Doświadczenie i perspektywy wykorzystania sprężonego gazu ziemnego jako paliwa samochodowego na Uralu. Różnica między gazem skroplonym a sprężonym

Artykuł dostarczony przez firmęOOO Gazprom transgaz Jekaterynburg, Jekaterynburg

Zgodnie z kryteriami ekonomicznymi, środowiskowymi, surowcowymi i technicznymi, sprężony gaz ziemny (CNG) przez długi czas pozostanie najlepszym paliwem silnikowym.

Obecnie 14,7 mln pojazdów jest eksploatowanych na CNG, co stanowi 1,5% światowej floty (900 mln sztuk). W ostatnich latach światowa flota pojazdów na gaz ziemny wzrosła o 25-30% (rys. 1). Według prognozy Międzynarodowej Unii Gazowniczej wzrost floty pojazdów z butlami gazowymi wyniesie do 2020 r. 50 mln sztuk, a do 2030 r. ponad 100 mln sztuk. Dziś na świecie jest już 20 746 stacji CNG.

Infrastruktura stacji benzynowych już istnieje lub dynamicznie się rozwija w wielu krajach, takich jak Niemcy, Szwecja, Szwajcaria, Austria, Włochy. W Korei Południowej 95% autobusów miejskich jeździ na CNG. W Rzymie pojazdy napędzane paliwami alternatywnymi są zwolnione z podatku przez 3 lata. We Francji obowiązuje zakaz stosowania oleju opałowego w autobusach miejskich. W Szwecji pojazdy na gaz są zwolnione z opłat na płatnych parkingach. Obecnie wielu światowych producentów samochodów prowadzi seryjną produkcję pojazdów na CNG (Audi, BMW, Cadillac, Ford, Mercedes-Benz, Chrysler, Honda, Kia, Toyota, Volkswagen i inne).

Tak szybki rozwój tego kierunku jest całkiem zrozumiały – obecnie spośród wszystkich powszechnie stosowanych paliw silnikowych i technologii gaz ziemny zapewnia najbezpieczniejszą emisję spalin z pojazdów. Konwersja samochodów z benzyny na gaz pozwala zmniejszyć emisję szkodliwych substancji średnio pięciokrotnie, a wpływ hałasu o połowę.

CNG w Rosji

Nasz kraj zgromadził już bogate doświadczenie w wykorzystywaniu gazu ziemnego jako paliwa samochodowego. OAO Gazprom prognozuje wzrost zużycia CNG jako paliwa silnikowego do końca 2011 roku o ok. 10% - do 370 mln m3 wobec 345 mln m3 w 2010 roku (rys. 2). Na dzień dzisiejszy działa 255 stacji CNG działających w 60 regionach Rosji na terenie Federacji Rosyjskiej, 206 (93%) zostało zbudowanych przez OJSC Gazprom. Flota pojazdów zgazowanych liczy obecnie 86 tys. pojazdów. Największą konsumpcję CNG w kraju odnotowuje się na Terytoriach Stawropola i Krasnodaru, Swierdłowsku, Czelabińsku i Rostowie, Kabardyno-Bałkarii i Osetii Północnej.

Rys. 1. Światowa flota pojazdów zasilanych CNG

(według National Gas Vehicle Association)

Ryż. 2. Zużycie CNG w Rosji, mln m 3

Gaz ziemny jest znacznie tańszy niż benzyna. Wydobywany z podglebia gaz ziemny nie jest dalej przetwarzany. To ostatecznie gwarantuje jej niższy koszt w porównaniu do produktów rafinacji ropy naftowej. Światowe rezerwy gazu ziemnego znacznie przewyższają rezerwy ropy naftowej. Gaz ziemny nie podlega sezonowym zmianom cen. Ponadto, zgodnie z dekretem rządu Rosji, cena gazu ziemnego do pojazdów nie może przekroczyć 50% ceny benzyny A-80. W 2011 r. średnia cena detaliczna CNG dla pojazdów silnikowych w Federacji Rosyjskiej wynosiła 8,5 rubla / m3.

Przyczyny metanizacji pojazdów na Uralu są takie same jak w Rosji i być może na całym świecie - korzyści środowiskowe i ekonomiczne wynikające z wykorzystania gazu ziemnego jako paliwa silnikowego.

KKE na Uralu

Obecnie Gazprom transgaz Jekaterynburg obsługuje sieć 30 (stacji CNG) i 6 punktów przezbrojenia pojazdów zlokalizowanych w obwodach swierdłowskim, czelabińskim, kurganskim i orenburgowym.

Głównym konsumentem CNG na Uralu jest miejski transport pasażerski. Są to taksówki trasowe, takie jak autobusy PAZ i minibusy Gazelle.

Oprócz stacjonarnych stacji tankowania CNG mamy możliwość tankowania pojazdów z butlami gazowymi za pomocą mobilnych samochodowych stacji tankowania gazu (PAGZ) ze sprężarką wspomagającą. Oparty jest na silniku gazowym KAMAZ-43118. Opracowano i przechodzi testy przemysłowe niewielki kompleks blokowy, który zapewnia regazyfikację skroplonego gazu ziemnego do tankowania pojazdów z butlami gazowymi.

Obecnie w Federacji Rosyjskiej KAMAZ OJSC (RariTEK LLC) zajmuje się seryjną produkcją pojazdów napędzanych gazem - autobusów NEFA3, ciągników siodłowych, wywrotek. Grupa GAZ produkuje autobusy z silnikiem gazowym - LIAZ-6213, LIAZ-6212, LIAZ-5256, LIAZ 5293, PAZ 320302 itp.

Dodatkowo istnieje możliwość zakupu sprzętu gazowego od zagranicznych producentów samochodów – Iveco, Volkswagen, Mercedes, Opel, Toyota itp.

Do tej pory Gazprom Transgaz Jekaterynburg eksploatuje 691 jednostek. Pojazdy wykorzystujące CNG jako paliwo silnikowe. W 2011 efekt ekonomiczny zastąpienia płynnego paliwa silnikowego wyniósł 22,3 mln rubli.

W wyniku trójstronnej współpracy z OJSC KAMAZ i OJSC NPO Geliymash powstał ciągnik siodłowy i autobus miejski wyposażone w silniki gazowe z kriogenicznym zbiornikiem do tankowania LNG. Pierwsze wyniki pokazały ich znaczną przewagę nad pojazdami na gaz zasilany CNG. Tym samym przebieg samochodów bez tankowania wzrósł ponad dwukrotnie.

W celu rozszerzenia wykorzystania CNG w lipcu 2011 r. w ramach międzynarodowej wystawy INNOPROM - 2011 podpisano trójstronną „Umowę” między rządem regionu swierdłowskiego, Gazpromem Transgaz Jekaterynburg i OJSC KAMAZ w sprawie rozwoju wykorzystania gazu ziemnego jako paliwa silnikowego. Umowa w szczególności przewiduje dostawę do regionu Swierdłowska. Pojazdy KAMAZ wykorzystujące jako paliwo silnikowe zarówno CNG, jak i LNG. OOO Gazprom transgaz Jekaterynburg zapewnia tankowanie CNG i LNG dla pojazdów z butlami gazowymi, zapewnia pomoc metodologiczną dla zewnętrznych punktów wymiany ATE i bezpośrednio przekazuje istniejącą flotę ATE w regionie na paliwo NGV.

W październiku 2011 r. na zlecenie OAO Gazprom zorganizowała i zrealizowała rajd pojazdów z butlami gazowymi Blue Corridor 2011 na trasie Jekaterynburg – Czelabińsk – Ufa – Orenburg – Samara – Saratów – Wołgograd – Tambow – Woroneż – Tuła – Moskwa . W ramach tego biegu rządy obwodów Czelabińska i Orenburga oraz Spółka podpisały „Protokoły intencyjne” przewidujące stosowanie CNG jako paliwa silnikowego jako priorytet dla stron.

Zgodnie z programem Target kompleksowy program rozwoju sieci tankowania gazu oraz floty urządzeń pracujących na gazie ziemnym na lata 2007-2015. w obszarze odpowiedzialności OOO Gazprom transgaz Jekaterynburg do budowy wskazano sześć stacji CNG.

Sugestie dotyczące rozbudowy
wykorzystanie gazu ziemnego

OOO Gazprom transgaz Jekaterynburg proponuje szereg środków, których przyjęcie zwiększy wykorzystanie gazu ziemnego jako paliwa samochodowego.

Na poziomie federalnym proponuje się:

1. Przyjęcie ustawy „O stosowaniu paliwa gazowego”.

2. Opracowanie i przyjęcie przez Rząd Federacji Rosyjskiej szeregu środków zachęt ekonomicznych dla podmiotów gospodarczych i osób fizycznych zajmujących się produkcją, sprzedażą i wykorzystaniem gazu ziemnego jako paliwa silnikowego.

Na poziomie podmiotów Federacji Rosyjskiej proponuje się:

1. Opracowanie i wdrożenie regionalnych programów stosowania paliwa do silników gazowych w pojazdach.

2. Zapewnienie priorytetowego zakupu pojazdów komunikacji miejskiej i komunalnych na paliwo NGV kosztem środków budżetowych w celu obniżenia budżetowych kosztów paliwa i poprawy stanu środowiska w miastach.

3. Uwzględnienie kosztów dodatkowego wyposażenia kompleksów garażowych organizacji budżetowych przy przenoszeniu automatycznych central telefonicznych na paliwo do silników gazowych w budżetach gmin.

4. Koszty eksploatacji pojazdów NGV są zmniejszone dzięki oszczędności kosztów paliwa. REC, na podstawie ustawy federalnej nr 261-FZ „O oszczędzaniu energii i zwiększaniu efektywności energetycznej oraz o zmianie niektórych aktów prawnych Federacji Rosyjskiej” z dnia 23 listopada 2009 r., ma obowiązek utrzymania taryf transportowych na niezmienionym poziomie przez okres 5 lat.

OJSC Gazprom jest zapraszany do:

1. Kontynuuj prace nad przyjęciem ustawy federalnej „O stosowaniu paliwa do silników gazowych” oraz nad rozwojem i produkcją nowoczesnego i wydajnego sprzętu LPG.

2. Wdrożyć program OAO Gazprom „Rozbudowa sieci tankowania gazu oraz floty urządzeń pracujących na gazie ziemnym na lata 2007-2015”.

3. Zorganizowanie tankowania pojazdów potencjalnych odbiorców za pomocą mobilnych tankowców z późniejszą budową stacji CNG.

Wniosek

W kwietniu 2012 roku, przebywając w Togliatti, Władimir Putin zaproponował przyznanie rosyjskim regionom dodatkowych dotacji na odnowienie taboru autobusowego.

Proponuje się przyznanie środków tym regionom, które przekształcą swoją flotę autobusową na czystszy rodzaj paliwa - gazu. Wstępnie planuje się przeznaczyć na te cele 3,5 miliarda rubli. z budżetu Federacji Rosyjskiej.

Obecnie ponad 50% floty autobusów ma ponad 15 lat, a większość naszych europejskich sąsiadów ze względów bezpieczeństwa wymienia autobusy co dziesięć lat.

Pozyskiwanie pojazdów komunalnych wykorzystujących CNG i LNG jako paliwo silnikowe powinno być zsynchronizowane z budową nowych stacji tankowania CNG, punktów remontu i konserwacji samochodów, punktów ponownego badania butli oraz uruchomieniem mobilnych samochodowych gazowych zbiorników paliwa. Zapewni to dalszą realną poprawę sytuacji środowiskowej w dużych miastach przemysłowych, podniesie efektywność ekonomiczną przewozów towarowych i pasażerskich, obniży koszty w budżetach wszystkich poziomów oraz przyspieszy tworzenie nowego rynku wykorzystania gazu ziemnego w Uralu.

Jednym z wielu powodów powolnego zgazowania transportu jest to, że gama paliwa NGV jest dość obszerna:

• gaz płynny (LPG);
• sprężony (sprężony) gaz ziemny (CNG);
• skroplony gaz ziemny (LNG).

Głównymi zaletami paliwa NGV są jego cena, cena i jeszcze raz cena. Jak dotąd zalety te przeważają nad wieloma i zróżnicowanymi wadami.

Gaz płynny (LPG)

Gaz ten jest mieszaniną propanu C3H8 i butanu C4H10, ekstrahowaną z towarzyszących gazów ropopochodnych, z frakcji kondensatu gazu ziemnego, z gazów z procesów stabilizacji ropy naftowej i kondensatu, z gazów rafineryjnych otrzymywanych z instalacji rafinacji ropy naftowej. Oprócz propanu i butanu gaz naftowy zawiera wagowo około 6% innych węglowodorów - etan, etylen, propylen, butylen i ich izomery, czyli skład LPG jest niejednorodny i niestabilny. W celu opanowania wycieków do LPG wprowadzane są substancje cuchnące - merkaptany. Merkaptany łatwo rozpoznać po nosie, gdy na ulicy przejeżdża obok ciebie butla gazowa GAZelle.

Główną zaletą propanu i butanu jest wysoka temperatura krytyczna. Krytyczna jest temperatura, w której gęstość cieczy i jej pary nasyconej wyrównują się, a granica między nimi zanika.

Propan ma temperaturę krytyczną 96,8 °C, butan ma temperaturę krytyczną 152,0 °C, co ułatwia skroplenie tych gazów i przechowywanie ich w stanie ciekłym przy stosunkowo niskim ciśnieniu do 1,6 MPa. Oznacza to również, że naczynie do przechowywania LPG będzie stosunkowo lekkie, a gaz można przechowywać w stanie skroplonym tak długo, jak jest to pożądane, pod warunkiem, że naczynie jest całkowicie szczelne. Jednocześnie butla LPG jest zbiornikiem ciśnieniowym i nie można nadać jej jakiegokolwiek kształtu, jak np. zbiornika gazu. Ta okoliczność powoduje problemy z umieszczeniem butli gazowej na maszynie.

Do tankowania pojazdów używane są dwie marki CIS: letnia i zimowa. Gatunek letni lub samochodowy propan-butan (PBA) zawiera 50 ± 10% masowych propanu. Zimowy lub samochodowy propan (PA) zawiera 85 ± 10% propanu masowo. Tym samym, regulując zawartość lekkiego propanu, zapewniają całoroczną eksploatację pojazdów z butlami gazowymi.

Stosowanie LPG ogranicza się do silników benzynowych, czyli o niskim stopniu sprężania i zapłonie iskrowym. Są to samochody osobowe, małe i średnie ciężarówki oraz elektrownie. Zużycie LPG jest o 10-15% wyższe niż benzyny, ze względu na niższą kaloryczność objętościową: 1 litr benzyny będzie odpowiadał 1,1-1,15 m3 LPG, a w warunkach rzeczywistych ze względu na spadek mocy silnika - 1,15-1,3 m3 LPG. W niskich temperaturach silnik uruchamiany jest na benzynie, po rozgrzaniu kierowca może przełączyć się na gaz bezpośrednio z kabiny. Możesz przełączać się z jednego rodzaju paliwa na inny w podróży.

Propan-butan jest 1,5–2 razy cięższy od powietrza i w przypadku wycieku gromadzi się przy ziemi, tworząc wybuchową i niebezpieczną atmosferę. Dlatego samochody LPG są składowane na otwartych parkingach, a miejsca napraw są wyposażone w dobrą wentylację. Długotrwałe wdychanie propanu-butanu jest nie tylko nieprzyjemne z powodu merkaptanów, ale także prowadzi do złego stanu zdrowia, a nawet zatrucia.

Liczba oktanowa LPG wynosi około 105 i mówi się, że stukanie nie występuje w żadnym trybie pracy silnika. To stwierdzenie nie powinno służyć jako powód do samozadowolenia, przy pewnej dociekliwości umysłu można dokonać detonacji.

Biorąc pod uwagę koszt sprzętu gazowego, jego wagę oraz mniejszą rezerwę mocy na jednej stacji benzynowej, przejście auta na LPG pozostaje opłacalne ze względu na cenę. Lokomotywą rozwoju WNP dla mas były i pozostają samochody osobowe i lekkie ciężarówki. Gazy płynne produkowane są przez te same firmy jako produkt uboczny przy produkcji paliw ciekłych, co wpływa na liczbę stacji benzynowych – firmy są zainteresowane wprowadzeniem na rynek własnego produktu.

Jeśli chodzi o silniki wysokoprężne, tutaj propan-butan nie ma perspektyw ze względu na niestabilność spalania przy wysokim stopniu sprężania. Jest to główny powód, dla którego LPG nie zakorzenił się w dieslach. Ale potencjał WNP nie został jeszcze w pełni ujawniony.

Ogólne informacje o metanie

Przez gazy ziemne rozumie się metan СН4 - najprostszy bezbarwny i bezwonny węglowodór. Metan jest trzecim najpowszechniejszym gazem we wszechświecie po wodorze i helu. Nie ma ostatecznej opinii na temat pochodzenia złóż gazu ziemnego w skorupie ziemskiej, a także pochodzenia ropy naftowej.

Gaz ziemny zawiera od 70 do 98% metanu, resztę stanowią cięższe węglowodory: etan, propan i butan oraz niewęglowodory: woda, siarkowodór, dwutlenek węgla, azot, hel i inne gazy obojętne. Gaz ziemny przed wprowadzeniem do systemu przesyłowego gazu (GTS) musi zostać oczyszczony i osuszony z wody, siarkowodoru oraz odseparowany z ciężkich węglowodorów i innych zanieczyszczeń. W rurociągu para wodna może kondensować lub tworzyć z gazem związki krystaliczne - hydraty - i gromadzić się na zakrętach rurociągu, utrudniając ruch gazu. Siarkowodór powoduje poważną korozję urządzeń gazowych. W zależności od składu gazu ziemnego stosuje się różne technologie suszenia i separacji gazów. To pozostawia czysty metan z niewielkimi zanieczyszczeniami. Metan dostarczany jest konsumentom za pośrednictwem GTS. Jeśli Twój dom jest podłączony do systemu dystrybucji gazu, to w palniku w Twojej kuchni płonie metan. Ten sam metan po sprężeniu lub skropleniu jest używany do napełniania urządzeń gazowych.

Metan jest gazem bezwonnym o charakterystycznym aromacie („Kiedy poczujesz gaz, zadzwoń 09”), jest on nadawany przez merkaptany, które są wtryskiwane do gazu przed wpompowaniem do GTS (16 g na 1000 m 3). Metoda ta została wynaleziona do wykrywania wycieków z budowli hydrotechnicznych, których długość wynosi tysiące kilometrów. W przypadku wycieku perfumy merkaptanowe przyciągają wrony, które można łatwo zauważyć podczas lotu helikopterem nad rurociągiem.

Metan jest 1,6 razy lżejszy od powietrza i natychmiast odparowuje w przypadku wycieku. Metan jest wybuchowy w stężeniach w powietrzu od 4,4 do 17%. Najbardziej wybuchowe stężenie to 9,5%. Łatwo jest określić obecność metanu w powietrzu za pomocą aromatów merkaptanu. W miejscach, gdzie metan powstaje naturalnie, gdzie nie można go wykryć za pomocą zapachu, np. w kopalniach, stosuje się analizatory gazów. Pierwszymi analizatorami gazów kopalnianych były kanarki. Sprzęt gazowy jest przechowywany na otwartych parkingach, a zamknięte miejsca napraw są wyposażone w wymuszoną wentylację wyciągową. Elektrownie o różnej mocy, podłączone bezpośrednio do rurociągu, pracują na głównym gazie bez żadnych przygotowań.

Sprężone gazy naturalne (CNG)

Temperatura krytyczna metanu wynosi –82,3 °C, a jego skroplenie jest bardzo kosztowne, dlatego metan jako paliwo do silników gazowych stosuje się głównie w postaci sprężonej (sprężonej), przy czym objętość gazu zmniejsza się 200-250 razy. Gazociąg jest dostarczany do stacji sprężarek gazu samochodowego (stacja tankowania CNG), a gaz jest sprężony na miejscu. Spręż, a dokładniej spręż główny gaz za pomocą kompresora do 20 MPa i osusz. Na stacji CNG magazynowany jest w małym zbiorniku ciśnieniowym, z którego gaz jest pompowany do butli pojazdu. Jeśli chodzi o transport gotowego CNG, stosuje się do tego specjalne nośniki gazu, które są baterią butli o małej objętości w porównaniu ze zbiornikiem na skroplone gazy, czyli transport gotowego CNG jest kosztowna i specyficzna działalność. Niezbędne jest doprowadzenie głównego gazu do stacji paliw, co nieco utrudnia rozbudowę sieci stacji paliw gazowych. Obecnie w 58 regionach Federacji Rosyjskiej znajduje się 246 samochodowych stacji sprężarek gazu (stacje CNG), które napełniają pojazdy CNG. Niekwestionowanym liderem krajowego rynku NGV jest Gazprom – posiada 210 stacji CNG. Od ponad 10 lat Gazprom promuje paliwo gazowe w Rosji - stacje CNG są w 70% regionów, ale nie we wszystkich, 246 stacji CNG to 1% na tle wszystkich stacji paliw w Federacji Rosyjskiej , a niekwestionowany lider uruchomił rocznie 2,1 stacji CNG.

Wysokie ciśnienie CNG wymaga bardzo wytrzymałych, grubościennych, ciężkich butli. Ale to nie wszystko. Na CNG możesz przejechać 3,5 razy krótszą odległość niż na LPG z taką samą objętością butli z gazem. Albo ważyć w butlach, albo często tankować - to główna wada CNG, która determinuje zakres jego zastosowania: w pobliżu stacji benzynowej, a także rodzaje silników, które na nich pracują.

Ze względu na to, że na butle CNG potrzebna jest znaczna przestrzeń, ten rodzaj paliwa jest interesujący dla pojazdów i ciągników o średnim i dużym tonażu. Największym zainteresowaniem cieszą się dziś silniki dwupaliwowe – gazowe diesle działające na olej napędowy i CNG, właśnie ze względu na skromną infrastrukturę CNG, aby na stację było co się dostać. W przypadku drugiego rodzaju paliwa silnik wysokoprężny jest przekształcany stosunkowo prosto i szybko, wtrysk oleju napędowego do komory spalania służy do zapalenia mieszanki palnej. Producenci urządzeń gazowych osiągnęli stosunek zużycia oleju napędowego do metanu wynoszący 20:80 w ciągnikach z układem paliwowym Common Rail i 30:70 w ciągnikach z wysokociśnieniowymi pompami paliwowymi. Przebudowa samochodu na CNG jest 3-4 razy droższa niż podobna operacja na LPG, jednak koszty zwracają się po około roku ze względu na różnicę w cenie gazu i oleju napędowego.

Inżynieria mechaniczna oferuje również jednopaliwowe silniki CNG o obniżonym stopniu sprężania i zapłonie iskrowym. Trzeba zrozumieć, że takie samochody są dosłownie przykute do stacji benzynowej.

CNG to doskonałe paliwo do silnika wysokoprężnego. Metan nie tworzy osadów w układzie paliwowym, nie zmywa filmu olejowego ze ścianek cylindrów, dzięki czemu zmniejsza tarcie i zmniejsza zużycie silnika. Metan wypala się całkowicie, nie tworząc cząstek stałych i popiołu, które powodują zwiększone zużycie grupy cylinder-tłok. Zatem zastosowanie gazu ziemnego jako paliwa silnikowego może wydłużyć żywotność silnika o 1,5–2 razy. Metan jest przyjazny dla środowiska: daje bardzo czyste spaliny. A co najważniejsze, CNG kosztuje trzy razy taniej niż benzyna i olej napędowy, choć w rzeczywistości powinno kosztować jeszcze mniej.

Skroplony gaz ziemny (LNG)

Po skropleniu metan zmniejsza objętość 600 razy - to główna zaleta skraplania, która determinuje zakres jego zastosowania: autobusy, ciągniki dalekobieżne, wywrotki górnicze, czyli tam, gdzie zbiorniki paliwa powinny zajmować miejsce przy minimum i zawierać maksimum. Ta sama objętość zawiera trzy razy więcej LNG niż CNG.

Skraplanie odbywa się w temperaturze –161,5° С. Proces jest energochłonny i wymaga sprzętu kriogenicznego. Skroplony metan jest przechowywany w temperaturze wewnątrz izolowanego termicznie naczynia od –160 do –196 ° С. Wymagana jest bardzo wysokiej jakości izolacja termiczna. I podobnie jak w przypadku CNG, silniki wysokoprężne są przekształcane w silniki dwupaliwowe. Wyposażenie motoryzacyjne do LNG wyróżnia termos i parownik, pozostałe elementy są takie same.

Metan skroplony jest jeszcze mniej rozpowszechniony niż metan sprężony. Niektóre floty autobusowe zbudowały stacje benzynowe. Eksperymenty te mają jeszcze bardziej eksperymentalny charakter.

Wniosek

Kiedy dyskutuje się o paliwie NGV i jego powolnym rozpowszechnianiu, zawsze pojawia się pytanie, co jest pierwsze: flota pojazdów z butlami gazowymi czy sieć stacji benzynowych. Jest absolutnie jasne, że sieć napełniania jest pierwszorzędna. Stąd odwieczne pytanie: kto jest winien? Właściciele sieci paliw. Właściciele nie są zainteresowani tym, czym interesuje się kraj, bo nie widzą w tym zysku. Właściciele będą nadal sabotować zgazowanie transportu.

Co robić? Jedynym skutecznym sposobem walki z monopolami naturalnymi i stymulowania gospodarki jako całości pozostaje nacjonalizacja przede wszystkim PJSC Gazpromu, wszystkich jego spółek zależnych i wszystkich sieci dystrybucji gazu. Nie jest słuszne, aby przedsiębiorstwa rozwiązujące problemy gospodarcze i społeczne w skali Federacji Rosyjskiej, podmiotów i części podmiotów Federacji, służyły zaspokajaniu ambicji wąskiego kręgu jednostek. Regulacja taryf w tym kierunku to nic innego jak środek paliatywny.

Skład chemiczny gazu. Podanie

Główną częścią gazu ziemnego jest metan (CH4) - do 98%. Gaz ziemny może również zawierać cięższe węglowodory – homologi metanu:

etan (C2H6),

propan (C3H8),

butan (C4H10),

a także inne substancje niewęglowodorowe:

wodór (H2),

siarkowodór (H 2 S),

dwutlenek węgla (CO2),

hel (nie).

Czysty gaz ziemny jest bezbarwny i bezwonny. Aby móc wykryć nieszczelność po zapachu, do gazu dodaje się niewielką ilość substancji o silnym nieprzyjemnym zapachu (tzw. odoranty). Najczęściej stosowanym środkiem zapachowym jest merkaptan etylowy.

Frakcje węglowodorowe są cennym surowcem dla przemysłu chemicznego i petrochemicznego. Są szeroko stosowane do produkcji acetylenu. Piroliza etanowa wytwarza etylen, ważny produkt w syntezie organicznej. Podczas utleniania frakcji propan-butan powstaje aldehyd octowy, formaldehyd, kwas octowy, aceton i inne produkty. Izobutan wykorzystywany jest do produkcji wysokooktanowych komponentów paliw silnikowych, a także izobutylen - surowiec do produkcji kauczuku syntetycznego. Odwodornienie izopentanu wytwarza izopren, ważny produkt w produkcji kauczuków syntetycznych.

Sprężony gaz ziemny- sprężony gaz ziemny stosowany jako paliwo samochodowe zamiast benzyny, oleju napędowego i propanu.

Gaz ziemny, jak każdy inny, można skompresować za pomocą kompresora. Jednocześnie zajmowana przez nią objętość jest znacznie zmniejszona. Gaz ziemny jest tradycyjnie sprężany do ciśnienia 200-250 barów, co powoduje 200-250-krotne zmniejszenie objętości. Gaz jest sprężany (sprężony) w celu transportu głównymi gazociągami, w celu utrzymania prawidłowego ciśnienia wewnątrz zbiornika (ciśnienia zbiornika) podczas zatłaczania pod ziemią, a produkcja sprężonego gazu ziemnego jest etapem pośrednim w produkcji skroplonego gazu ziemnego. Sprężony gaz ziemny jest tańszy niż paliwa konwencjonalne, a efekt cieplarniany spowodowany produktami jego spalania jest mniejszy niż w przypadku paliw konwencjonalnych, dlatego jest bezpieczniejszy dla środowiska. Sprężony gaz ziemny jest magazynowany i transportowany w specjalnych zbiornikach magazynowych gazu. Dodatek biogazu do sprężonego gazu ziemnego służy również do redukcji emisji dwutlenku węgla.

Sprężony gaz ziemny jako paliwo ma szereg zalet:

· Metan (główny składnik gazu ziemnego) jest lżejszy od powietrza iw razie przypadkowego rozlania szybko odparowuje, w przeciwieństwie do cięższego propanu, który gromadzi się w naturalnych i sztucznych zagłębieniach i stwarza zagrożenie wybuchem.

· Nietoksyczny w niskich stężeniach;

· Nie powoduje korozji metali.

· Sprężony gaz ziemny jest tańszy niż jakiekolwiek paliwo ropopochodne, w tym olej napędowy, ale przewyższa je pod względem wartości opałowej.

· Niska temperatura wrzenia gwarantuje całkowite odparowanie gazu ziemnego w najniższych temperaturach otoczenia.

· Gaz ziemny spala się prawie całkowicie i nie pozostawia sadzy, która degraduje środowisko i zmniejsza wydajność. Usunięte spaliny nie zawierają zanieczyszczeń siarkowych i nie niszczą metalu komina.

· Koszty operacyjne utrzymania kotłowni gazowych są również niższe niż tradycyjnych.

Inną cechą sprężonego gazu ziemnego jest to, że kotły pracujące na gazie ziemnym mają wyższą sprawność - do 94%, nie wymagają zużycia paliwa do jego wstępnego podgrzania w okresie zimowym (jak olej opałowy i propan-butan).

Gaz ziemny, schłodzony po oczyszczeniu z zanieczyszczeń do temperatury kondensacji (-161,5 0 С), zamienia się w ciecz o nazwie skroplony naturalny gaz... Gaz płynny jest bezbarwną, bezwonną cieczą, której gęstość jest o połowę mniejsza od gęstości wody. Składa się z 75-99% metanu. Temperatura wrzenia to –158… –163 0 C. W stanie ciekłym jest niepalny, nietoksyczny, nieagresywny. Do użytku ulega odparowaniu do stanu pierwotnego. Spalanie oparów wytwarza dwutlenek węgla i parę wodną. Objętość gazu podczas skraplania zmniejsza się 600 razy, co jest jedną z głównych zalet tej technologii. Proces skraplania przebiega etapami, w każdym z nich gaz jest sprężany 5-12 razy, następnie jest schładzany i przenoszony do kolejnego etapu. Właściwe upłynnienie następuje podczas chłodzenia po ostatnim etapie sprężania. Proces skraplania wymaga zatem znacznego zużycia energii – do 25% jej ilości zawartej w skroplonym gazie. Gaz płynny produkowany jest w tzw. zakładach skraplających (fabrykach), po czym może być transportowany w specjalnych pojemnikach kriogenicznych – cysternach morskich lub cysternach do transportu lądowego. Pozwala to na dostarczanie gazu do obszarów oddalonych od głównych gazociągów tradycyjnie wykorzystywanych do transportu konwencjonalnego gazu ziemnego. Skroplony gaz ziemny jest magazynowany przez długi czas, co umożliwia tworzenie rezerw. Przed dostawą bezpośrednio do odbiorcy, gaz płynny powraca do swojego pierwotnego stanu gazowego w terminalach regazyfikacyjnych. Pierwsze próby skraplania gazu ziemnego do celów przemysłowych sięgają początku XX wieku. W 1917 roku w Stanach Zjednoczonych wyprodukowano pierwszy gaz skroplony, ale rozwój systemów dostaw rurociągowych na długo odkładał udoskonalenie tej technologii. W 1941 roku podjęto kolejną próbę produkcji LNG, ale produkcja osiągnęła skalę przemysłową dopiero od połowy lat 60. XX wieku. W Rosji budowa pierwszej instalacji skroplonego gazu ziemnego rozpoczęła się w 2006 roku w ramach projektu Sachalin-2. Uroczyste otwarcie zakładu odbyło się zimą 2009 roku.

Gaz łupkowy- gaz ziemny wydobywany z łupków, składający się głównie z metanu. Pierwszy komercyjny odwiert gazu łupkowego został wykonany w Stanach Zjednoczonych w 1821 roku. Komercyjna produkcja gazu łupkowego na dużą skalę została zainicjowana przez firmę Devon Energy w Stanach Zjednoczonych na początku 2000 roku na polu Barnett Shale, które wykonało tam pierwszy poziomy odwiert w 2002 roku. Dzięki gwałtownemu wzrostowi jego wydobycia, zwanemu „rewolucją gazową”, w 2009 roku Stany Zjednoczone stały się światowym liderem w produkcji gazu (745,3 mld m3), z czego ponad 40% pochodziło ze źródeł niekonwencjonalnych (metan z pokładów węgla i łupki gaz).

Zasoby gazu łupkowego na świecie wynoszą 200 bilionów metrów sześciennych. W styczniu 2011 ekonomista A.D. Haitun pisał o możliwości, że gaz łupkowy „powtórzy los metanu z pokładów węgla ze znacznym spadkiem wzrostu produkcji podczas długotrwałej eksploatacji złóż czy los biopaliw, których zdecydowana większość światowej produkcji pochodzi z Ameryki i jest teraz spada."

Rezerwy i zasoby gazu

Światowe rezerwy geologiczne gazów palnych na kontynentach, w strefie szelfów i płytkich mórz, według prognoz, sięgają 10 15 m 3, co odpowiada 10 12 ton ropy.

Największe złoża w ZSRR to: Urengojskoje (4 bln m3) i Zapolyarnoye (1,5 bln m3), Wuktylskoje (452 ​​mld m3), Orenburgskoje (650 mld m3), Stawropolskoje (220 mld m3), Gazli (445 mld m3) metrów) w Azji Środkowej; Shebslinskoe (390 mld m3) na Ukrainie.

Na Półwyspie Jamalskim i w przyległych akwenach odkryto 11 złóż gazu i 15 złóż ropy i kondensatu gazowego, których rozpoznane i wstępnie oszacowane (ABC 1 + C 2) zasoby gazu wynoszą ok. 16 bln m3, perspektywiczne i przewidywane (C 3 -D 3) zasoby gazu - ok. 22 bln m 3. Najważniejszym pod względem zasobów gazu złożem jamalskim jest Bowanienkowskie - 4,9 bln m3 (ABC 1 + C 2), które zacznie być eksploatowane w 2012 roku, a gaz wejdzie do nowego gazociągu Bowenkowo-Uchta. Początkowe zasoby złóż Charasawejskoje, Kruzenszternskoje i Jużno-Tambejskoje wynoszą około 3,3 biliona metrów sześciennych gazu.

Syberia Wschodnia i Daleki Wschód stanowią około 60% terytorium Federacji Rosyjskiej. Początkowe łączne zasoby gazu na lądzie na wschodzie Rosji wynoszą 52,4 bln m sześc., a na szelfie 14,9 bln m sześc.

W Federacji Rosyjskiej wydobycie gazu przez sam Gazprom w 2011 roku wyniosło 513,2 mld m3. Jednocześnie przyrost zasobów kategorii C 1 osiągnął rekordowy poziom - 686,4 mld m3, kondensatu - 38,6 mln t. W 2012 roku planowane jest wydobycie 528,6 mld m3 gazu i 12,8 mln ton gazokondensatu.

Skroplina

Skroplina- ciekły produkt separacji gazu ziemnego. Reprezentowany jest głównie przez węglowodory ciekłe w normalnych warunkach - pentan i cięższe węglowodory o składzie alkanu, cyklanu i arenu. Gęstość zwykle nie przekracza 0,785 g/cm3, chociaż znane są różnice z gęstością dochodzącą do 0,82 g/cm3. Koniec wrzenia od 200 do 350 0 С.

Wyróżnić surowe kondensat z separacji, oraz stabilny uzyskany przez głębokie odgazowanie surowego kondensatu. Ilość kondensatu w gazach złożowych wyraża się albo stosunkiem jego objętości do objętości oddzielonego gazu (cm 3 / m 3) i nazywa się współczynnik kondensatu... Ilość kondensatu na 1 m 3 wydzielonego (wolnego) gazu sięga 700 cm3. W zależności od wartości współczynnika kondensatu gazy są „suche” (poniżej 10 cm3/m3), „chude” (10-30 cm3/m3) i „tłuste” (30-90 cm3/m 3). Gazy o stosunku gazu do oleju powyżej 90 cm 3 / m 3 nazywane są kondensatem gazowym. W polu kondensatu ropy i gazu Wuktylskoje współczynnik kondensatu wynosi 488-538 cm 3 / m 3, gazy ziemne ze złóż Syberii Zachodniej są zwykle „suche”.

Gaz, który jest wydobywany z wnętrzności ziemi lub jest produktem przetwarzania innych węglowodorów, może być następnie wykorzystany w postaci skroplonej lub sprężonej. Jakie są szczególne cechy obu zastosowań danego paliwa?

Co to jest LPG?

Pod skroplony przyjęło się rozumieć gaz ziemny, który ze stanu początkowego, właściwie gazowego, przekształca się w ciecz - poprzez schłodzenie do bardzo niskiej temperatury, rzędu minus 163 stopni Celsjusza. W takim przypadku objętość paliwa zmniejsza się około 600 razy.

Transport skroplonego gazu wymaga użycia specjalnych zbiorników kriogenicznych, które są w stanie utrzymać wymaganą temperaturę danej substancji. Zaletą tego rodzaju paliwa jest możliwość dostarczenia go do miejsc, w których prowadzenie konwencjonalnych gazociągów jest problematyczne.

Konwersja gazu skroplonego do stanu pierwotnego wymaga również specjalnej infrastruktury – terminali regazyfikacyjnych. Cykl przetwarzania rozważanego rodzaju paliwa - produkcja, skraplanie, transport i regazyfikacja - znacznie zwiększa ostateczny koszt gazu dla konsumenta.

Omawiane paliwo wykorzystywane jest zwykle do tych samych celów co gaz ziemny w stanie pierwotnym - do ogrzewania pomieszczeń, zapewnienia pracy urządzeń przemysłowych, elektrowni, jako surowiec w niektórych segmentach przemysłu chemicznego.

Co to jest sprężony gaz ziemny?

Pod zwięzły, lub sprężony, przyjęło się rozumieć gaz ziemny, który podobnie jak gaz płynny występuje również w stanie ciekłym, osiąganym jednak nie przez obniżenie temperatury paliwa, ale przez zwiększenie ciśnienia w zbiorniku, w którym jest umieszczony. Objętość sprężonego gazu jest około 200 razy mniejsza niż paliwa w stanie pierwotnym.

Przekształcenie gazu ziemnego w płynny przy użyciu wysokiego ciśnienia jest generalnie tańsze niż skraplanie paliwa poprzez obniżenie jego temperatury. Transport tego rodzaju gazu odbywa się w kontenerach z reguły mniej skomplikowanych technologicznie niż krio-zbiorniki. Regazyfikacja odpowiedniego rodzaju paliwa nie jest wymagana: ponieważ znajduje się pod wysokim ciśnieniem, łatwo je usunąć ze zbiorników - wystarczy otworzyć na nich zawory. Dlatego koszt sprężonego gazu dla konsumenta w większości przypadków jest niższy niż koszt skroplonego paliwa.

Sprężony gaz jest najczęściej wykorzystywany w postaci paliwa w różnych pojazdach - samochodach, lokomotywach, statkach, silnikach turbinowych samolotów.

Porównanie

Główna różnica między gazem skroplonym a sprężonym polega na tym, że pierwszy rodzaj paliwa uzyskuje się poprzez obniżenie temperatury wyjściowej substancji gazowej, czemu towarzyszy jej przemiana w ciecz. Sprężony gaz jest również paliwem płynnym, ale uzyskuje się go poprzez umieszczenie go w zbiorniku pod wysokim ciśnieniem. W pierwszym przypadku początkowa objętość gazu przewyższa przetworzony (przetworzony w ciecz) około 600 razy, w drugim 200 razy.

Należy zauważyć, że gaz skroplony najczęściej pozyskiwany jest z przerobu „klasycznego” gazu ziemnego, reprezentowanego głównie przez metan. Paliwa sprężone są również wytwarzane z wielu innych naturalnie występujących gazów, takich jak propan czy butan.

Po ustaleniu, jaka jest różnica między gazem skroplonym a sprężonym, uwzględniamy wnioski zawarte w tabeli.

Tabela

Ogólny opis sprężarek tłokowych. Jednoetapowe i dwuetapowe. Szkodliwa przestrzeń

W zależności od charakteru działania, sprężarki tłokowe mogą być jednostronnego działania (lub jednostronnego działania) i dwustronnego działania. W jednostkach jednostronnego działania jedno ssanie lub tłoczenie odbywa się w jednym skoku tłoka. W sprężarkach dwustronnego działania występują dwa ssanie lub tłoczenie na skok tłoka.

Ze względu na liczbę stopni sprężania sprężarki tłokowe dzielą się na trzy typy: jednostopniowe, dwustopniowe i wielostopniowe. Etap sprężania jest zwykle nazywany częścią sprężarki, w której gaz jest sprężany do ciśnienia pośredniego lub końcowego.

Strukturalnie sprężarki jednostopniowe mogą być pionowe lub poziome. Zazwyczaj sprężarki poziome są maszynami dwustronnego działania, a sprężarki pionowe są maszynami jednostronnego działania.

W jednostopniowej sprężarce jednostronnego działania o konstrukcji poziomej tłok porusza się wewnątrz cylindra. Butla wyposażona jest w pokrywę, która posiada zawory ssawne i tłoczne. Tłok sprężarki jest połączony z korbowodem i korbą. Koło zamachowe znajduje się na wale korbowym. Podczas suwu tłoka od lewej do prawej, w obszarze między tłokiem a cylindrem powstaje podciśnienie. Różnica ciśnień między przewodem ssącym a butlą powoduje otwarcie zaworu, co powoduje przepływ gazu do butli. Gdy tłok cofa się z prawej strony na lewą, zawór ssący zamyka się, a gaz w butli zostaje sprężony do ciśnienia p2. Dalej, przez zawór, gaz jest przemieszczany do linii tłocznej. Cykl kończy się i powtarza ponownie.

Sprężarka jednostopniowa, dwustronnego działania wyposażona jest w cztery zawory (dwa ssące i dwa tłoczne). Maszyny te są bardziej złożone, ale ich wydajność jest dwukrotnie wyższa. W celu chłodzenia butlę i pokrywy można wyposażyć w płaszcze wodne. Aby zwiększyć wskaźnik wydajności, maszyny te mogą być produkowane w wersjach wielocylindrowych. Pionowe sprężarki jednostopniowe są bardziej wydajne i szybsze niż sprężarki poziome. Ponadto zajmują mniejszą powierzchnię produkcyjną i są trwalsze.

Sprężarki poziome dwustopniowe są zwykle wyposażone w jeden cylinder i wielostopniowy lub różnicowy tłok. Gaz jest sprężany w cylindrze przez lewą stronę tłoka, po czym przechodzi przez chłodnicę i jest podawany do cylindra z drugiej strony, gdzie zostaje sprężony do poziomu p 2.

Konstrukcje wielostopniowe są wyposażone w cylindry ułożone szeregowo (układ tandem) lub równolegle (układ złożony). Istnieją również przeciwstawne konstrukcje sprężarek, w których tłoki poruszają się naprzeciw siebie. Cylindry w tego typu konstrukcji znajdują się po obu stronach wału.

Należy zauważyć, że rzeczywisty proces sprężania gazu w sprężarce różni się od teorii. Tak więc między tłokiem, gdy znajduje się on w skrajnym położeniu, a pokrywą cylindra, jest pewna wolna objętość. Ta luka nazywana jest szkodliwą przestrzenią. W tej szczelinie, po zakończeniu wtrysku, sprężony gaz rozszerza się podczas suwu powrotnego tłoka. Z tego powodu zawór ssawny otwiera się dopiero po spadku poziomu ciśnienia do poziomu ciśnienia ssania. W ten sposób tłok pracuje na biegu jałowym, co zmniejsza wydajność sprężarki.