рідини при 15 °С, (кг/л) Тиск пари, (МПа),
при 0 °С
при 50 °С
Склад рідкої фази, (%), за об'ємом,
пропан
бутан
ізобутан
пропен і бутен
етан/етен і ізопентан
45700
0,573

0,16
0,92

29
21
24
19
1,0
45300 0,580

0,13 0,81

21
16
31
31
1,0
46000 0,563

0,21
1,08

38
26
20
15,4
0,6




3.3.5. Особливості застосування газоподібного палива
Використовуючи газоподібне паливо, необхідно пам'ятати таке.
Маючи високу теплоту і температуру згоряння і достатньо низьку температуру займання, всі вуглеводневі гази надзвичайно пожежонебезпечні при розгерметизації трубопроводів і ємкостей, в яких вони транспортуються і зберігаються. Навіть при незначних витіканнях в атмосфері погано провентильованих приміщень можуть утворюватися вибухонебезпечні газоповітряні суміші. Межі займання бутану 1,5-8,5 %, метану 5-15 %. Одним із засобів зниження вибухонебезпечності є змішування природних газів з деякими штучними (крекінговим, світильним), у яких менші межі вибуховості, тому часто до споживачів, як відзначалось раніше, надходить змішаний подвійний або потрійний газ.
Відсутність запаху і кольору у більшості газів (у всіх газоподібних вуглеводнів) створює труднощі для виявлення його при витіканні. Отож цьому газу надають специфічний запах, додаючи до складу речовини з гострим запахом, які називають одорантами. Як одоранти використовують меркаптан і його сполуки, найчастіше метил- і етилмеркаптан. У певних концентраціях меркаптани нешкідливі для організму людини і не руйнують матеріали, що застосовуються в системі живлення.
Запах, наприклад, етилмеркаптану відчувається навіть при концентрації 0,19 г в 1000 м3 повітря.
Одоризацію природних газів здійснюють на газорозподільних станціях, а скраплених на газонафтопереробних заводах. Наприклад, на 100 л скрапленого газу додають 2,5 г етилмеркаптану і при такій концентрації можна визначити витікання 0,4-0,5 % газу в повітрі. Концентрація вибухобезпечна, оскільки складає всього 20 % нижньої межі займання. Разом з тим необхідно відмітити, що меркаптан має особливість нагромаджуватись у невеликій кількості в моторній оливі, системах живлення і пуску.
Природні гази легше за повітря і тому "збираються" у верхній частині приміщення, а пари скраплених газів за густиною перевищують повітря і нагромаджуються в низьких місцях, які погано провітрюються, наприклад, в оглядових ямах. При атмосферному тиску вуглеводневі гази не токсичні, але їх присутність в приміщенні понижує в ньому вміст кисню, що може викликати у людини кисневий голод і навіть смерть. Потрапивши на шкіру людини, рідка фаза пропан-бутанової суміші обумовлює обмороження, що нагадує опік. Санітарними нормами передбачається максимально допустима концентрація в повітрі приміщення насичених вуглеводнів 300, а ненасиче-них 100 мг/м3.
3.4. Палива для теплових установок сільськогосподарського призначення

3.4.1. Властивості та використання рідких палив
Теплова енергія один з поширених видів енергії і одержуть її шляхом спалювання палива в теплогенеруючих установках. За допомогою такої енергії обігрівають і дезинфікують приміщення і теплиці, сушать трави та зерно, запарюють корм, пастеризують молоко тощо. З метою економії дизельного палива, потреби якого зростають, для забезпечення теплових процесів у сільськогосподарських установках промисловість випускає рідкі котельно-пічні палива. Одержують їх з продуктів переробки нафти, горючих сланців і кам'яного вугілля, які містять залишкові продукти прямої перегонки (мазут), важкі залишки, одержані в процесі крекінгу та залишки виробництва оливи (гудрон). Для отримання малов'язких котельних палив з низькою температурою застигання до залишкових продуктів додають 20-25 % дизельних фракцій.
До котельно-пічних палив відносять: нафтове паливо (мазут) і пічне побутове паливо, а також оливу сланцеву (паливну), мазут топковий кам'яновугільний та гаси (керосиньї).
Нафтове паливо (мазут) виробляють з малосірчистих і сірчистих нафт (ГОСТ 10585-75).
Мазути це складні колоїдні системи, які містять вуглеводні і гетероциклічні сполуки. Вони характеризуються великою в'язкістю і густиною, значним вмістом високомолекулярних речовин і твердих продуктів ущільнення смолисто-асфальтового характеру. Сірка, азот, ванадій, які знаходяться в нафті, сконцентровані, як правило, в мазутах. У сільському господарстві застосовують мазут за ТУ У 38.5901486-96 (ГОСТ 10585-99) марок 40 і 100, які являють собою важкі крекінг-залишки, а також їх суміші з мазутами прямої перегонки при високій температурі застигання (табл. 3.30).
Основний показник якості мазуту - в'язкість. З нею тісно пов'язана робота насосів і форсунок, швидкість перекачування мазуту по трубопроводах. Вода, що знаходиться в рідкому паливі у вигляді стійкої емульсії, може сильно впливати на в'язкість мазуту. Наприклад, при температурі 50 °С в'язкість зневодненого палива в 2 рази менша за в'язкість водопаливної емульсії зі ступінню обводнення 15-50 %.
Фракційний склад нормується тільки для рідкого малов'яз-кого палива. Малов'язкі мазути містять більше легких фракцій, ніж в'язкі. Високов'язкі мазути мають температуру початку кипіння більше 300 °С. Підвищений вміст висококиплячих фракцій понижує теплоту згоряння палива, збільшує димність і сажоутворення.
За вмістом сірки мазути поділяються на три групи: мало-сірчисті (вміст сірки до 0,5 %), сірчисті (0,5-2,0 %) і високо-сірчисті (2,0-3,5 %).







Таблиця 3.30
Характеристика мазутів
Показники
М-40
М-100

В'язкість при 80 °С, не більше (мм2/с)
°ВУ
В'язкість при 100 °С, не більше (мм2/с)
°ВУ
Зольність, (%), не більше, для мазуту
малозольного
зольного
Температура, (°С):
спалаху у відкритому тиглі, не нижче
застигання, не вище
Вміст, (%), не більше:
сірки
механічних домішок
води
водорозчинних кислот і лугів
Теплота згоряння в перерахунку на сухе
паливо, (кДж/кг)
Густина при 20 °С, не більше, (кг/м3)
59
8
-
-

0,04
0,12

90
10;25*

0,5-3,5**
0,5
1,0
відсутні
40740
не нормується.
визначення
обов'язкове
118
16
50
6,8

0,05
0,14

110
25;42*

0,5-3,5**
1,0
1,0
відсутні
40530
не нормується.
визначення
обов'язкове


Примітка: * для мазуту з високопарафінистих нафт;
** залежно від виду сировини.

На відміну від малов'язких, в'язкі мазути містять ванадій. Незважаючи на те, що вміст його не перевищує 0,0005-0,001 %, оксиди ванадію (VnOn) дуже "агресивні", оскільки викликають інтенсивну корозію металів.
Висока температура застигання мазутів, обумовлена великою кількістю парафінових вуглеводнів, вимагає спеціальних умов для здійснення цього процесу: опалювальних приміщень для зберігання сировини, попереднього підігрівання її перед перекачуванням по трубопроводах тощо.
Велика в'язкість і висока температура застигання затруднюють транспортування, зливання і зберігання цього виду палива. Тому використання мазуту як котельно-пічного палива обмежено і він застосовується в котельних установках, обладнаних спеціальними резервуарами й підігрівом.
У перспективі, з поглибленням переробки нафти і обважненням залишкових компонентів мазутів, передбачається припинити виробництво й постачання мазуту марки 40. Основним паливом для котельних установок буде мазут марки 100.
Однак спалювання мазуту в котлах є найменш продуктивний спосіб використання цієї цінної сировини для нафтопереробки і нафтохімії. Тому в даний час визначено завдання поглибити переробку нафти, збільшити вихід бензину, дизельного і реактивного палив за рахунок скорочення виходу мазуту. Як котельне паливо ширше будуть використовуватись природний газ, пилоподібне паливо, продукти переробки вугілля, сланців тощо.
Паливо пічне побутове (ППП) виготовляють з дистилятних фракцій прямої перегонки нафти та дистилятів термічного, каталітичного крекінгу і коксування. Характеристика палива відповідно до ГСТУ 320.00149943.010-98 наведена в таблиці 3.31. За зовнішнім видом це легкорухома малосмолиста рідина від світло-коричневого до чорного кольору. ППП є найбільш поширеним паливом у сільському господарстві для теплогенеруючих установок. На цьому паливі добре працюють парові і водогрійні котли, теплогенератори, зерносушилки, установки для комуналь-ио-побутових потреб. Продуктивність і надійність їх роботи па пічному паливі не понижується у порівнянні з паливом для швидкохідних дизельних двигунів.
Основні показники ППП наближають його до дизельного палива, за винятком зовнішнього вигляду, цетанового числа і фактичних смол. Пічне паливо має більш широкий фракційний склад у порівнянні з дизельним паливом.
Таблиця 3.31
Характеристика палива пічного побутового
Показники
Значення

В'язкість при 20 °С, (мм2/с), не більше Фракційний склад, (°С):
t10% , не нижче
t90% , не вище
Температура, (°С): застигання, не вище
з 1 жовтня до 1 квітня
з 1 квітня до 1 жовтня
спалаху в закритому тиглі, не нижче
Масова частка сірки, (%), не більше:
для марки ППП-0,5
для марки ППП-1,1
Випробування на "мідній пластинці"
Вміст води
Кислотність, (мг КОН на 100 мл палива)
не більше
Зольність, (%), не більше
Коксівність 10%-го залишку, (%),
не більше
Колір

Густина при 20 °С, кг/м3


Теплота згоряння в перерахунку на сухе паливо, (кДж/кг), не менше
8,0

160
360

-15
-5
45

0,5
1,1
витримує
сліди

5,0
0,02

0,35
від світлокоричневого до чорного

Не нормується, визначення
обов'язкове

40100


Примітки. 1. Вміст сірководню, водорозчинних кислот і лугів, механічних домішок відсутній.
2. Для палива, яке постачається в роздрібну торгівлю населенню, встановлюють показники якості: 96% його переганяється при температурі, не вище 360 °С; в'язкість кінематична, не більше 6,0 мм2/с .

У зв'язку з порівняно високою температурою застигання ППП, затруднена робота на ньому теплових установок у холодний період. Тому взимку необхідно розташовувати ємкості з паливом у приміщенні або попередньо підігрівати паливо. В цьому випадку необхідна надійна теплоізоляція трубопроводів і ємкостей для подачі і збереження палива. Для зниження температури застигання ППП у зимовий період, в промисловості використовують депресорні присадки, синтезовані на основі сополімеру етилена з вінілацетатом, а в умовах господарств його можна змішувати з гасом або бензином.
Олива сланцева виробляється за ТУ 38.10957 трьох марок: С-1, С-2 і С-3, які різняться масовою долею золи, води, сірки і температурою спалаху (табл. 3.32). її одержують при термічній переробці сланців і сланцевої смоли, тому в Україну вона може імпортуватися з країн Прибалтії та Росії.
Таблиця 3.32
Характеристика сланцевих олив
Показники
Марки


С-1
С-2
С-3

Умовна в'язкість при 80 °С, °ВУ,
не більше
відповідна їй кінематична, (мм2/с) Зольність, (%), не більше
Вода, (%), не більше
Водорозчинні кислоти і луги
Вміст сірки, (%), не більше Температура спалаху у відкритому тиглі, (°С), не нижче
Температура застигання, (°С),
не вище
Теплота згоряння в перерахунку
на сухе паливо, (кДж/кг)
Густина при 20 °С, (кг/м3), в межах

3,0
20
0,4
3,0
відсутні
-

67

-

-
980-1040

3,0
20
0,5
3,0
відсутні
0,9

67

-15

38900
980-1040

3,0
20
0,6
5,0
відсутні
-

40

-

-
980-1040

Сланцева олива має ряд суттєвих переваг у порівнянні з ма-зутами:
- взимку олива сланцева залишається рухомою до температури мінус 15 °С і нижче, тоді як мазути застигають при температурі плюс 10 °С і вище;
- в'язкість сланцевої оливи в 3-6 разів нижче, ніж у мазутах при однакових умовах, і відповідно затрати енергії на перекачку її нижчі;
- олива сланцева майже в 4 рази менше містить сірчистих сполук, ніж мазути, тому токсичність відпрацьованих газів нижча.
Гас випускають двох видів: освітлювальний і для технічних потреб.
Освітлювальний гас (ТУ У 22340203.005-97) одержують з дистилятів прямої перегонки нафти. Гаси з сірчистих нафт піддають гідроочистці, в результаті чого зменшується вміст сірки, покращується колір і запах, збільшується висота полум'я без кіптяви. Колір гасу характеризує глибину його очистки, а висота полум'я визначається здатністю палива горіти білим рівним полум'ям без нагару і кіптяви. Відрізняється він від технічного меншим вмістом смолистих речовин, сірчистих сполук, зольністю, а також температурою спалаху і висотою полум'я без кіптяви.
Гас освітлювальний це горюча рідина з межами займання пари: нижньою 35 °С, верхньою 75 °С. Виробляють його трьох марок в залежності від висоти полум'я без кіптяви: ГО-25, ГО-22, ГО-20 (табл. 3.33). Використовують гас для звичайних освітлювальних і кадильних ламп. А як побутове паливоу відповідних приладах, а також в гасорізах (апаратах для різки металів). Освітлювальний гас ще застосовується як розчинник для просочування шкіри, миття деталей в електроремонтних і механічних майстернях.
Таблиця 3.33
Характеристика гасу освітлювального
Показники
ГО-25
ГО-22
ГО-20

Густина при 20 °С, (кг/м3), не більше:
Фракційний склад:
до 200 °С переганяється, (%),
не менше
до 270 °С переганяється, (%),
не менше
98 % переганяється при температурі, (°С), не вище
кінець кипіння, (°С), не вище
Висота полум'я без кіптяви, (мм),
не менше
Кислотність (мг КОН на 100 мл гасу), не більше
Вміст сірки, (%), не більше
Температура помутніння, (°С), не вище Зольність, (%), не вище
795


50

-

-
290

25

1,0
0,015
-15
0,002
805


25

-

-
280

22

1,3
0,05
-15
0,002
830


-

80

310
-

20

1,3
0,10
-12
0,002


Примітка. Для всіх марок: вміст водорозчиних кислот і лугів, механічних домішок і води відсутній; випробування на "мідну пластинку" витримують.

Температура помутніння характеризує спроможність освітлювального гасу працювати при порівняно низьких температурах навколишнього середовища.
Температура спалаху характеризує наявність легких фракцій у гасі та гарантує пожежну безпеку при його використанні.
Гас для технічних потреб (табл. 3.34) являє собою фракцію прямої перегонки нафти і використовується як промислове паливо в сільському господарстві, для промивання деталей та для інших потреб, не пов'язаних з використанням його як палива в ДВЗ. Виробляють гас за ТУ У 22340203.007-98 двох марок: ГТ-1 і ГТ-2, які відрізняються густиною, фракційним складом, кислотністю, вмістом фактичних смол, сірки.








Таблиця 3.34
Характеристика гасу для технічних потреб

Показники
ГТ-1
ГТ-2

Густина при 20 °С, (кг/м3),
не більше
Фракційний склад, (°С):
t10%,
t90%, не нижче
t50%,
t98%, не вище
Кислотність, (мг КОН на 100 мл
палива), не більше
Вміст фактичних смол, (мг/100 мл
палива), не більше
Вміст сірки, (%), не більше
Проба на "мідну пластинку"

Вміст, (%),
водорозчинних кислот і лугів
механічних домішок
води

Температура спалаху у закритому
тиглі, (°С), не нижче

820

130-180


280

0,5

12
0,12







35

830

110-180


300

4,5

40
1,0







28




























3.4.2. Властивості та використання природного твердого палива
У сільському господарстві використовуються всі види природного і штучного твердого палива. В різних областях країни той чи інший вид палива знаходить більше або менше застосування.
За складом тверде паливо значно відрізняється від рідкого. У твердому, як правило, більший вміст баласту як внутрішнього (кисень, що в деревині доходить до 44 %), так і зовнішнього (вода, мінеральні солі, кількість яких у сланцях може сягати до 80-90 %, в бурому вугіллі до 50 %). Баласт різко зменшує теплову цінність палива.
До природних твердих палив належать: тверді горючі копалини, деревина, відходи сільськогосподарського виробництва.
Тверді горючі копалини природні продукти, в утворенні яких брали участь різного виду рослини від колоній одноклітинних організмів до високоорганізованих дерев. За сотні мільйонів років речовини, що входять до складу рослин, зазнали глибоких змін, перед тим як перетворитись в органічну масу горючих копалин.
Нині у видобутку твердих горючих копалин розрізняють три стадії: торф'яну, буровугільну і кам 'яновугільну. Всі вони мають свої, цілком визначені ознаки, які дозволяють легко відрізняти їх одну від одної.
Торф'яна стадія характеризується наявністю хімічно не-змінених або змінених незначною мірою невеликих елементів рослин (стовбури, листки, коріння, кора) в основній аморфній, іноді пластичній масі, що являє собою продукт глибокої зміни рослинного матеріалу. При цьому останній зазнає розкладання у такій послідовності:
Тління перетворення органічної речовини на поверхні грунту під дією аеробних бактерій. Кінцевими продуктами цього процесу є диоксид вуглецю і вода.
Перегнивання перетворення органічної речовини на певній глибині при нестачі кисню. При цьому основна маса рослинного матеріалу зникає, а залишається лише невеликий залишок бурого кольору перегній.
Торфування перетворення органічної речовини практично у відсутності повітря під дією анаеробних бактерій. Воно відбувається під шаром води; при цьому основна частина рослинного матеріалу перетворюється в торф.
У тому випадку, коли розкладання у відсутності повітря зазнає багата жирами і восками мікророслинність та водорослі, процес називають гнильним бродінням. При цьому утворюється велика кількість газоподібних продуктів: сірководень, метан, аміак і щільний залишок сапропель.
Із всіх перерахованих вище типів розкладання рослинного матеріалу на утворення твердих горючих копалин впливають лише торфування і гнильне бродіння.
З часом у процесі торфоутворення в органічній масі поступово зменшується вміст кисню і збільшується вуглецю.
Якщо торф у природньому стані являє собою порівняно суху розсипчасту земнисту масу бурого кольору або обводнену пластичну масу від темно-жовтого до чорно-бурого забарвлення, то сапропелі (або жирові торфи) являють собою м'які гумоподібні утворення.
Таким чином, в залежності від складу висхідного рослинного матеріалу, умов його нагромадження і первинних перетворень розрізняють два типи вугілля: гумусове і сапропелітове.
Буровугільна стадія характеризується кислотними властивостями всієї або частини аморфної маси (здатність розчинятись у водних лугах), втратою пластичності і повною відсутністю нерозкладених елементів рослин. Типова ознака цієї стадії здатність забарвлювати гарячий водний луг у бурий колір. Стадія бурого вугілля закінчується, коли зникають останні сліди речовин, які здатні розчинятись у водному розчині лугу.
Кам'яновугільна стадія характеризується повною відсутністю речовин, здатних розчинятись гарячим водним лугом. Ряд кам'яного вугілля закінчується антрацитами, які являють собою абсолютно чорні блискучі утворення з високою твердістю і щільністю. Вони містять найбільш високий вміст вуглецю (до 98 %).
Розглянемо характеристику і використання природного твердого палива.
Торф "наймолодше" викопне паливо, належить до від-новлювальних видів палива. Це губчата, болотна маса, що утворилась з різного виду рослинних залишків, які розкладались в умовах надлишку вологи та недостачі повітря.
Якщо утворення торф'яника йшло з рослинності, багатої на мінеральні солі (осрка, очерет), то торф називають низинним або луговим. Він відрізняється підвищеним вмістом мінеральних речовин (зольність до 8-16%). Коли торф'яники утворюються з рослинності, бідної на мінеральні солі (різний мох), то торф називають верховим або моховим, його зольність не перевищує 2-4 %. Часто зустрічаються торф'яники змішаного перехідного походження (зольність 7-9 %).
У процесі торфоутворення протягом року нарощується шар торфу товщиною 1-2 мм. Це дає збільшення річних ресурсів на 1-2,5 т сухого торфу з 1 га.
У середньому органічна маса торфу містить 58-60 % вуглецю, 6 % водню, 32-34 % кисню і близько 2 % азоту. Вихід летких речовин при нагріванні сухої маси торфу складає 70 %. Середній вміст сірки в горючій масі торфу 0,2-0,3 %.
Свіжовидобутий торф вміщує велику кількість вологи (до 85 %) і тому перед використанням піддається повітряному сушінню. При висушуванні торфу до вмісту вологи нижче 34 %, він не поглинає зовнішньої вологи і може зберігатись при будь-якій погоді.
Теплова цінність торфу залежить від щільності, ступеня розкладання рослинних залишків, однорідності складу, вмісту баласту і становить у середньому 15000-18000 кДж/кг.
Торф і продукти його переробки, що використовуються як паливо, поділяються залежно від способу добування на: торф фрезерний у вигляді дрібняку і шматковий у вигляді торф'яних цеглин (машинно-формувальний, гідроторф).
Паливний фрезерний торф призначений для пиловидного спалювання.
Для використання зручніше шматковий торф, який більш однорідний за складом, має більшу щільність, ступінь розкладання і містить меншу кількість баласту.
Торф місцевий вид палива, головним споживачем його є теплові електростанції. У сільському господарстві він широко використовується не лише як паливо в котельних та інших теплосилових установках та для комунально-побутових потреб, але й як добриво, підстилка для худоби та на інші потреби.
Викопне вугілля є основним видом твердого палива. Залежно від ступеня перетворення органічної речовини воно поділяється на буре, кам'яне та антрацит (ГОСТ 9276-72). Усі види викопного вугілля класифікують залежно від розмірів шматків (табл. 3.35). Як правило, чим більші вони, тим менше міститься у вугіллі баласту, вища його теплова цінність.














Таблиця 3.35
Класифікація викопного вугілля за розмірами шматків
Назва
сорту
Розмір
шматків,
мм
Позначення класів



Буре
Кам'яне
Антрацист




довго-
полу-
меневе
газове
пісне


Плита
Великий
Горіх
Дрібний
Сім'ячковий
Штаб
Звичайний
Дрібний і
Сім'ячковий
зі штибом
Сім'ячковий
зі штибом
Більше 100
50-100
25-50
13-25
6-13
Менше 6
Не більше 300


Менше 25

Менше 13
-
БК
БО
БМ
БС
БШ
БР


БМСШ

БСШ
-
ДК
ДО
ДМ
ДС
ДШ
ДР


ДМСШ

ДСШ
-
ГК
ГО
ГМ
ГС
ГШ
ГР


ГМСШ

ГСШ
-
ТК
ТО
ТМ
ТС
ТШ
ТР


ТМСШ

ТСШ
АП
АК
АО
AM
АС
АШ
АР


АМСШ

АСШ

Одним з важливих якісних показників викопного вугілля прийнято вважати їх зольність, так як зола здебільшого складає найбільший відсоток баласту цього палива. Тому викопне вугілля кожного вугільного басейну (табл. 3.36) поділяється окремо на групи за зольністю їх сухої маси.
Таблиця 3.36
Групи за зольністю викопного вугілля
Групи за зольністю
Зміна зольносі сухої маси, %


від
до (включно)

Донецький басейн

1
2
3
4
5
6
7
8


1 2 3 4
-
8,1
10,1
12,6
16,1
20,1
25,1
31,6


16,1 20,1
25,1
8,0
10,0
12,5
16,0
20,0
25,0
31,5
37,5


16,0 20,0 25,0 30,0

Львівсько-Волинский басейн

1
2
3
4
-
16,1
20,1
25,1
16,0
20,0
25,0
30,0

Буре вугілля продукт відносно неглибоких перетворень висхідної органічної речовини. За зовнішнім видом це крихка маса бурого або коричневого кольору від дрібняку до великих шматків. Чисто сапропелітове вугілля це щільна однорідна маса бурого або чорно-бурого кольору. Буре вугілля містить багато внутрішнього (до 20 % кисню) і зовнішнього (зола, вода) баласту, тому показник теплоти згоряння його на робочу масу може значно відрізнятись (8400-24000 кДж/кг). Вміст золи на суху масу коливається в межах 20-40 %, а води 25-45 %. За складом органічної маси буре вугілля неоднорідне. Вихід летких речовин на горючу масу становить 40-60 %, що дозволяє при термічній переробці одержувати смолу, яка іде на виготовлення рідкого палива. Таке вугілля легко займається і горить довгим полум'ям, що коптить. У залежності від вмісту вологи буре вугілля поділяється на три технологічні групи (ГОСТ 7055-86, ГОСТ 9280-75): Б1, Б2 і Б3 з масовою часткою вологи відповідно більше 40%, 30-40 % і менше 30 %.
Буре вугілля характеризується високою схильністю до самозаймання, тому зберігати його рекомендують у невеликих штабелях (до 2,5 м) терміном до 1 місяця. Характерною особливістю його є мала міцність (воно легко подрібнюється при транспортуванні і зберіганні). Належить буре вугілля до місцевих палив, пере возити які на великі відстані не доцільно. Використовується в основному як паливо в печах теплових електростанцій, про мислових котелень, а також у побуті.
Кам'яне вугілля перебуває на наступній стадії вуглефікації і є основним видом викопного вугілля. Від бурого відрізняється високим вмістом в органічній масі вуглецю, меншим летких речовин. Характеризується великою різноманітністю навіть у одному родовищі, мало містить золи (6-10 %) і води (5-11 ,%), що забезпечує теплоту згоряння 20730-31400 кДЖ/кг.
Кам'яне вугілля використовується, головним чином, для одержання металургійного коксу, а не придатне для переробки використовується як паливо. В основу класифікації його покладено вихід летких речовин та, характеристика коксу. Однак велика неоднорідність хімічного складу і властивостей кам'яного вугілля ускладнює створення єдиної його класифікації, тому в таблиці 3.37 наведено їх орієнтовну класифікацію.
У сільському господарстві, крім перерахованих марок викопного вугілля, застосовується кам'яне вугілля, придатне для спалювання у ковальських горнах, яке часто називають ковальським. Таке вугілля повинно містити якомога менше летких сполук (не більше 20 %) і сірки, мати високу теплоту згоряння (25000-27000 кДж/кг) і спікатись. За характеристикою воно наближається до вугілля марок Ж, К, ОС.
У печах котлів різних паросилових та інших установок спалюють вугілля з великим вмістом летких речовин, а також пісне або напівантрацитне.
Антрацит найбільш обвуглецьований різновид кам'яного вугілля. За складом наближається до чистого вуглецю, вміст якого в органічній масі сягає до 95-98 %. Вихід летких речовин 2,9 %, у перерахунку на горючу масу, тому кокс майже не спікається. Використовують антрацит лише як паливо. Він важко загоряється, горить коротким синюватим полум'ям. Добувають антрацит практично тільки в Донецькому басейні. Шматки антрациту мають сірувато-чорний колір з металевим блиском.
Теплова цінність цього виду палива залежить від розмірів шматків і може доходити до 30000 кДж/кг. Зі зменшенням розмірів шматків антрациту значно збільшується в паливі вміст породи і зменшується його теплота згоряння.
Різновидом викопного твердого палива є вугілля, яке містить золу у формі, яка важко відділяється та у кількості, що перевищує 30 %. Воно виділено в окрему групу і названо горючими сланцями.
Таблиця 3.37
Орієнтовна класифікація кам'яного вугілля
Найменування й умовне позначення
Вихід летких речовин, %
Вихід
коксу, %
Величина шматків коксу, мм
Вид коксу

Довгополуменеве Д

Газівне Г


Масне Ж



Коксівне К


Пісне спікливе ОС


Пісне Т
37 і більше

35 і більше


15-35



18-27


14-22


Менше 9
50-60

60-68


68-74



74-82


82-85


85-90
-

10-25


15-20
і більше


більше 21


6-13
і менше

-
Порошкоподібний
Спікливий, пухкий, спучений Спікливий, вплавлений,
у міру щільний Спікливий, плавлений, щільний Спікливий
без порошку Порошкоподібний


Горючі сланці відносяться до сапропелітових утворень. У їх органічній частині до 10 % водню, вихід летких речовин до 80 %, тому використовують сланці на місцях видобутку для одержання сланцевої смоли, яка є цінною сировиною у хімічній промисловості. Великий вміст мінеральних речовин (до 70 %) і значна кількість вологи (15-20 %) різко знижують теплову цінність сланців. Тому їх відносять до низькосортних видів палива, використовують як місцеве паливо. Теплота згоряння сланців залежить від кількості баласту в них і змінюється в межах 4200-11700 кДж/кг.
Деревне паливо найстаріший вид палива. До нього належать дрова, відходи при лісозаготовці і переробці деревини. Останнім часом у всьому світі знову зростає інтерес до енергетичного використання деревної біомаси. Перш за все, це стосується застосування як палива деревних відходів, що не знаходять з тієї чи іншої причини технологічного впровадження на практиці. Це є завершальною фазою лісозаготівлі, що має безвідходний характер і спрямована на підвищення ефективності заходів з охорони природи. З екологічної точки зору деревне паливо порівняно чисте, оскільки фактично не містить сірки і тому у відпрацьованих газах при спалюванні деревини не виділяє сірчистого і сірчаного ангідридів.
Щорічний приріст деревини складає біля і % її загальних запасів і перевищує витрати як ділової деревини, так і дров. Виділяють два напрямки робіт, спрямованих на збільшення ресурсів деревної біомаси для енергетичного використання: перший створення енергетичних плантацій, тобто насадження лісових культур, що швидко ростуть, з наступним застосуванням їх деревини для одержання палива і другий підвищене використання біомаси, що дають дерева з існуючих лісонасаджень.
Деревина являє собою конгломерат рослинних клітин, що складаються з целюлози С6Н10О5 (понад 60 %) та лігніну С19Н24О10 (до 30 %). Кора, листя, сучки містять у невеликій кількості рослинні смоли, жири, віск. Елементний склад органічної маси деревини різних порід можна в середньому відобразити так: С - 51,0 %, Н - 6,0 %, N - 0,5 %, О - 42,5 %, S - сліди.
Основний об'єм біомаси займають дрова, що застосовуються як побутове паливо в сільській місцевості. Баластом деревного палива є волога, вміст якої в свіжозрубаних дровах досягає 50-60 %. Дрова з дерев хвойних порід можуть мати вологи більше, ніж з листяних. Найбільший вміст вологи у сосни, найменший у берези і осики. За вологістю дрова поділяються на: сухі вологість до 25 %, напівсухі до 35 % і сирі понад 35 %. Наявність води різко понижує теплову цінність деревного палива. Так, якщо теплота згоряння горючої маси різних порід деревини складає 18800-19300 кДж/кг, то при вологості 30 і 40 % вона понижується відповідно до 13300 і 10200 кДж/кг.
За твердістю деревні породи поділяються натри групи: тверді (дуб, береза, бук, граб), напівтверді (вільха, сосна) і м'які (липа, осика, ялина). Незважаючи на те, що хімічний склад і теплота згоряння різних порід деревини близькі за показниками, як паливо у більшості випадків використовують тверді породи. Адже дрова відпускаються споживачам не за вагою, а за об'ємом (у складських кубометрах складометрах). У зв'язку з цим перевагу надають твердим породам, в одному кубометрі яких вміщується майже в 2 рази більше горючої маси, ніж у м'яких породах.
Відходи сільськогосподарського виробництва часто називають сурогатом деревини, оскільки за хімічним складом і тепловою цінністю вони близькі до деревини. Сюди належать солома, лузга, костриця, стебла соняшників та ін. Характеризуються відходи сільськогосподарського виробництва порівняно високою теплотою згоряння, малою зольністю і вологістю (табл. 3.38). їх використовують як побутове паливо і для забезпечення деяких виробничих потреб (у газогенераторах) у безлісових зонах. Великий питомий об'єм, який займають відходи сільськогосподарського виробництва, затруднюють їх транспортування і застосування. Тому часто ці відходи подрібнюють, готують січку, а іноді пилоподібне паливо. Найчастіше з них виготовляють брикети різної форми і розмірів.
Таблиця 3.38
Характеристика деяких відходів сільськогосподарського виробництва
Вид відходів
Вміст в горючій масі, %
Теплота згоряння робочої
маси, кДж/кг


С
Н
О, N, S
W
A


Солома
Костриця
Лузга соняшникова
49,5 51,0 51,0
5,8 6,0 5,8
44,7
43,0
43,2
8-10
12-14
15
5-7
4
3
14,3
14,6
14,3






3.4.3. Властивості та використання штучних твердих палив
З метою підвищення енергетичної цінності палива переробляють. І в результаті отримують штучні палива. Способи переробки твердого палива: фізико-механічні й фізико-хімічні.
Фізико-механічні способи переробки проводяться без зміни властивостей його горючої маси з метою одержання таких видів, які б згоряли більш повно й були зручні при транспортуванні та зберіганні.
До фізико-механічних способів належать: сортування, подрібнення, збагачення, брикетування та одержання пилоподібного палива.
При фізико-хімічних способах змінюється хімічний склад та властивості палива, до них відносять: суху перегонку та газифікацію.
Брикетування ефективний спосіб використання несортованого дрібного палива, відходів сільськогосподарського виробництва. Брикетують вугільний дрібняк, часто буре вугілля, торф, тирсу, лузгу, кострицю та ін. Брикети негігроскопічні, містять мало баласту, відрізняються однорідністю складу, легкою займистістю, надійною механічною міцністю, стабільністю при транспортуванні та зберіганні. Розмір і форма брикетів різні, визначаються типом печей і установок, де будуть спалюватись. Брикетування може бути холодне і гаряче, без зв'язуючих речовин і з ними.
Холодне брикетування проводять найчастіше зі зв'язуючою речовиною: пек (залишок після перегонки кам'яно-вугільних смол) 6-9 %, смоли тощо. Однорідні за розміром частинки палива перемішують зі зв'язуючою речовиною і пресують на відповідному устаткуванні (тиск 120-150 МПа). Величина тиску залежить від палива, розмірів і форми брикетів.
При гарячому брикетуванні зв'язуючою речовиною є смола палива. Подрібнені і однорідні за розмірами буре вугілля, торф, деревну тирсу нагрівають без доступу повітря до 270-300 °С. Нагріту масу, з виділеною смолою, пресують під тиском 28-30 МПа.
Кам'яно-вугільні брикети виготовляють з відходів кам'яного вугілля, що мають частинки розміром до 6 мм. Використовують, в основному, дрібняк пісного вугілля з додаванням 15-25 % спікливого або малоспікливого вугілля. Зв'язуючою речовиною служить пек або нафтові бітуми. Кам'яно-вугільні брикети випускають подушкоподібної форми довжиною 55-65 і висотою 28-40 мм.
Буровугільні брикети випускають різними фабриками відповідно до ГОСТ 7299-84 і ГОСТ 8584-84 і повинні мати такі розміри: довжина 180-250, ширина 60-75 і висота 45-55 мм. Торф'яні брикети мають форму призми з заокругленими краями. Розміри їх визначаються конструкцією матричного канала пневматичного преса: довжина - 80-200, ширина - 40-75, висота 15-75 мм.
Пилоподібне паливо дає можливість зекономити паливо з великим вмістом вологи, а також відходи вугільної промисловості.
Щоб одержати його, готують сире паливо (вугілля попередньо висушують до 10 %, торф до 14 % вмісту вологи) і потім подрібнюють його на спеціальних машинах (85-90 % пилу повинно проходити через сито з 4000 отворами на 1 см2). Шилоподібне паливо згоряє майже з теоретично необхідною кількістю повітря, внаслідок чого утворюється висока температура (до 1800-3000 °С) і досягається заощадження палива до 30-40 % у порівнянні з шматковим і брикетами.
Найчастіше для виготовлення такого палива використовують викопне вугілля, непридатне для спалювання в печах, буре вугілля; іноді торфовий дрібняк, рідше інші види палива.
Пилоподібне паливо здатне до самозаймання, а тому дозволяється зберігати його в бункерах не більше за необхідний добовий запас. Суміш пилу з повітрям вибухонебезпечна, тому приміщення повинно добре провітрюватись. Тут забороняється користуватись відкритим вогнем, палити цигарки.
Суха перегонка. Суть процесу полягає в нагріванні палива до порівняно високих температур без доступу повітря. При цьому і відбувається розкладання органічних речовин, в результаті чого одержують чотири види продуктів: газ, смолисті речовини, воду розкладання та твердий залишок. Склад продуктів і їх вихід залежать від виду палива та умов проведення процесу (табл. 3.39).
Суху перегонку деревини здійснюють для одержання тільки деревного вугілля або деревного вугілля і смоли. Склад деревного вугілля, великою мірою, залежить від температури сухої перегонки, а також від породи деревини.
При сухій перегонці дерева з газоподібних продуктів, які виділяються при температурі до 170 °С, одержують оцтову кислоту, а з хвойних порід ще і скипідар. При подальшому нагріванні (270-280 °С) утворюються смолисті продукти, метиловий спирт, різні вуглеводні, в залишку - деревне вугілля. Для підвищення його міцності і збільшення кількості вуглецю температуру нагрівання підвищують до 530-570 °С.
Теплота згоряння деревного вугілля перевищує теплоту згоряння горючої маси деревини на 60-80 %, а теплота згоряння робочої маси деревного вугілля майже в 3 рази вище за теплоту згоряння дров, що містять 40 % вологи.
Таблиця 3.39
Вихід, %, продуктів сухої перегонки
Паливо
Вода
розкладання
Горючі гази
Смоли
Тверді залишки

Деревина
25-30
(в т.ч. оцтова кислота)
15-20

18

35 (деревне вугілля)


Торф
28
25
11
35 (кокс)

Коксівне вугілля (коксування)
8
(аміачна)
17
5
70

Кам'яне вугілля (напівкоксування)
8
7
10
75

Буре вугілля (напівкоксування)
10-15
8-10
16
65-70

Деревне вугілля має чорний колір, при ударі видає металевий звук. Використовується як паливо для ковальського горна, газогенераторних установок, знебарвлювання рідини, поглинання газів (протигази), в побуті.
Суху перегонку торфу проводять при температурі 500-550 °С з метою одержання торфяного коксу, який в сільському господарстві використовується як паливо в газогенераторних установках. Кращим для коксування є верховий торф зі ступенем розкладання 30-40 %, вологістю не вище 20 %, якомога більш міцними шматками. Цінною сировиною для одержання моторного палива, воску, парафіну тощо є смола сухої перегонки торфу.
Суха перегонка викопного вугілля може бути двох видів: коксування високотемпературне (вище 1000 °С) розкладання, основна мета якого одержання металургійного коксу; напівкоксування низькотемпературне (до 550 °С) розкладання без доступу повітря. Мета одержання смоли.
Для коксування застосовуються переважно сорти вугілля, що добре спікаються (марки К, Ж) та які дають міцний кокс. Вихід коксу при цьому становить 75-85 %, смоли до 5-7 %, води до 8 %, коксового газу до 17 %. Кам'яновугільна смола складається, в основному, з ароматичних вуглеводнів, при переробці її одержують до 2000 різних продуктів.
При напівкоксуванні сапропелітове вугілля дає значно більший вихід смоли (до 30-40 %) і газу, ніж гумусове. При напівкоксуванні зі смоли шляхом перегонки одержують моторні палива та видаляють віск, феноли тощо. Вихід смоли при напівкоксуванні деяких видів палив наведений в таблиці 3.40.
Таблиця 3.40
Вихід, %, смоли при напівкоксуванні
Паливо
Вихід смоли

Торф
Буре вугілля
Кам'яне вугілля
Горючі сланці Сапропелітове вугілля
10-16
12-20
2-12
15-30
25-50



























Контрольні (тестові) питання:
1. Які переваги газоподібного палива у порівнянні з рідкими і твердими?
2. Які марки стиснених газів застосовують для комунально-побутових потреб і в ДВЗ?
3. Які марки скраплених газів застосовують для комунально-побутових потреб і в ДВЗ?
4. Під яким тиском зберігається в балонах стиснений газ?
5. Під яким тиском у балонах зберігається скраплений газ, особливості його заправки?
6. При якому показнику вологості торф не поглинає зовнішню вологу?
7. За якими ознаками класифікують викопне та кам'яне вугілля?
8. Які марки кам'яного вугілля найбільш придатні для спалювання у ковальських горнах?
9. Чим відрізняється суха перегонка твердих палив від їх газифікації?
10. Які марки кам'яного вугілля найбільш доцільно використовувати для отримання смол і газів?








13PAGE 15


13PAGE 1411715



___________________
* Критична температура найбільша температура, при якій можливе Існування рідини в стані рівноваги з паром. Зрідження газу можливо тільки при його охолодженні нижче критичної температури


190
240-275


відсутні
теж
сліди


витримує




15

Приложенные файлы

  • doc 22403095
    Размер файла: 727 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий