К вопросу газификации автомобильного транспорта в орловском регионе

КВОПРОСУ ГАЗИФИКАЦИИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА В ОРЛОВСКОМ РЕГИОНЕ

Севостьянов А. Л.

Россия, Орел

В тезисах рассмотрены материалы, характеризующие применение газового вида топлива на автомобильном транспорте, перспективы его использования.

In theses the materials describing application of a gas kind of fuel on motor transport, prospects of his (its) use are considered.

Объем выбросов с отработавшими газами автомобилей и автобусов в России превышает 12 млн. тонн в год и составляет 45 процентов от общего объема вредных выбросов в атмосферу. В структуре экономического ущерба от загрязнения атмосферы преобладает воздействие на здоровье населения - 67 процентов, на сельское хозяйство - 13,8 процента, оборудование, сырье, материалы - 5,5 процента. Если учесть, что в большинстве случаев изношенность автомобильного парка, выполняющего социально значимые перевозки (особенно областных городах) достигла 80 процентов, положение с экологической ситуацией значительно осложняется.

Применение газообразного топлива сокращает в 3 - 4 раза выбросы оксидов углерода и на 15 - 20 процентов оксидов азота, в 3 - 5 раз снижается токсичность ДВС. При этом при работе двигателя на газе не происходит разжижения масла на стенках цилиндров и срок службы моторного масла в 1,5 - 1,7 раза выше, снижается его расход на 10 - 15 процентов. Межремонтный пробег двигателя увеличивается в 1,5 раза, срок службы свечей зажигания возрастает на 40 процентов. Более того, шум работы двигателя снижается на 2 - 3 дБ.

Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, отличающих их от других видов автомобильного топлива, является образование при

105

свободной поверхности над жидкой фазой двухфазной системы жидкость - пар вследствие возникновения давления насыщенного пара, т.е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения.

Это свойство пропана и бутана позволяет хранить газ в небольших объемах, что очень важно. В качестве примера рассмотрим рисунок 1. Давление насыщенного пара бутана составляет 0,1 МПа при 0°С и 0,17 МПа при 15°С, а давление насыщенного пара пропана при этих же температурах 0,59 и 0,9 МПа соответственно. Это различие приводит к значительной разнице в давлении смеси при изменении пропорции пропана и бутана. Давление растет при увеличении температуры, что приводит к большим изменениям объема сжиженного газа, находящегося в жидком состоянии. Поэтому никогда не заполняйте баллон жидким сжиженным газом полностью. Обязательно оставляйте паровую подушку, объем которой равен 10% от полной емкости баллона.

Пропан и бутан различаются между собой температурой кипения, при которой они переходят из жидкого в газообразное состояние. Пропан перестает переходить в газ и остается в жидком состоянии при температуре - 43° С, для бутана эта температура равна 0° С.

Рисунок 1 - Зависимость давления насыщенных паров пропана и бутана от температуры

В условиях холодного климата (или зимой) в сжиженном нефтяном газе - смеси пропана и бутана, - предназначенном для использования в качестве автомобильного топлива, должен преобладать пропан для лучшей газификации смеси.

На газозаправочные станции согласно ГОСТу 27578-87, введенному с 1 июля 1988 г., поступает сжиженный нефтяной газ двух марок: летний ГТБА - пропан-бутан автомобильный с содержанием 50 + 10% пропана, остальное бутан и зимний ПА - пропан автомобильный с содержанием 90 + 10% пропана. Изменение давления насыщенных паров Р смеси пропана и

106

бутана в зависимости от температуры в баллоне показано на рисунке 2. Отличительной чертой сжиженного нефтяного газа является его

способность растворять жир: масло и краску. Он также деформирует натуральную резину. Следовательно, для трубопроводов низкого давления используются резиновые шланги из бензомаслостойкой резины или синтетических материалов.

Рисунок 2 - Зависимость давления насыщенных паров смеси пропана и бутана от температуры

Некоторую опасность представляет собой сжиженный газ, попавший на кожу: под действием быстро испаряющегося газа на коже могут возникнуть очаги обморожения.

Теплота сгорания газа несколько больше, чем у бензина. Однако с увеличением количества подаваемого в двигатель воздуха теплота сгорания несколько уменьшается. Молекулярная масса сжиженного газа меньше, чем у бензина, и это ухудшает работу двигателя. Поскольку в двигатель сжиженный газ поступает в газообразном состоянии, то по сравнению с бензином уменьшается наполнение им цилиндров (ниже скорость горения газовоздушной смеси) при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя. При уменьшении частоты вращения в двигатель подается меньший объем газа. Таким образом, при работе двигателя на газе его мощность снижается. И в этом один из недостатков газобаллонного двигателя. Если мощность двигателя, работающего на бензине, принять за 100%, то мощность двигателя, работающего на газе, будет примерно равна 90%, что приводит к снижению максимальной скорости примерно на 4%.

Снижение мощности двигателя происходит по причине более низкой, чем у бензина, теплоты сгорания. В результате происходит неполное наполнение цилиндров двигателя газовоздушной смесью. Однако ранней установкой угла опережения зажигания до ВМТ на 3-5°С этот недостаток частично устраняется. В условиях эксплуатации большой разницы при движении автомобиля на газе или на бензине не ощущается.

В Орловской области эксплуатируется примерно 27 тыс. автомобилей и автобусов, работающих на сжиженном и сжатом газе, что составляет 15-20 процентов от суммарного количества этого вида транспорта и не может решающим образом повлиять на экологическую

107

обстановку.

Перевод только 450 легковых автомобилей марки ВАЗ и 150, микроавтобусов марки ГАЗ позволит сократить техногенные выбросы в| атмосферу на 1821,87 тонн; получить экономический эффект т, использования газообразного топлива вместо бензина 9,842 тыс. руб. и экономию в регионе 3280,89 тонн.

На примере автомобильного транспорта различной формы собственности в Орловской области использование автомобилей на газообразном топливе показало, что стоимость переоборудования автомобилей в зависимости от поколений газовых систем использующих ГСН составляет от 8,8 до 30 тыс. руб. и использующих КПГ составляет 36, 2 до 75, 8 тыс. руб.

Перевод автотранспортных средств на использование газа в качестве моторного топлива в Орловском регионе сдерживается в основном по следующим причинам:

в недостаточное количество заправочных станций и передвижных газонаполнительных компрессорных станций;

•достаточно высокая цена газобаллонного оборудования;

•недостаточное количество пунктов технического обслуживания и ремонта;

•отсутствие высококвалифицированных специалистов

•отсутствие законодательной базы и иных нормативных правовых актов, регулирующих и стимулирующих использование газа в качестве моторного топлива.

В Государственной Думе РФ завершается работа над федеральным законопроектом «Об использовании природного газа в качестве моторного топлива».

В соответствии с законом принятой ГД РФ необходимо предусмотреть и реализовать:

•увеличение численности газобаллонных автотранспортных

средств;

•расширение сети стационарных и передвижных средств заправки автомобилей газом;

•развитие научно-исследовательской, опытно-конструкторской деятельности по данной проблеме

•правовое и нормативное обеспечение расширения газобаллонных автотранспортных средств;

•обучение и переподготовка водителей газобаллонных автомобилей.

Севостьянов Александр Леонидович, канд. техн. наук, кафедра «Сервис

иремонт машин» ОрслГТУ, доцент. Адрес: 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29, телефон: (4862) 76-29-94, E-mail: srmostu@mai 1 .ru.

108