Gaz yakıt: tanım, özellikler, üretim yöntemleri, uygulama

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-02 14:04

Gaz yakıtı 19. yüzyılın ortalarından beri bilinmektedir. O zaman ünlü mühendis Lenoir ilk gazlı içten yanmalı motorunu yaptı. Bu aparat ilkeldi ve yanma odasının önceden sıkıştırılması olmadan çalıştı. Modern motorlar bunun için uygun değil. Günümüzde gaz yakıtların kullanımı arabalarla sınırlı değildir. Bu çevre dostu, ucuz ve uygun fiyatlı yakıt türü, giderek daha fazla yeni nişleri aktif olarak fethediyor ve ulusal ekonominin tüm sektörlerinde aktif olarak kullanılıyor. Bu makale, yakıtın bir tanımını ve özelliklerini sağlar. Genel hatlarıyla nasıl üretildiğini ve kullanıldığını anlatır.

Genel bilgi

Gaz halindeki yakıt, son derece yanıcı bir maddedir. Bu kaliteli ve kullanışlı özellik, bilimin çeşitli dallarında kullanılmaktadır.teknoloji. Örneğin, nüfus ve endüstri giderek gaz yakıtlı kazanları kullanıyor. Bu yakıtta karbon oksitleri (dioksitler), karbon dioksit buharları ve ayrıca nitrojen, hidrojen, oksijen gibi elementler ve diğer safsızlıklar çeşitli miktarlarda bulunabilir. Gaz yakıtla çalışan modern cihazlar, çalışma gazının kimyasal bileşimine çok duyarlıdır. Üretici tarafından önerilen standartları karşılamıyorsa, ekipman büyük olasılıkla arızalanacak ve maliyetli onarımlar gerekecektir.

Gazları oluşturan tüm maddeler yanıcı ve yanıcı olmayan maddelere ayrılabilir. Birincisi, metana ek olarak etan, propan ve bütandır. Patlayıcı ve buna bağlı olarak yanıcı, karbon monoksit ve hidrojendir. Hidrojen özellikle tehlikelidir. Bu nedenle gaz tüplerinde saklanması önerilmez. En iyi çözüm, bir hidrojen jeneratörü satın almaktır. Bu cihaz, gerektiğinde damıtılmış sudan hidrojen çıkarır. Böylece büyük miktarda gazın patlama tehlikesi ortadan kalkar.

Devlet, sıvı ve gaz yakıtların toptan ticaretinde tekel konumundadır. Bu, bu tür hammaddelerin stratejik önemini gösterir.

Yakıtın menşeine göre sınıflandırılması

Sıvı gibi, gaz halindeki yakıtlar da maden olarak çıkarılabilir veya yapay koşullarda üretilebilir. İlk durumda, bu tür yakıta doğal denir ve ikincisinde -yapay.

Uzmanlar, farklı bölgelerden çıkarılan sıvı ve gaz yakıtların bileşiminde farklılıklar kaydetti. Kimyasal bileşimdeki farklılıklar nedeniyle, yanma sırasında açığa çıkan ısı miktarında da küçük farklılıklar vardır. Doğal gaz yakıtın neredeyse tamamı (alanına bağlı olarak %95-99) metan denilen maddeden oluşur (kimyasal formül - CH_{4). Bu yakıta doğal gaz denir. Ve bu, günümüzün en ucuz enerji kaynağıdır. Bu nedenle bu tür enerji kaynakları ülke ekonomisinin tüm sektörlerinde aktif olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, gaz yakıtlarla çalışan cihazların düşük güvenlik seviyesi tüm avantajları gölgede bırakmaktadır. Gaz tesisatlarının işletilmesine ilişkin kuralların ihlali sonucu meydana gelen kazalar ve insan kayıpları hakkında medyada düzenli olarak rahatsız edici haberler yer almaktadır.}

Yapay gaz yakıtlar, katı veya sıvı yakıtların işlenmesinden elde edilen maddeleri içerir. En yaygın ve popüler türleri kok kırma gazlarıdır. Aydınlatma, su ve karışım yakıtlar da bu gruba dahil edilebilir. Belirli bir gazın kimyasal bileşimine bağlı olarak, yanma sırasında açığa çıkan ısı seviyesi geniş bir aralıkta değişir. Bu tür maddeler oldukça patlayıcıdır. Bu nedenle yanmadan önce doğal gaz ile karıştırılmaları tavsiye edilir. Bu önlem, gaz halindeki yakıtla çalışan cihazların çalışma güvenliğini bir büyüklük sırasına göre arttırır. Bu manipülasyonlar özel donanımlı bazlarda gerçekleştirilir. Sonra böylegaz, son kullanıcıya tüpler içinde veya başka bir şekilde sağlanır. Ancak böyle bir karışımın daha az tehlikeli olmasına rağmen, yine de basınçlı kaplarla çalışmaya ilişkin tüm kural ve düzenlemelere ve güvenlik düzenlemelerine uygun olarak son derece dikkatli bir şekilde kullanılması gerekir. Ve bu tek tehlike değil. Bu madde zehirlidir ve solunması ciddi sonuçlara ve hatta ölüme neden olabilir.

Amaca göre yakıt sınıflandırması

Gaz halindeki yakıt hem termik tesisatlarda hem de içten yanmalı motorlarda kullanılır. Buna göre bu temelde motor yakıtı ve kazan-ocak yakıtı olarak ikiye ayrılabilir.

Doğal gaz geleneksel olarak kazan ve fırın yakıtı olarak kullanılır. Nadir durumlarda yapay yakıt kullanılır. Aynı tür yakıt, yalnızca bazı katkı maddeleriyle birlikte arabalara yakıt ikmali yapmak için de kullanılır.

Doğal gazın tanımı

Devletimizin ekonomisi ve bir bütün olarak dünyanın ekonomik gelişimi için bu mineralin önemini abartmak zordur. Birçok araba, gaz yakıtlı kazanlar, enerji santralleri ve kombine ısı ve enerji santralleri bunu kullanır. Mavi yakıt için öngörülen fiyatlara dayalı olarak (bazen doğal gaz olarak da adlandırılır), devlet bütçeleri hazırlanır.

Bu gazın %90'ından fazlası metan moleküllerinden oluşur (CH_{4). Doğal gaz, metana ek olarak, propan, nitrojen, karbon dioksit, su buharı ve diğer safsızlıklarla birlikte bütan da içerir (zararlı olarak kabul edilirler). ATKüçük miktarlarda, doğal gaz ayrıca inert gazlar (helyum ve diğerleri) içerir. İkincisinin, gaz üzerinde çalışan makineler, cihazlar ve mekanizmalar üzerinde faydalı bir etkiye sahip olduğuna ve ayrıca yakıt yakma işlemlerinin fiziğini geliştirdiğine inanılmaktadır. Yakıtın kullanıma uygunluğu, kalitesi hidrokarbon bileşenlerinin yüzdesine göre değerlendirilir.}

Doğal gaz sadece değerli bir yakıt değil, aynı zamanda birçok endüstri için bir hammaddedir. Böylece büyük kimyasal tesisler içerdiği metandan hidrojen üretir. Bu reaksiyonun gerçekleşmesi için oksitlenmesi gerekir. Hidrojene ek olarak, ondan asetilen üretilir. Bu maddelerden yola çıkarak her türlü aldehit, metil alkol (çok zehirli ve tehlikeli bir madde), amonyak, aseton, asetik asit vb. Bununla birlikte, doğal gazın ana uygulama alanı, çeşitli tahrik mekanizmaları (araba motorları) ve kazan cihazları amacıyla gaz halindeki yakıtların yakılmasıdır.

Gazların temel özellikleri

Tüm gazlar (sadece yakıt değil) nispeten küçük bir yoğunluk indeksi ile birleştirilir. Dikkate alınan doğal gaz ve yapay analogları için değeri, metreküp başına 0,8 kilogram bölgesinde tutulur. Sıvılaştırılmış gaz halindeki yakıtın yoğunluğu biraz daha yüksektir ve metreküp başına yaklaşık 2,3 kilogramdır.

Gazlar çoğunlukla zehirli maddelerdir. Karbon oksit içeriği arttıkça toksisite artar vegazda hidrojen bulunan kükürt bileşikleri. Atmosferde açıklanan zararlı gazların yüzde bir veya daha fazlasını içeren bir kişi, üç dakika içinde öldürücü dozda zehirli bir maddeyi soluyacaktır.

Söz konusu gazlar patlayıcıdır. Ayrıca, karbon monoksit ve hidrojen yüzdesindeki artışla birlikte patlama riski de artar. İlginç bir özellik: Bu maddelerin içeriği %74'ten fazla olduğunda gaz patlaması olasılığı neredeyse sıfırdır.

Temel yakıt özellikleri

Belirli bir yakıt türünün karşılaştırmalı analizinde uzmanlar şu kavramlarla çalışır: yakıt nemi, kükürt içeriği, kül (artık), kalorifik değer ve ısı çıkışı.

Isıtma kapasitesi, minimum oksijen içeriği ile yanma işlemi için yeterli sıcaklığı ifade eder. Aynı zamanda ne hava ne de yanıcı karışım ayrıca ısıtılmaz.

Yanma alanından çıkan katı kalıntıya kül denir. Artık yanamaz. Cüruf, ancak eridikten sonra aynı küldür. Bu maddenin oluşumu tüm sistemin çalışmasını olumsuz etkiler, yakıt ekipmanını tıkar. Bu nedenle, tasarım çalışması sırasında bu göstergenin dikkate alınması önemlidir.

Önemli bir gösterge nemdir. Yakıtın özelliklerini olumsuz etkiler. Varlığı, egzoz hacimlerinde bir artışa, kurulumun verimliliğinde bir azalmaya neden olur.

Sükürtün ve bileşiklerinin yanma ürünleri yüzeylerde korozyon işlemlerine neden olur ve bunları aktive edermotorların ve egzoz sistemlerinin çelik parçaları. Ayrıca çevre ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkileri vardır. Bu nedenle, bu göstergenin dikkate alınması da çok önemlidir.

Kalorifik değer çok önemli bir özelliktir. Ekipmanın hesaplanmasında ve tasarımında dikkate alınır ve yakıt tüketimini belirlemenizi sağlar. Bu değer deneysel olarak belirlenir. Bu amaçlar için özel bir kalorimetre kullanılır. Bilinen miktarda (kütle) yakıt yakılır ve kalorimetrenin su sıcaklığındaki değişim kaydedilir. Daha sonra elde edilen bilgileri formülde yerine koymak ve yanma ısısını hesaplamak yeterlidir.

İlgili gaz

Doğal gaz sondaj kuyularından çıkarılırsa, ilgili gaz petrol üretiminin bir yan ürünüdür. Bu gazdaki metan içeriği, geleneksel doğal gazdan biraz daha azdır. Bununla birlikte, gaz halindeki yakıtların yanması karşılaştırılabilir ısı üretir.

Yan ürün gazı (ilgili) ayrıca metalurji tesisleri tarafından üretilir. Bu işletmelerde fırınlarda yakıt açığa çıkar. Bunlar sözde kok fırını ve yüksek fırın gazlarıdır. Kural olarak, bu gazlar sahada yakılır (bir fırına veya kazan istasyonuna beslenir). Benzer bir yan ürün derin madenlerde üretilir ve bu da genellikle felaketlere yol açar.

Kuru damıtma ile gaz üretimi

Yapay gaz, katı (sıvı) yakıtın ek işlenmesiyle elde edilir. Bu sayede sözde üretici gaz ve kuru damıtma gazı elde edilebilir.

Kuru olduğundadamıtma yakıtı yüksek sıcaklıkların etkisi altında ayrışır. Bu durumda, oksitleyici bir maddenin (hava) erişimini engellemek gerekir. Bir dizi adımdan sonra, orijinal yakıt kendi gazına, katran bileşiklerine ve kok kömürüne ayrışır. Oluşan ürünlerin tam bileşimi, yakıtın ilk bileşimine ve işlemin koşullarına (öncelikle sıcaklığa bağlıdır) bağlıdır.

Yüksek sıcaklıklarda (1000 - 1100 santigrat derece aralığında) gerçekleşen damıtma işlemine koklaştırma denir. Bu durumda bozunma ürünleri gerçek gaz (kok) ve koktur. Ortaya çıkan gazın yoğunluğu ve yanma ısısı nispeten düşüktür (sırasıyla, metreküp başına 0,5 kilogram ve metreküp başına 16.000 kilojul). Bu arıtma sırasında bir ton kömür 350 metreküp gaza dönüştürülür. Bu gösterge değişebilir ve işlemin koşullarına ve hammaddenin (kömürün) kimyasal bileşimine ve kaynağına bağlıdır.

Düşük sıcaklıkta kuru damıtma da vardır. 500 santigrat derece sıcaklıkta katı yakıtın işlenmesinden oluşur. Bu yöntemle minimum miktarda gaz oluşur (ton hammadde başına en fazla 30 metreküp). Bu durumda ana ürün, ayrıca motor yağları ve yakıtların üretiminde kullanılan reçinedir.

Katı yakıtların gazlaştırılması yoluyla gaz elde edilmesi

Gazlı yakıtları elde etmek için yaygın yöntemlerden biri gazlaştırma olarak adlandırılan yöntemdir. Katı yakıtların kimyasal-termal işleminden oluşur (yüksek sıcaklıkların birleşik etkisive kimyasal arıtma). Katı yakıtta bulunan karbon atomları, su ve buharla etkileşir ve reaksiyona girerek bir gaz (yakıt) oluşturur. Gazlaştırma işlemi sırasında kuru damıtma da gerçekleşir. Bir gaz jeneratörü, katı yakıtların (öncelikle kömür) gazlaştırılması için bir cihazdır. Bu cihaz şu maddeleri üretir: metan, hidrojen ve karbon monoksit. Sesli gazlara ek olarak yanıcı olmayan maddeler de üretilir (karbon dioksit, azotlu oksijen ve su buharı).

Gaz jeneratörlerinin tasarımları - çok çeşitli. Şema ve düğüm listesi, temel olarak besleme stoğunun türüne bağlıdır. Genel olarak metal duvarlı bir silindirdir. Havalandırma (hava girişi) ve üretilen gazın çıkışı için açıklıkları vardır. Güçlü fanlar kullanılarak hava beslemesi zorlanır. Tasarım, operatör için bir kapak sağlamalıdır. Yakıt tavandan yüklenir. Böylece, dışarıdan, bu birim, iyi bilinen "göbekli soba" yı acı verici bir şekilde andırıyor. Ancak bir fark var - baca olmaması.

Gaz jeneratörü, deyim yerindeyse tüm kurulumun temeli, çekirdeğidir. Bu tür ekipmanların şemalarına bakarsanız, diğer tüm bileşenlerin ve cihazların gazı normal duruma getirmek için tasarlandığı (temizleme, soğutma vb.) açıkça görülür.

Gaz kullanmanın ve kullanmanın avantajları

Gazlı yakıtın bileşimi, geleneksel benzin, akaryakıt ve akaryakıta alternatif olarak etkin bir şekilde kullanılmasına izin verir.dizel. Petrol rezervleri tükendi. Uzmanlara göre, birkaç on yıl sürecek. Çok daha fazla gaz rezervi var. Bu nedenle, gaz ekipmanının ulusal ekonominin tüm sektörlerinde aktif olarak tanıtılması ve kullanılması, çözülmezse de, en azından akut hidrokarbon hammadde kıtlığı sorununu erteleyecektir.

İkinci ve çok önemli avantaj, benzinli motor egzozlarına kıyasla gaz yanma ürünlerinin göreceli saflığıdır. Yani gaz yakıtlarla çalışan makineler ve mekanizmalar daha çevrecidir ve çevreyi çok fazla kirletmezler. Metropol alanlarda ve büyük şehirlerde bu sorun özellikle akut. Bu nedenle yetkililer, kentsel toplu taşıma filosunun tamamını yeni çevre standartlarına aktarmaya çalışıyor.

Üçüncü avantaj, karışımın bileşimini ayarlayarak motoru kişisel ihtiyaçlara ve tercihlere göre ayarlama yeteneğidir. Gelecekte bu, fazladan para ödememenizi sağlayacaktır.

Dördüncü fayda, motorun kullanım ömrünü artırmak ve tam motor yağı değişimleri arasındaki süreyi artırmaktır. Sonuçta gaz, petrol ürünlerinden farklı olarak, mekanizmanın (motorun) sürtünme parçalarının yüzeylerinden gresi (yağı) çıkarmaz.

Beşinci - gaz karışımı, geleneksel yakıta kıyasla çok daha büyük bir patlama kabiliyetine sahiptir. Bu, aracın motorunun gücünü önemli ölçüde artırmanıza olanak tanır.

Altıncı - Katı ve sıvı yakıtların aksine, gaz halindeki yakıtların enjeksiyondan önce ısıtılmasına gerek yoktur. olumluhem tüm sistemin güvenilirliğini hem de istisnasız tüm performans göstergelerini etkiler.

Yedinci avantaj: Gaz enjeksiyonunun kullanılmasıyla silindirler daha düzgün hale gelir. Böylece rotanın düzgünlüğü ve tahrik mekanizmalarının çalışması artar, aşırı yüklü parçaların aşınması azalır.

Maalesef, açıklanan faydaların tümü her zaman sağlanmaz. Çoğu zaman, araç sahipleri, yakıt maliyetlerindeki farktan tasarruf etmek için benzinli motorları gaz yakıtına dönüştürür. Bununla birlikte, motor benzinli veya dizel için tasarlanmıştır. Bu nedenle, tüm parçaların çok iyi koordine edilmemiş çalışması. Mühendisler, bir araba benzinden gaza geçtiğinde motorun gücünün yaklaşık yüzde 20'sini kaybettiğini hesapladı. Kaybı telafi etmek için birçok sahip, yanma odası boşluğunun sıkıştırma oranını arttırır. Bu, motorun ömrünü büyük ölçüde az altır. Başka bir önlem, bir turboşarj sisteminin kurulmasıdır. Ancak bu olay çok para yatırmak zorunda kalacak. Bir motorun veya kazan dairesinin sıvı ve gaz yakıtlarla çalışması, tamamen farklı performans göstergeleri gösterir. Üstelik avantajı katı yakıtlardan yana olmaktan uzak.