Стартовая >> Архив >> Генерация >> Возобновляемые источники энергии

Сжатый и сжиженный природный газ - Возобновляемые источники энергии

Оглавление
Возобновляемые источники энергии
Солнечная энергия
Использование пассивной солнечной энергии
Активное использование солнечной энергии
Солнечное электричество
Солнечный дом
Солнечное электричество в сельском хозяйстве
Солнечный пруд
Производство солнечных установок
Геотермальная энергия
Энергия ветра
Гидроэнергия
Энергия океанов
Энергия тепловых перепадов океанов
Биомасса
Анаэробное разложение биомассы
Газовые гидраты
Биотопливо
Водород
Водомазутные эмульсии
Сжатый и сжиженный природный газ
Топливо из угля
Заключение

По сравнению с другими видами топлива природный газ обладает рядом важнейших преимуществ. Его применение в качестве котельно-печного топлива не требует сложных и дорогостоящих установок переработки И подготовки к сжиганию. Практически полное отсутствие серы в природном газе обеспечивает его безопасное использование, что особенно актуально для коммунального хозяйства. Очень высокая теплотворная способность газа делает экономичным его транспортировку на дальние расстояния.
Транспортные средства могут использовать такие альтернативные виды топлив как сжатый природный газ, сжиженный нефтяной газ и криогенное топливо (сжиженный природный газ и водород).
Природный газ, состоящей в основном из метана, является хорошей альтернативой дизельному топливу. По энергоемкости 1 м3 природного газа эквивалентен 1 л бензина марки А-76. Работающие на природном газе двигатели удовлетворяют всем современным требованиям по содержанию вредных веществ в продуктах сгорания. По сравнению с работой на дизельном топливе в выхлопных газах при работе двигателя на природном газе содержание СО снижается почти на 80 %, оксидов азота на 70 % и углеводородов иа 45 %, практически отсутствует сажа, на деталях двигателя не образуется масляный нагар, а само масло не загрязняется продуктами сгорания. Основным недостатком природного газа является пониженная по сравнению с дизельным топливом теплота сгорания. Природный газ может использоваться в двух агрегатных состояниях: сжатый до давления примерно 20 МПа (КПГ - компримированный природный газ) и сжиженный (СПГ).
В последние годы развивается новое направление использования природного газа - в качестве моторного топлива для железнодорожного, автомобильного, морского, речного, воздушного транспорта и сельскохозяйственной техники . Это обеспечит экономию остродефицитного нефтяного моторного топлива и улучшит состояние окружающей природной среды. В России находятся в эксплуатации более 200 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций, которые при полной их загрузке способны ежесуточно заправлять сжатым газом почти 100 тыс. автомобилей. Несмотря на очевидные экономические и экологические преимущества использования газа в качестве моторного топлива, эта актуальная народнохозяйственная проблема решается пока крайне медленно.
Важность этого вопроса для России подтверждается тем, что на уровне федерального закона вынесен законопроект "Об использовании природного газа в качестве моторного топлива", вызвавший большой интерес не только у специалистов транспорта, но и у экологов.

Особое значение имеют экологические преимущества природного газа ао сравнению с другими видами топлива, подтвержденные работами многих организаций России (ВНИИГаз, ГНЦ НАМИ, ВНИИЖТ, РГУПС и др.). В таблице приведено сопоставление удельных выбросов для ДВС автомобилей, работающих на различных видах топлива (выбросы от ДВС, работающего на «этилированном бензине, приняты за 100 %).
Важной составляющей внутреннего рынка газа является расширение его поставок для нужд транспорта в качестве моторною топлива. Поставлена задача увеличить число АГНКС в стране до 800- 1000 единиц, обеспечив газовым топливом от 15 до 20 % автомобилей и других видов транспорта. Предусматривается развернуть работы по крупномасштабному производству сжиженного природного газа для авиации, речного флота и железнодорожного транспорта.

Содержание токсичных компонентов о выхлопных газах ДВС, %

Важно также иметь в виду, что при применении газового топлива моторесурс двигателя увеличивается в 1,4-1,8 раза; срок службы свечей зажигания - в 4 раза; моторного масла - в 1,5-1,8 раза и межремонтный пробег - в 1,5-2 раза.
Применение природного газа на транспорте оправдано со всех точек зрения: ресурсной, экологической и экономической, так как на долю России приходится почта 40 % мировых разведанных запасов природного газа, а по уровню выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателя автомобиль на газовом топливе соответствует европейским нормам.
С экономической точки зрения природный газ значительно выгоднее, так как в соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации стоимость природного газа, используемого в качестве моторного топлива для автомобильного транспорта, не может превышать 50 % стоимости бензина марки А-76.
Важным является также фактор безопасности. Нижний предел самовоспламенения у природного газа выше, чем у остальных традиционных видов моторного топлива к равен 650 С, поэтому природный газ является безопасным топливом. Американские ученые подсчитали, что если четверть автобусов США будут работать на KПГ и заправляться им 300 раз в год, вероятность возгорания будет равна 1 случаю за 35-75 лет.
Мировой парк автомобилей, работающих на метане, насчитывает уже почти 1 млн. машин. Наиболее газифицирован автотранспорт в Аргентине. Италии. США, Канаде, России, Новой Зеландии.
Под КПГ легко переоборудуются современные двигатели внутреннего сгорания. Одним из недостатков ΚПΓ является энергоемкость меньшая, чем у бензина (обычно одной заправки хватает не более чем на 100 км.).

Кроме того, требуются крупногабаритные газовые баллоны и значительная переделка системы питания для пассажирских автомобилей.
Ожидается, что к 2010 году 10 % мирового автопарка будет работать на газовом топливе. До 2002 года в Берлине появятся 1000 новых такси, работающих на природ ном газе.
Британская компания "BG International" разработала недорогую установку для переработки бытового газа в сжатый природный газ, используемый для заправки автомобилей. Эти установки могут быть размещены в гаражах автолюбителей или на автостоянках.
В Канаде на нескольких фермах трактора и грузовики были переоборудованы для использования СПГ. Длительная эксплуатация подтвердила целесообразность использования СПГ как топлива для двигателей сельскохозяйственной техники как с экономической, так и с экологической точки зрения.
Исследования показали, что локомотивы, использующие в качестве моторного топлива сжатый и сжиженный природный газ, вертолеты, работающие на нефтяном газе, самолеты, использующие криогенное топливо, выбрасывают в атмосферу в 2-3 раза меньше вредных веществ, при этом экономится дефицитное жидкое топливо, а ресурс двигателей увеличивается на 50-40 %.
Данные транспортные средства могут применяться на всех видах грузовых и пассажирских перевозок (воздушным, железнодорожным, речным и автомобильным транспортом). Наиболее эффективно их использование в нефте- и газодобывающих районах России.

Брянский машиностроительный завод выпустил тепловоз ТЭМ18Г> работающий на КПГ. У этого тепловоза выброс оксидов азота снижен в 2,5 раза, а выброс оксида углерода - в 1,4 раза. Для облегчения запуска дизеля на тепловозе сохранена возможность работы на дизельном топливе и оставлен топливный резервуар небольшого объема. В отрасли проведены испытания макетного образца магистрального тепловоза 2ТЭ116Г, работающего на СПГ.
Существует значительная потребность в тепловозах средней мощности, которые предназначены для выполнения маневровых работ и использования в иных целях. Такие тепловозы в США выпускает компания "Motive Power Industries" (MPI) вместе с дочерними "Boise Locomotive" и "Engine Systems". Одним из новых направлений деятельности компании является перевод тепловозных дизелей на работу на СПГ. В районе Лос-Анджелеса уже работают на сжиженном газе четыре тепловоза MPI. В связи с ужесточением требований к содержанию вредных веществ в выхлопных газах это направление компания считает перспективным.
Тепловозы расходовали бы намного меньше топлива, если бы дизели работали в генераторном режиме, т. е. при постоянной частоте вращения и при постоянной нагрузке, а это невозможно при существующих конструкциях тепловозов. В то же время известны разработки по созданию накопителей энергии: различные аккумуляторы, инерционные накопители и т. д. Применительно к железнодорожному транспорту эти работы практически не вышли из стен лабораторий, хотя уже появилось сообщение о разработке в США системы "Flywheel" с маховиком, которая позволяет рекуперировать тормозную энергию на дизельном подвижном составе. Инерционные аккумуляторы с маховиками использовались на экспериментальном городском транспорте в Японии
Использование криогенных топлив открывает новые возможности повышенна эффективности транспортных двигателей. В одном из технических решений, разработанных в РГУПСе, в емкости с СПГ размещается сверхпроводниковый индуктивный накопитель (СПИН), который подключается к генератору через специальные криотронные преобразователи. Тепловозный двигатель работает на наиболее выгодном с точки зрения экономии топлива режиме. Если количество вырабатываемой двигателем энергии превышает требуемую для тяги поезда величину, то избыток энергии направляется в СПИН. Если для нужд тяги необходима энергия, которую не может обеспечить двигатель, то недостающая энергия поступает из накопителя. В СПИН можно также запасать энергию рекуперативного торможения.
Самолет Ту-156, предназначенный для работы на СПГ, переделывается из серийного Ту-154М. Конструкция крыла остается практически без изменений, а в конструкции фюзеляжа требуется выполнить много доработок, связанных с хранением криогенного топлива. Основной особенностью конструкции Ту-156 является наличие двух криогенных топливных баков: задний (основной) емкостью 13 т. размещен в хвостовой части отсека, передний на 3,8 т. - под полом, Основной бак для криогенного топлива диаметром 3100 мм и длиной 5400 мм выполнен из алюминиевого сплава АМГ6 и покрыт слоем пенополиуретановой изоляции толщиной 50 мм. Система дренажа осуществляет сброс паров только в аварийной и в нештатной ситуациях.
Подача топлива производится по отдельной магистрали для каждого двигателя с помощью электроприводных центробежных насосов производительностью 20 м/ч, создающих перепад давления 0,17 МПа.
Заправка самолета ведется методом передавливали СПГ из емкости заправщика за счет создания в нем избыточного давления. Заправка СПГ осуществляется с двух бортов самолета от двух топливозаправщиков и занимает не более 30 мин. На самолете с целью накопления опыта используются две основные системы работы двигателей - на керосине и на СПГ. Переключение с одной системы питания на другую занимает 5 с.
АО "АНТК им. А.Н. Туполева" совместно с Лентрансгазом разработали технологию сжижения природного газа ха основе перепада давления. Эта технология может широко использоваться всюду, где имеются газораспределительные станции, а на её основе разработан аэродромный комплекс по заправке самолетов сжиженным газом. В результате внедрения новой технологии сжижения природного газа он всего лишь на 10-15 % дороже магистрального, что просто несопоставимо со стоимостью авиационного топлива (керосина).
Внедрение в практику воздушных сообщений самолетов, работающих на СПГ, требует проведения значительного объема работ по развитию инфраструктуры. В настоящее врой в Санкт-Петербурге, Уфе и Самаре имеется оборудование по сжижению природного газа.
Применение СПГ позволит резко улучшить экологические показатели силовой установки самолета: снижение выбросов NO в 1,5 раза и СО - на 20 %, снижение других токсичных выбросов в 4 раза, снижение расходов на топливо а 2 раза.
Цена 210-местного самолета Ту-206 с двигателями, работающими на СПГ, будет всего на 10-15% больше цены базового самолета Ту-204-100 стоимостью 25 млн.
В 1999 году в Норвегии был построен первый в мире автомобильный паром, топливом для двигателей которого явился СПГ. Четыре дизель-генераторные установки мощностью по 675 кВт снабжаются газом из двух резервуаров. Годовые выбросы в атмосферу NO составляют 7 т, что в 10 раз меньше, чем у паромов подобного типа.
Производство СПГ во всем мире неуклонно растет. На юге Сахалина начата постройка завода по производству СПГ производительностью 9,6 млн. т в год. Завод станет первым построенным в России заводом мирового класса, производящим СПГ.
В октябре 2000 года в Кальхате (Оман) был сдан в эксплуатацию новый комплекс по производству сжиженного природного газа мощностью 4,1 млн. т в год. Новый комплекс обошелся в $2,5 млрд. Египет намерен построить завод по сжижению природного газа и экспортный терминал на побережье Средиземного моря; расходы оцениваются примерно в $1 млрд.



 
« Возможность эксплуатации котла ТП-170 на пониженных параметрах перегретого пара   Восстановление работоспособности металла котлотурбинного оборудования методом сварки »
электрические сети