5. Газоподібне паливо

5.1. Загальні відомості. Класифікація

5.2. Характеристика і асортимент газоподібного палива

5.3. Застосування газоподібного палива у ДВЗ

5.4. Суть процесу газифікації. Використання генераторного газу

5.5. Особливості одержання і використання біогазу

5.6. Особливості застосування газоподібного палива в сільському господарстві

5.7. Закордонні класифікації газоподібних палив

5.1. Загальні відомості. Класифікація

У лісовому та сільськогосподарському виробництві газоподібне паливо використовується для різних технологічних (опалення теплиць, парників, тваринницьких і птахівницьких комплексів, виробничих приміщень, в сушилках тощо) і побутових цілей, а також у двигунах внутрішнього згоряння.

Газоподібне паливо – це суміш різних газів (горючих і негорючих). Основними горючими компонентами є водень (Н), окис вуглецю (СО), метан (СН₄), та газоподібні вуглеводні: етан (С₂Н₂), бутан (С₄Н₁₀), іноді сірководні (С_nН_m). Негорючі компоненти – вуглекислий газ (СО₂), азот (N₂), кисень (О₂).

У паливному балансі України газоподібне паливо з кож­ним роком займає все вагоміше місце. Великі перспективи вико­ристання газу в лісовому і сільському господарствах як для технологічних, так і побутових потреб. Газоподібне паливо в останні роки все ширше використовують у двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ).

Газоподібне паливо порівняно з іншими видами палив має такі переваги:

- згорає майже із теоретичною кількістю повітря, що за­безпечує високий коефіцієнт корисної дії (ККД) і більшу темпе­ратуру згоряння;

- дешеве і після вугілля найпоширеніше, з великими при­родними запасами;

- під час згоряння не утворює небажаних продуктів сухої кіп­тяви, диму і сірчистих сполук, а також виділяє значно меншу кількість продуктів, які забруднюють навколишнє середовище;

- легко запалюється за будь-якої температури навко­лишнього середовища;

- порівняно просто підводиться від газопроводів до об’єк­тів споживання і дає змогу централізованого зберігання;

- дешевше за інші види палив;

- може бути використане у стиснутому і зрідженому стані, а особливо у двигунах внутрішнього згоряння;

- має високі протидетонаційні властивості, а під час згоряння не утворює конденсату, що забезпечує менше зношування деталей двигуна;

- для зберігання газу не потрібні спеціальні складські приміщення, оскільки його транспортують газовими магістра­лями та у балонах.

Газоподібне паливо має й негативні властивості:

- утворює вибухові суміші з повітрям (природний газ, метан, водень);

- легко витікає через нещільності.

Окрім того гази, до складу яких входить окис вуглецю (ге­нераторний, змішаний, світильний, водяний, коксовий) дуже от­руйні, тому під час роботи з ними необхідно суворо дотримуватися правил технічної, особистої і протипожежної безпеки.

Газоподібне паливо, як й інші палива, поділяють на при­родне, яке використовується у тому вигляді, в якому воно знахо­диться в надрах землі (природний газ газових родовищ і супут­ній) і штучне – гази, які одержують як побічний продукт під час пе­реробки нафти і твердого палива або спеціально за допомогою газогенераторів (доменний, коксовий, генераторний).

Залежно від фізичних властивостей гази можуть бути зрі­джені та стиснуті. Зріджені – це гази з відносно високою критич­ною температурою, у разі підвищення тиску до 1,0-1,5 МПа пере­ходять у рідкий стан. Це в основному пропан-бутанові вугле­водні.

Критична температура – найбільша температура, за якої можливе існування рідини в стані рівноваги з парою. Зрідження газу можливе тільки за умови його охолодження нижче критичної температури.

Стиснуті – це гази з низькою критичною температурою, які залишаються у газоподібному стані за нормальної темпе­ратури навіть за дуже високого тиску (до 20 МПа). До них належать метан, окис вуглецю, водень, етилен.

Залежно від теплоти згоряння газоподібне паливо поді­ляють на три групи:

- низькокалорійні, з теплотою згоряння до 10000 кДж/м³, до яких відносять доменний, генераторний та інші гази;

- висококалорійні, з теплотою згоряння понад 23030 кДж/м³, до яких відносять природні гази, які отримують із свердловин разом з нафтою та під час її переробки;

- середньокалорійні з теплотою згоряння 10000-23030 кДж/м³, до яких відносять коксовий, світильний на інші гази;

Горючі гази можуть бути поділені на дві групи:

- гази з низькою критичною температурою, які не перехо­дять у рідкий стан за нормальної температури під дією висо­кого тиску;

- гази з відносно високою критичною температурою, які не переходять в рідкий стан навіть під дією високого тиску.

У ДВЗ використовують стиснений, зріджений і генераторні гази. В сільськогосподарському виробництві для техноло­гічних і побутових цілей найширше використовують природний газ.