Установка метана на дизельный двигатель: ГБО на дизель — Особенности установки и переоборудования

Содержание

ГБО на дизель — Особенности установки и переоборудования

Производственные мощности компании: Установочный стенд Газодизель

Наши достижения

Компания «МИР ГАЗА», является официальным дилером таких марок газового оборудования как «BRC», «Prins», «POLETRON» и предлагает услуги Центра сервисного обслуживания и установки газодизельных систем в г. Светлоград по ремонту, обслуживанию и установке систем ГБО на коммерческий транспорт с дизельными двигателями.

Мы предлагаем комплексный подход по снижению затрат на топливо владельцам коммерческой техники. Успешно специализируемся на установке высококачественного ГБО для дизельных двигателей на КАМАЗ, Mercedes-Benz, Volvo, Iveco и другие мировые бренды автопроизводителей.

Выполняем как установку так и квалифицированное сервисное обслуживание ГБО всех марок автомобилей. Оригинальные комплектующие всегда в наличии.

Установка ГБО на транспорт с дизельными двигателями — это самый ощутимый на сегодняшний день способ снизить расходы на топливо. Такое оборудование позволяет обеспечить двух топливный режим работы автомобиля: ДТ замещается воздушно-газовой смесью и доля замещения может достигать 85%.

В зависимости от потребностей заказчика, мы подбираем оптимальный вариант оборудования на дизельный двигатель.

Системы ГБО подходят для всех типов дизельного двигателя как с 12-так и с 24- вольтовым электрооборудованием. При этом для их установки не требуется проведения полной разборки или модернизации мотора.

Так же производим диагностику крупнотоннажных автомобилей на мощностном нагрузочном стенде «Maha LPS 3000 R» (измеряются мощностные показатели, мощностные потери, расход топлива в различных режимах нагруженности).

Снижение расходов на Дизель топливо

  • Только апробированные газодизельные решения: есть типовые разработки для: Mercedes-Benz Atego, Actros и т. д.
  • Безопасность – ГБО включает в себя только сертифицированные компоненты от проверенных производителей, лидеров мирового рынка ГБО
  • Возможность эксплуатации а/м как в двухтопливном режиме, так и в дизельном
  • Доля замещения ДТ метаном от 40 до 65 %, и как следствие – сокращение затрат Вашего предприятия на топливо от 25 до 40 %.

ГБО на дизель — очевидная выгода! Средний процент замещения Газа 50-60%

Максимальный процент замещения: 85% газа, средний процент замещения: 55-65% газа.

Высокий процент замещения и высокая эффективность работы системы достигаются благодаря применению инновационной системы управления подачей газа и высокоточным ограничением запальной дозы дизтоплива.

После переоборудования ГБО на дизель, экономия на топливных расходах составит в среднем 30%.

Износ двигателя значительно сокращается, поскольку природный газ не содержит вредных примесей.

Переоборудовав ГБО на дизель, помимо личной выгоды, вы способствуете сокращению влияния на парниковый эффект, так как природный газ — это самое экологически чистое топливо.

Подробнее

Оставить заявку, а также более детально ознакомиться с условиями Газодизельного переоборудования и получить расчёт Вашего проекта, Вы сможете на официальном сайте: https://mirgbo.ru/gazodizel/

Отдел продаж:

8-800-500-97-77
8-900-003-00-09
E-mail: [email protected]


Установка ГБО на бензиновые двигатели не представляет сложностей, и многие автовладельцы используют газ в качестве альтернативы бензина, получая при этом дополнительные преимущества. Подобная замена еще несколько лет назад была сопряжена со сложностями, несмотря на наличие эффективных разработок времен СССР. В настоящее время переоборудование дизельных двигателей на газ стало возможным благодаря накопленному опыту и новым технологиям. Многие компании с успехом используют эти достижения техники и занимаются установкой ГБО на тракторы, спецтехнику и грузовые машины.

Проблема перехода на газ

Основная сложность перехода дизельного мотора на газ связана со способом воспламенения горючего в камере сгорания. Этот процесс в дизельных моторах происходит за счет высокого давления топливно-воздушной смеси, однако, сильное сжатие газа не создает условия для его горения.

Еще в советские времена специалисты предложили вариант устройства, работающего на газу с использованием солярки в небольшом количестве. Дизтопливу в этой смеси отводится роль детонатора. Это оборудование было успешно испытано на КамАЗах.

Работа дизельного двигателя на газу построена по следующему принципу. Сначала осуществляется подача порядка 75% газа от объема смеси. В момент, когда должно произойти его воспламенение, солярка впрыскивается через форсунку. Газ — высокооктановое топливо, что обеспечивает стабильность работы двигателя, причем его ресурс возрастает в 1,5-2 раза, а экономия топлива составляет 30-40%. Несмотря на эти преимущества, широкого распространения эти разработки в СССР не получили, что было связано с качеством техники.

Современные возможности

Переоборудование

Это кардинальный способ перехода дизельного мотора на газ. Однако после завершения переоборудования обратный переход становится невозможным, что объясняется внесением существенных изменений в систему зажигания, питания и ряд других. Такая необходимость обусловлена особенностями используемого топлива. Для воспламенения солярки необходима температура 300-400С, а газ начинает гореть при 700С.

В этом случае изменения в дизельном двигателе выглядят так:

  • вместо форсунок используются свечи зажигания;

  • осуществляется установка газовых форсунок или дозатора;

  • снижается степень сжатия, что позволяет использовать высокооктановое горючее.

В результате переоборудования получается газовый двигатель, который имеет следующие преимущества:

  • существенно увеличивается ресурс силового агрегата;

  • снижается объем вредных выбросов, которые наносят меньший вред окружающей среде;

  • возрастает крутящий момент и мощность двигателя;

  • работа мотора становится менее шумной и сопровождается детонацией.

К отрицательным моментам такого перехода относится:

  • безальтернативность используемого топлива;

  • усложняется настройка и регулировка;

  • газовый баллон занимает много места в легковом автомобиле;

  • сложности запуска при снижении температуры;

  • сокращается интервал регламентного технического обслуживания.

Газодизель

На современные дизельные моторы установка обычного ГБО невозможна, что связано с принципиальным отличием работы системы зажигания, поэтому устанавливается газодизель. В этой системе дизельное топливо применяется только для воспламенения смеси, а работа мотора происходит на газе. Для стабильной работы мотора требуется, чтобы соблюдался топливный баланс, который контролируется датчиками и управляется ЭБУ.

При переходе дизеля на газ целесообразно использовать метан, который может быть разбавлен соляркой 1:4. Современные технологии позволяют получать этот газ путем переработки органики, поэтому открываются широкие перспективы при эксплуатации техники в местах непосредственного производства топлива — в сельской местности.

При использовании пропана потребность в газе возрастает в 2 раза, а его стоимость выше цены метана. Однако сеть метановых заправок находится в стадии становления, в отличие от пропановых АГНС.

Для подачи топлива может использоваться механический насос высокого давления, а также современная разработка — Common Rail, соответствующая стандарту Евро 4.

Установка газодизеля имеет следующие преимущества:

  • возможности использования топлива двух видов;

  • снижается уровень загрязнения окружающей среды;

  • продлевается ресурс мотора;

  • увеличивается интервал замены масла;

  • отсутствие детонации.

А также некоторые недостатки:

  • усложняется процесс регулировки и настройки;

  • необходимо отвести много места для размещения газового баллона в легковой машине;

  • приобретение и установка ГБО требуют значительных затрат, что делает переоборудование легковых автомобилей на газ нецелесообразным. Однако монтаж ГБО на грузовики, специальную и сельскохозяйственную технику позволяет получить ощутимый экономический эффект.

Турбодизель

Принцип действия турбированного двигателя не отличается от атмосферных моторов. Таким образом, переоборудование турбодизеля вполне возможно и выполняется аналогично атмосферным моделям.

Состав ГБО

Электронный блок управления

Устройство этого прибора представлено микроконтроллерами. ЭБУ принимает сигналы, поступающие от датчиков, анализирует полученные данные и осуществляет коррекцию работы системы.

Механизм перемещений упора рейки ТНВД

От правильной работы топливного насоса во многом зависит работа дизельного мотора. Благодаря этому механизму становится возможным работа этого типа двигателей на газе.

Редуктор

Для использования бутана и пропана, находящегося в жидком состоянии, требуется осуществить их переход в газ, и создать его определенное давление, поэтому необходима установка редуктора-испарителя. Несмотря на то, что метан пребывает в баллоне в газообразном состоянии, редуктор также входит в состав ГБО. С его помощью поддерживается определенное давление газа.

Газовые форсунки

Подача газообразного топлива в камеру сгорания должна осуществляться дозированно. Для этого используются форсунки или дозаторы.

Переключатель

Для перехода с одного вида топлива на другое используется переключатель. Он может представлять собой кнопку или тумблер, установленный в салоне машины.

Датчики

Получение информации о различных параметрах происходит с помощью датчиков, которые устанавливаются в определенных узлах и системах. Современные машины оснащены рядом датчиков, контролирующих работу двигателя, поэтому они могут быть задействованы при установке ГБО на дизель. С их помощью определяется состав топливной смеси для оперативного регулирования.

Газовый баллон

Эта емкость играет роль топливного бака. Дальность поездки на газе зависит от его объема. Баллон — габаритное изделие, которое занимает определенное пространство в машине, поэтому его размещение должно быть выполнено рационально. Метановые баллоны отличаются от аналогичных емкостей, используемых для хранения пропана и бутана, увеличенной толщиной стенок, так как в них создается значительное давление.

Магистраль

Для транспортировки топлива из газового баллона в редуктор, а из него в двигатель, прокладывается трубопровод. Эта магистраль рассчитана на работу в условиях высокого давления и обеспечивает безопасность эксплуатации ГБО.

Заправочное устройство

Газ не обладает текучестью как жидкости. Для создания безопасных условий заправки газового баллона предусматривается специальное устройство.

Мультиклапан

С помощью этого элемента топливной системы происходит закачка газа в баллон и его выдача. Мультиклапан оборудован защитной аппаратурой, необходимой для сброса давления.

Фильтр

Несмотря на то, что количество примесей в газе намного меньше, чем в жидком топливе, требуется обязательная очистка. Загрязнения могут находиться в самой системе и баллоне, поэтому устанавливается газовый фильтр, защищающий двигатель от их проникновения.

Провода, датчики, крепеж и соединительные элементы

Электрические датчики требуют коммутации с ЭБУ и электросетью. Компактно и безопасно проложить их и зафиксировать на кузове, создав единую систему, помогают различный крепеж и соединения.

Принцип работы

Отличие работы двигателей на дизельном топливе от бензиновых моторов заключается в том, что воспламенение горючего осуществляется за счет его сжатия. Эта особенность служит препятствием перехода на использование исключительно газа в качестве топлива, не подвергая силовой агрегат кардинальному переоборудованию без возможности возврата в исходное состояние

Работа системы DUAL FUEL осуществляется по следующему принципу:

  • Топливная рампа создает требуемую величину давления, которое стремится быть максимально низкой. Благодаря этому появляется возможность произвести частичную замену дизельного топлива газом, отведя ему роль детонатора.

  • Дизельное топливо и газ подаются в камеру сгорания в определенной пропорции. При определенном давлении происходит детонация солярки, которая воспламеняет газовую составляющую смеси. Горение газа происходит с высокой скоростью при повышенных температурах по отношению к аналогичным параметрам дизеля, поэтому система контролирует температурные показатели, чтобы мотор не перегревался. Кроме этого, на основании данных, полученных с соответствующих датчиков, ЭБУ корректирует качественные и количественные показатели топливной смеси, а также зажигание.

Заключение

Выбор и установка ГБО на дизель — сложная и ответственная процедура, поэтому следует довериться опыту профессионалов. В России не много фирм, которые специализируются на предоставлении таких услуг, а разброс цен может поставить в тупик.

Признанный лидер в области дизельного газобаллонного оборудования — компания «Мир Газа», которая имеет обширную филиальную сеть по всей России и богатый многолетний опыт. Большинство специалистов, работающих в этой сфере, обучались у мастеров этой компании и проходили стажировку на ее производственной базе. Ценовая политика компании привлекает многих клиентов, а весь спектр ГБО на дизель сертифицирован и отвечает требованиям европейских стандартов.

Газодизель – установка ГБО на дизель

Как понятно из названия, речь – о системах питания газом двигателей, работающих на дизельном топливе.
Действительно, переоборудовать для работы на газовом топливе, неважно, метане (CNG) или пропане (LPG), можно не только бензиновый, но и дизельный двигатель как грузового, так и легкового автомобиля.

Базовые цены на установку газа на дизель *

* Базовая цена без учета баллонной части и опций. Для крупнотоннажных автомобилей цена рассчитывается отдельно. Звоните.

Цены на установку газодизеля с баллонами метан

На 6-цилиндровый дизельный автомобиль.

Баллонная часть Объем баллонов метан, л (м3) Пробег в газодизельном цикле, км* Стоимость
4 баллона тип-1 по 120 л каждый 480 (106 м3) 480 425 000 руб
4 баллона тип-1 по 150 л каждый 600 (134 м3) 600 465 000 руб
4 баллона тип-1 по 170 л каждый 680 (150 м3) 680 490 000 руб
2 баллона тип-1 по 200 л каждый 400 (89 м3) 400 360 000 руб
3 баллона тип-1 по 200 л каждый 600 (133 м3) 600 460 000 руб
4 баллона тип-1 по 200 л каждый 800 (177 м3) 800 560 000 руб

* при условии замещения = 50% дизеля, 50% метана.

Предложение по газодизелю для корпоративных клиентов

Коммерческое предложение для дизелей с поддержкой от Газпрома.

Наши примеры установки ГБО на дизель

Установка газового оборудования (метан) на дизельные автомобили.

 

Видео про газодизель

Газодизель Fuso Canter

Теория газодизеля

На сегодняшний день существует два принципиальных способа установки газового оборудования (ГБО) на дизель.

Переоборудование на 100% газ

Первый – полное переоборудование на стопроцентное питание газом, для чего двигатель подвергается основательной модернизации. Так как октановое число метана, к примеру, достигает 120, то штатная степень сжатия дизельного двигателя для него слишком высока, и чтобы избежать детонации и, как следствие, быстрого разрушения агрегата, ее необходимо снизить до 12:1-14:1. Кроме того, температура самовоспламенения газа составляет около 700 °С против 320-380°С у дизтоплива, потому воспламеняться от сжатия он не может и для его поджига цилиндры необходимо оснастить системой искрового зажигания, как на бензиновых моторах: Пример – газомоторная техника компании “РариТЭК” из Набережных Челнов на базе моделей КамАЗ. Разумеется, обратной переделке под дизтопливо такой агрегат не подлежит.

Но есть и более простой и дешевый вариант установки ГБО на дизель, основанный на комбинированном режиме питания, собственно газодизель.

Газодизель – Dual Fuel

Коротко о самом принципе работы на двойном топливе Dual Fuel, использовавшемся в свое время еще создателем дизельных двигателей Рудольфом Дизелем: основным здесь по-прежнему является дизельное, однако часть его замещается газом – метаном или пропаном. Дизельное топливо при этом выполняет функцию поджига топливовоздушной смеси – ведь для воспламенения газа, напомним, необходим искровой или запальный разряд. Степень же замещения основного топлива дополнительным зависит от нагрузки на двигатель и, собственно, самой топливной аппаратуры – оригинальной дизельной и устанавливаемой газовой. В настоящее время системы ведущих мировых производителей позволяют замещать до 50% дизтоплива в случае с метаном и до 30% – в случае с пропаном.

В остальном газодизельные системы мало отличаются от ГБО 4 поколения для бензиновых моторов. Отсюда и их основные преимущества.

Преимущества газодизельных систем

1) Простота монтажа: комплекты оборудования универсальны, подходят для всех типов дизельных двигателей с электрооборудованием как 12V, так и 24V, включая самые современные, и не требуют разборки и модификации силового агрегата, а переход на исходный дизельный режим возможен в любой момент времени простым нажатием на кнопку переключателя в кабине водителя.

2) Увеличение КПД и ресурса. Добавка дозы газа повышает мощность и крутящий момент двигателя – с турбонаддувом рост показателей может достигать 30%. При этом двигатель работает заметно тише и эластичнее, а благодаря снижению нагрузки на систему подачи дизельного топлива увеличивается срок службы ее элементов, особенно в случае с непосредственным впрыском Common Rail, работающим с переменным высоким давлением в зависимости как раз от нагрузки.

3) Экономика и экология. Замещение части дизтоплива газом позволяет до 20% снизить стоимость эксплуатации автомобиля по отношению к стоимости эксплуатации его только на дизельном топливе. А изменение состава и существенное снижение объема отработавших газов улучшает экологические показатели двигателей, уменьшает токсичность и дымность выхлопа и содержание в нем твердых частиц (сажи) настолько, что позволяет отказаться от использования раствора мочевины на агрегатах, отвечающих нормам Евро-4 и Евро-5.

Выводы

Таким образом, модификация дизельного двигателя в газодизель позволяет одновременно решить следующие задачи:
1. снизить расходы на 10-30%;
2. увеличить мощность и крутящий момент на 20-30%;
3. увеличить срок службы элементов системы подачи топлива (прежде всего систем Common Rail) и ресурс двигателя в целом;
4. снизить содержание СО, СН и твердых частиц в выхлопе.

И если для легковых дизелей с их небольшим аппетитом и относительно умеренными суточными и годовыми пробегами тема газодизеля – это скорее чисто академический интерес, то для интенсивно эксплуатирующихся грузовых автомобилей и магистральных тягачей, ежедневно покрывающих внушительные расстояния, установка газодизельного ГБО более чем оправдана с любой точки зрения. И с ростом цен на дизтопливо будет лишь прибавлять в актуальности.

Смотрите также

Газ на дизельный двигатель — газодизель с ГБО

Газобаллонная система и дизель

Газ устанавливался на дизельные двигатели очень редко в отличии от бензиновых. Бензиновый и дизельный агрегаты очень сильно различаются по принципам воспламенения топлива, а также по степени сжатия.

Бензиновый — поджигает топливо при помощи свечей зажигания. А степень сжатия у него примерно 10:1.

Дизельный — поджигает топливо благодаря большой степени сжатия в цилиндрах, здесь она 18:1 и у него отсутствуют свечи зажигания.

Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования в бензиновых агрегатах не вызывает сложностей, так как газ поджигается свечами аналогично бензину, а октановое число газа корректируется ЭБУ (электронным блоком управления). В дизеле смесь загорается от давления. Зажечь газ давлением не получается и такой подход не подходит для ГБО.

Сложности эксплуатации ГБО на дизеле

Причин всего три:

  • Температура самовоспламенения дизеля 385 градусов Цельсия, а пропана и метана 700 градусов.
  • Соответственно газообразное топливо нужно поджигать. Но в дизеле нет свечей!
  • Октановое чисто дизеля 60 против 120 единиц у газа. Чтобы мотор не пошел в «разнос», нужно снизить либо октановое число, либо степень сжатия.

Как видите реализация достаточно сложная, однако найдено два решения использования газа на дизельном агрегате.

Два принципа работы

Полная переделка. Способ спорный и не всегда эффективный как кажется на первый взгляд. Двигатель полностью переделывается с дизеля на газ. Минусом такого переоборудования является невозможность использования дизеля.

Агрегат модернизируют, чтобы он не вышел из строя, степень сжатия снижают до 12:1. Делается это для того, чтобы двигатель смог переварить октановое число в 120 единиц.

Устанавливается система поджога смеси, аналогично бензиновым агрегатам, то есть устанавливаются свечи. Такой мотор уже никогда не вернется к дизельному топливу. Еще одним минусом является цена такой переделки, она действительно велика.

Комбинированный принцип работы Dual Fuel. Легкореализуемый и недорогой вариант. Здесь нет полного отказа от дизельного топлива. В цилиндры подается как дизель так и газ попеременно.

Чтобы газ поджегся используется дизельное топливо. Ведь свечей здесь просто нет.

Принцип работы:

  • двигатель запускается на дизельном топливе;
  • активируется газовая система, дизель сжимается—воспламеняется и в момент воспламенения в цилиндр подается газ, который загорается от уже воспламененного топлива;
  • открываются клапана и сгоревшая смесь отводится;
  • цикл повторяется.

Установка ГБО на дизель в Самаре по низким ценам в автосервисе Profi-GAZ ✔Рассрочка

  1. Экономия на топливе до 40%;

  2. Меньшая нагрузка на топливную систему;

  3. Более полное сгорание дизельного топлива;

  4. Всегда чистый сажевый фильтр;

  5. Мягкая работа мотора;

  6. Увеличение мощности двигателя на 15%;

  7. Улучшение эластичности работы мотора;

  8. Увеличение запаса хода на 50%.

Принцип работы

Как сократить расходы и поддержать бизнес и семейный бюджет в условиях роста цен на дизельное топливо? В значительной степени снизить общехозяйственные расходы поможет использование дизеля, который работает на смеси дизеля и метана или пропана (газодизеля), при этом дизельное топливо используется в качестве «поджига» топливновоздушной смеси.
Преимущества установки газового оборудования на дизельный двигатель.

Уменьшение стоимости топлива.

Практически полное сгорание топлива, то есть — уменьшение количества выбросов в атмосферу твердых частиц. Экология страдает меньше.
Универсальность газовой установки на дизель, которая не требует кардинальных переделок конструкции.
Благодаря уменьшению налета гари на деталях продлевается срок службы мотора.
Более «эластичная» работа двигателя.
Увеличение ресурса двигателя и комплектующих в системе питания.
Увеличение момента вращения и мощности автомобиля.

Кроме того, немаловажным преимуществом газовой установки на дизель является ее универсальность. То есть, при наличие газа — Вы экономите на поездках, а если к ближайшей газозаправочной станции — далеко, Вы можете спокойно ехать на солярке.

Степень замещения основного топлива дополнительным зависит от самой топливной аппаратуры (дизельной и газовой), а также от нагрузки на двигатель, но при работе газодизеля в режиме использования “горючего” в сочетании 80% газа и 20% дизельного топлива исчезает свойственный дизелям черный дым.

Газ на дизель отлично подходит и для легковых автомобилей с небольшим «аппетитом», и для интенсивно эксплуатирующихся грузовых автомобилей, автобусов, а также автомобилей малой сельскохозяйственной техники.

Компания Profi-GAZ Самара успешно устанавливает ГБО на дизель на протяжении нескольких лет, что дает возможность клиентам в значительной степени сократить расходы на топливо. Установка ГБО для дизеля более, чем оправдана с любой точки зрения, как для частных владельцев автомобилей, так и для транспортных компаний или компаний, в распоряжении которых грузовые автомобили, магистральные тягачи, ежедневно покрывающие внушительные расстояния.

Калькулятор окупаемости ГБО

Посчитайте сколько Вы сэкономите после установки ГБО

Установить газ на дизельный двигатель

Дата публикации:

Дата изменения:

Установить газ на дизельный двигатель

Предлагаем установить газ на дизельный двигатель в Ростове, Таганроге, цена на ГБО (газобаллонное оборудование) при интенсивной езде окупится быстро.

В своем желании сэкономить человеческая фантазия порой открывает весьма оригинальные и выгодные идеи. В современной ситуации вопрос оптимизации расходов и как можно более эффективной экономии средств затрагивает абсолютно всех. Это также относится и к сфере автомобильного производства. Цены на топливо неуклонно растут – доходы нет. Поэтому не удивительно, что автомобилисты ищут любую возможность, чтобы сэкономить. Особенно это касается тех, для кого авто – это единственный способ заработка. В этом отношении отличным решением будет поставить газ на дизельный двигатель цена которого в разы ниже бензина, что позволяет существенно снизить статью транспортных расходов.

Установка ГБО на дизельный двигатель

Эта система ставится поверх уже существующей и использует в виде основного топлива газ. Она включает в себя газовый редуктор, систему электронного управления, блок форсунок и, собственно, сам газовый баллон. От того, насколько правильно будет установлен комплект, напрямую зависит уровень качества и функциональности оборудования в целом. В частности, форсунки должны быть расположены максимально близко к врезке во впускной коллектор. Если этого не сделать, ваш автомобиль способен значительно потерять в динамике, а также сам расход может быть намного больше, чем необходимо. Всего этого можно избежать, обратившись к опытным специалистам, которые проведут работы быстро и надежно.

Как установить ГБО на дизель

Существует два способа:

  • полная модернизация двигателя под стопроцентное использование газа. В этом случае потребуется дополнительная установка системы искрового зажигания. Дело в том, что температура возгорания газа и дизеля сильно разнится, у первого она выше примерно в 2 раза, поэтому под воздействием сжатого воздуха он просто не загорится, в отличие от дизельного топлива. И конечно нужно помнить о том, что обратное переоборудование невозможно.
  • комбинированная схема, при которой основным топливом так и остается дизельное, но по необходимости происходит замещение газом. Степень замещения зависит от уровня нагрузки на двигатель и, конечно, топливной системы – как существующей, так и устанавливаемой.

Вы решили установить газ на дизель в Азове, Шахтах, Волгодонске или другом городе области, но не уверены, что лучше предпочесть метан или пропан?

Метан выгодно отличает от пропана его стоимость, а также больший процент замещения основного топлива, который может достигать 70-80%. Баллоны с пропаном на порядок легче метановых, и их гораздо проще найти на современных станциях АЗС.

Оба газа активно эксплуатируются автомобилистами и имеют своих сторонников, поэтому вы без сомнений можете использовать как метан, так и пропан. Наверняка вы слышали об угрозе взрыва газобаллонов; поэтому снова хотелось бы сказать о том, что необходимо доверить все работы специалисту, и тогда гбо (газобаллонное оборудование) не будет представлять особой опасности.

Наша компания предлагает свои услуги по монтажу гбо на дизель цена которого соответствует его качеству и очень выгодна для вас. Наше оборудование качественное, сертифицированное и безопасное. Мы предлагаем установить газ на дизельный двигатель в Ростове на Дону, Таганроге, Новочеркасске. Наши сотрудники помогут вам в подборе необходимого оборудования и настроят его так, чтобы вы смогли оценить по достоинству простоту использования и очевидную выгоду.

Установка газового оборудования на авто Golf 4, УАЗ Патриот в Ростове на Дону сделает автомобиль более экономичным и экологичным.

Установка гбо проходит поэтапно, наиболее качественно ее проводят в Ростове на Дону, Азове, нужно только выбрать комплект оборудования.

 

«Газодизель» все о гбо для дизельных двигателей, плюсы и минусы

Установка гбо на автомобили уже давным-давно перестала быть чем-то диковинным. Однако, если с бензиновыми моторами все ясно, то о возможностях подобной замены топлива на дизельном двигателе знает далеко не каждый. Тем не менее, эта идея не нова – исследования и работы в данной области ведутся уже давно (еще с времен существования СССР). Накопленный опыт используется компаниями, специализирующимися на подборе комплектующих и переоборудовании тракторов и грузовиков.

Не только газ…

Дело в том, что полностью переоборудовать дизельный двигатель так, чтобы он работал исключительно на природном газу, нельзя. Все дело в том, что температура воспламенения газа (порядка 700 °С) примерно в 2 раза выше, чем дизельного топлива (около 350 °С). А это значит, что схема с воспламенением дизтоплива, посредством воздействия на него сжатого воздуха в цилиндрах, с газом работать не будет – он просто не загорится.

Так что любой газодизель работает на смеси солярки и природного газа, причем дизтопливо служит для воспламенения последнего.

Метан или пропан?

Этот момент волнует многих, кто решился на переоборудование дизеля и установку гбо. Дело в том, что процент ДТ в смеси, поступающей в двигатель, прямо зависит от типа газа. К примеру, в пропановой смеси «соляра» составляет порядка 40%, а в метановой – около 20%. Так что у каждого из вариантов есть как достоинства, так и недостатки.

Достоинства метана:

  1. Стоимость – как правило, цена на метан ниже, чем на пропан;
  2. Значительно больший процент замещения газом жидкого топлива (до 80%).

Достоинства пропана

  1. Баллоны – для данного газа емкости имеют больший объем (при тех же габаритах, что и для метана), а еще они легче. Так что с установкой гбо проблем будет меньше;
  2. Сеть АЗС – для пропана она гораздо более развита, следовательно, шанс остаться в пути без топлива невелик.

Переоборудовать дизель под работу на газу возможно, для чего есть 2 пути.

— Первый предполагает создание дизеля, работающего на смешанном топливе. Его большим плюсом является тот факт, что не приходится кардинально переделывать топливную систему мотора, да и возвращение к первоначальной схеме работы тоже вполне возможно. Кроме этого, по израсходованию всего запаса газа, такой силовой агрегат моментально переводится на дизельное топливо и начинает работать в привычном для себя режиме;

— Второй является не чем иным, как полной «переделкой» мотора под работу исключительно на газу, следовательно, назвать его газодизелем можно лишь с большой натяжкой.

Принцип работы газодизеля и необходимые изменения

В первом варианте необходимо приспособить «соляроядный» мотор к работе на газу. Данная схема не может похвастаться большой популярностью, однако применяется уже достаточно давно. Она подразумевает подачу в цилиндры не только газа, но и небольшой доли ДТ. Такая доля носит название запальной порции. Суть работы данной схемы состоит в подаче газо-воздушной смеси в начале такта сжатия и запальной порции – в конце такта.

Минимальное процентное соотношение запальной порции может варьироваться в диапазоне от 15 до 30%. На него оказывают влияние различные факторы:

  • тип силового агрегата;
  •  версия ГБО;
  • техническое состояние мотора.

15-30% – это min, необходимый для самовоспламенения и поджигания газа в камере сгорания. В условиях работы на комбинированном топливе можно забыть о черном дыме, вылетающем из выхлопной трубы. Кроме этого, мотор становится гораздо экологичнее, и это несмотря на небольшое повышение уровня углеводородов (СН) в дыме, ведь это не привычные для дизеля канцерогены, а просто не догоревший полностью метан, который абсолютно безвреден для окружающей среды.

Более того, после переоборудования владельцу реже придется менять масло, да и срок службы самого «сердца» автомобиля заметно возрастает, за счет сокращения вредных отложений на элементах ЦПГ.

Что касается внесения изменений в конструкцию, то они не являются кардинальными и необратимыми. Для этого необходимо установить гбо, а также несколько подкорректировать работу топливной системы. Это подразумевает постоянное впрыскивание в цилиндры незначительных порций солярки, за что отвечает насос высокого давления.

Экономия

Данный вопрос является, пожалуй, самым важным. Статистика свидетельствует, что большинство владельцев дизельных транспортных средств просто-напросто не заинтересованы в их переработке. Для начала массового перехода на газодизели требуется поддерживать цену пропана как min в 2 раза меньшую, чем стоимость ДТ или 95-го бензина, что же касается метана, то он должен стать еще дешевле.

Как показывают отзывы владельцев, установка гбо на легковые авто просто нецелесообразна (ну разве что в случае больших годовых пробегов – более 40 000 км), потому как подобная модернизация влетает в копеечку и окупается она очень долго (порядка 5 лет).

Монтаж газобаллонного оборудования на грузовики выглядит заманчиво, ведь они не только «наматывают» огромные пробеги, но и «аппетит» у них гораздо выше, чем у легковушки. Но есть большая проблема – место. Действительно, разместить на том же тягаче или самосвале большое количество газовых баллонов просто негде, а установка 3-4 штук ничего не решит.

Как видно, единственным, действительно стоящим вариантом является газодизель на тракторе. При этом экономия на топливе заметно повышается (почти вдвое). Кроме этого, такой мотор на тракторе имеет массу плюсов:

  • хорошая диффузия;
  • экологичность;
  • антидетонационная стойкость;
  • низкая скорость сгорания смеси и так далее.

Неудивительно, что и отзывы о тракторных газодизелях самые лестные.

Итог

Следовательно, будущее у газодизеля определенно есть, но область его применения сильно ограничена. По сути, он востребован лишь в сельском хозяйстве.

Двойная экономия с газодизелем от АИС

22 ноября 2016

Двойная экономия с газодизелем от АИС

Группа компаний АИС, официальный импортер итальянского ГБО Tartarini и польского ГБО Optima совместно с компанией «Смарт Технолоджи» реализовали уникальный проект для одного из корпоративных клиентов по установке ГБО на автобусы с дизельным двигателем.

Всем известно, что установка ГБО на бензиновые двигатели позволяет экономить на топливных расходах от 30% до 50%. Установка ГБО на дизельный двигатель, с учетом того, что он изначально меньше потребляет топлива, позволяет увеличить размер экономии еще до 25%! Таким образом, на одном и том же транспортном средстве с бензиновым и газодизельным двигателем, расходы на топливо последнего будут в 2,5-3 раза ниже!

Газодизельный двигатель модифицируется путем установки специального ГБО (работающего как на метане, так и на пропане) и определенной доводки топливной аппаратуры на обычный дизельный двигатель. Газодизель работает на смеси солярки и «автомобильного» газа метана или пропана.

Преимущество такого мотора заключается в том, что, когда газ заканчивается, он может работать в своем обычном режиме — на дизтопливе. При работе в смешанном режиме 50-70% топлива составляет газ. Основными преимуществами газодизелей являются:

— Сохранение энергетических параметров на уровне базового двигателя
— Увеличение мощности двигателя за счет высокого октанового числа газа
— Увеличение максимума крутящего момента и смещение его в зону более низких частот вращения коленчатого вала
— Снижение в 2-4 раза дымности отработавших газов
— Экономия дизельного топлива за счет замещения его газом
— Более низкий уровень шума
— Увеличение срока службы моторного масла и уменьшение износа цилиндропоршневой группы
— Возможность переоборудования автомобилей, автобусов, сельхозтехники, находящихся в эксплуатации.

Оценить экономическую эффективность газодизеля можно на примере расчета окупаемости ГБО метан установленного на автобус ПАЗ 4234 с дизельным двигателем














ГАЗОДИЗЕЛЬ/МЕТАН

Режим  «дизель»

Режим «газодизель»

Расход ДТ л. на 100 км.

25

10

Расход газа л. на 100 км.

0

15

Цена ДТ, грн. за 1л.

22

22

Цена газа, грн. за 1л.

 

12,5

Расходы ДТ на 100 км. пробега, грн.

550

220

Расходы газа на 100 км. пробега, грн.

0

187,5

Расходы итого на 100 км. пробега, грн.

550

407,5

Экономия на 100 км. пробега, грн.

-142,5

Экономия при 100 000 км. пробега, грн.

 

-142 500

     

Стоимость установки ГБО, грн.

 

35 000

Окупаемость, км. пробега

 

-24 561

Наиболее выгодна установка газодизеля на коммерческую технику, грузовые автомобили, автобусы, сельскохозяйственную технику с интенсивным режимом эксплуатации. Установка газодизеля возможна на транспортные средства любого завода производителя, как новые, так и с пробегом.

Стоимость газодизельного оборудования, установка и настройка начинается от 20 000 грн.*

Получить консультацию и заказать установку газодизеля можно в любом сервисном центре Группы компаний АИС по всей Украине, контакты на сайте www.ais.ua.

* указана цена по состоянию на 22 ноября 2016 г. за один комплект оборудования марки OPTIMA на автомобили модельного ряда ГАЗ с дизельным двигателем. Цены могут быть изменены в зависимости от изменения обменного курса валюты закупки к гривне, а также в случае изменения коммерческой политики производителя. С целью уточнения актуальной цены необходимо обращаться к продавцу.АИС Маркет – автомобильная компания, специализирующаяся на  выкупе и продажах автомобилей  с пробегом, открывает три новых филиала в городе Киев.

Филиалы АИС Маркет расположены в Автоцентрах АИС по адресам:
 
— ул. Николая Гринченко, 18
— ул. Ирпенская, 62-Б
— Харьковское шоссе, 18
 
В каждом из новых филиалов владелец автомобиля с пробегом может бесплатно пройти комплексную диагностику на СТО, получить оценочную стоимость автомобиля для автовыкупа, в дальнейшем оформить договор выкупа и получить наличные денежные средства в течении одного дня.
 
Еще одним преимуществом услуги выкупа автомобиля в АИС Маркет является дополнительный бонус в размере до 5% от стоимости сдаваемого автомобиля в случае дальнейшей покупки нового автомобиля в любом из Автосалонов АИС.
 
АИС Маркет входит в Группу компаний АИС, официального импортера и/или дилера брендов Citroen, Renault, Opel, SsangYong, Geely и др.
 
Узнать подробнее об условиях автовыкупа можно на сайте http://ais-market.com.ua или по телефону 0800 507950 (бесплатно на территории Украины со всех номеров украинских операторов мобильной и аналоговой связи).
 
* разница в размере до 5% стоимости оцениваемого автомобиля с пробегом для выкупа между обычным автовыкупом и автовыкупом по услуге трейд-ин с дальнейшей покупкой нового автомобиля в АИС














ГАЗОДИЗЕЛЬ/МЕТАН

Режим  «дизель»

Режим «газодизель»

Расход ДТ л. на 100 км.

25

10

Расход газа л. на 100 км.

0

15

Цена ДТ, грн. за 1л.

22

22

Цена газа, грн. за 1л.

 

12,5

Расходы ДТ на 100 км. пробега, грн.

550

220

Расходы газа на 100 км. пробега, грн.

0

187,5

Расходы итого на 100 км. пробега, грн.

550

407,5

Экономия на 100 км. пробега, грн.

-142,5

Экономия при 100 000 км. пробега, грн.

 

-142 500

Стоимость установки ГБО, грн.

 

35 000

Окупаемость, км. пробега

 

-24 561

 

Параметрическое исследование развития / стадий двухтопливного сгорания дизельного топлива / метана в оптическом двигателе для тяжелых условий эксплуатации

Основные моменты

Оптический двигатель для тяжелых условий эксплуатации с компрессионным зажиганием, работающий в двухтопливном режиме.

Анализ второй производной, новый метод определения стадий двухтопливного сгорания.

Увеличение пилотного коэффициента или коэффициента метанового эквивалента увеличивает локально богатые топливом зоны.

Перекрытие всех трех ступеней сгорания в условиях высокой нагрузки (богатой).

Переход кривой HRR от многопикового (М-образного) к квази-одиночному (колоколообразному) пику.

Реферат

Одноцилиндровый сверхмощный оптический двигатель используется для определения характеристик двухтопливного сгорания (DF). В экспериментах метан используется в качестве основного топлива, в то время как пилотный дизельный двигатель с прямым впрыском воспламеняет предварительно перемешанную метановоздушную смесь вблизи верхней мертвой точки (ВМТ).В настоящем исследовании сгорание дизельного топлива и метана DF анализируется как функция (1) соотношения метанового эквивалента, (2) начальной температуры заряда и (3) количества пилотного дизельного топлива. Эксперименты проводятся при 1400 об / мин и нагрузке 9–10 бар IMEP, сгорание DF визуализируется в двигателе с помощью оптического доступа, разработанного Боудитчем. Между тем, высокоскоростная камера записывает цветные изображения с временным разрешением естественной яркости (NL) для события горения. Результаты исследования показывают, что сгорание DF, основанное на данных о кажущейся скорости тепловыделения (HRR), состоит из трех перекрывающихся стадий сгорания, где уровень перекрытия зависит от долей смеси пилотного дизельного топлива и метана в заправке цилиндров.Этапы идентифицируются путем анализа второй производной данных HRR. Исследование показало, что на первом этапе большая часть пилотного дизельного топлива горит в режиме предварительного смешения и что время задержки зажигания (IDT) напрямую влияет на долю сгоревшей смеси заряда пилотного дизельного топлива и унесенную предварительно перемешанную метановоздушную смесь. Кроме того, горение первой стадии визуализируется как первичные очаги пламени, возникающие в результате распыления пилотного дизельного топлива. Было обнаружено, что IDT особенно чувствителен к соотношению метанового эквивалента и начальной температуре заряда.Кроме того, концентрация метана и количество пилотного дизельного топлива в загрузке заметно влияют на тенденции продолжительности сгорания.

Ключевые слова

Двухтопливный

Визуализация естественной светимости

Анализ оптического двигателя

Анализ HRR второй производной

Прогрессия / стадии горения

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

© 2019 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

AMF

Природный газ используется для многих различных применений, таких как производство электроэнергии, бытовое использование, транспортировка, а также в качестве сырья для производства аммиачных удобрений.Это преобладающее альтернативное топливо для автомобильного транспорта в дополнение к этанолу. Поскольку природный газ содержит в основном метан, вместо него можно использовать биометан.

В автотранспортных средствах метан в основном используется в сжатом виде (сжатый природный газ, CNG или сжатый биогаз, CBG), но есть также определенный интерес к сжиженной форме (сжиженный природный газ, LNG или сжиженный биогаз, LBG). При поездках на большие расстояния природный газ обычно поставляется в виде СПГ, а затем повторно газифицируется на прибрежных терминалах для закачки в сеть природного газа.Во всех направлениях состав природного газа сильно варьируется. Биометан можно производить на месте. Следовательно, он не так зависит от газовой сети или транспортировки, как природный газ.

Метан традиционно используется в двигателе Отто либо в стехиометрических условиях, либо в условиях обедненной смеси. В последние годы были разработаны и другие технологии двигателей, например двухтопливные двигатели с воспламенением от сжатия. Энергоэффективность выше для обедненного сжигания, чем для стехиометрического газового двигателя, но стехиометрический двигатель может эффективно контролировать выбросы с помощью трехкомпонентного катализатора; также NO x выбросов, которые проблематичны для двигателей, работающих на обедненном природном газе.Двухтопливные двигатели необходимо оборудовать технологией последующей обработки, аналогичной дизельным двигателям, чтобы соответствовать законодательству по выбросам во многих регионах. Все двигатели, работающие на природном газе, обеспечивают низкий уровень выбросов твердых частиц. Выбросы метана от транспортных средств, работающих на природном газе, значительны, но многие другие нерегулируемые выбросы, как сообщается, для автомобилей, работающих на природном газе, ниже, чем для автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем.

Недавно в основных сообщениях Приложения 51 AMF указано, что «Использование метана на транспорте будет расти, особенно в жидкой форме, на большегрузном автомобильном транспорте и в морском секторе.Метан снижает, например, выбросы твердых частиц и обещает сократить выбросы CO2 до 20… 25%. Однако почти все двигатели, работающие на метане, имеют проскок метана, который может свести на нет выгоду от выбросов CO2. Приложение 51 AMF показывает, что существуют технологии для смягчения этой проблемы ».

Общие

Природный газ используется в качестве источника энергии и автомобильного топлива, чтобы удовлетворить потребность в снижении зависимости от нефти и, таким образом, повысить надежность энергоснабжения.Природный газ — это бесцветное, без запаха и экологически чистое горючее топливо, которое использовалось и используется в настоящее время для многих различных применений, таких как производство электроэнергии, бытовое использование, транспорт, а также в качестве сырья для производства удобрений на основе аммиака. Помимо этанола, основным альтернативным топливом для автомобильного транспорта является природный газ. По данным журнала NGV Journal (http://www.ngvjournal.com/worldwide-ngv-statistics/, число 17.7.2016). С учетом количества автомобилей малой и большой грузоподъемности, их пробега и расхода топлива глобальное потребление природного газа на автомобильном транспорте составит не более 60 Мтнэ. Синтетическое дизельное топливо производится из природного газа путем сжижения (Gas-to-Liquid, GTL). Согласно сводным данным МЭА по энергетике за 2015 год, глобальное использование природного газа в транспортном секторе в 2013 году составило 96,2 Мтнэ, что указывает на потенциальное использование природного газа в качестве GTL в диапазоне 30 Мтнэ.

Как уже упоминалось, часть природного газа конвертируется в GTL для использования в автомобильном транспорте.Однако существуют и другие пути конверсии природного газа. Природный газ может быть преобразован в метанол или синтетический бензин, которые являются жидким топливом, или он может быть преобразован в газообразное топливо другого типа, такое как DME или LPG. Водород может производиться из природного газа посредством риформинга метана, а электроэнергия может производиться на установке, работающей на природном газе, для дорожных транспортных средств. Чтобы топливо, получаемое из природного газа, было выбрано для реализации, его необходимо производить, доставлять и использовать в транспортных средствах по ценам, конкурентоспособным с традиционными видами топлива.Помимо стоимости, необходимо также сделать акцент на экологических преимуществах, использовании энергии и энергетической безопасности, которые каждый вид топлива может предложить конкретной стране. В Приложении 48 AMF была оценена возможность использования различных путей природного газа в автотранспортных средствах для определения преимуществ и недостатков каждого варианта. Чтобы продемонстрировать, насколько по-разному влияет каждый фактор, были проведены тематические исследования в шести разных странах на трех континентах. (Приложение 48 AMF: Sikes et al.2015).

Термин биометан относится к метану возобновляемого происхождения. Он производится путем анаэробного переваривания органических веществ (мертвые животные и растительный материал, навоз, ил сточных вод, органические отходы и т. Д.), Которые хранятся в герметичных резервуарах, чтобы создать наилучшие условия для образования анаэробных микробов. газ в процессе пищеварения. Он также может образовываться в результате анаэробного разложения органических веществ на свалках, и это называется свалочным газом.Неочищенный газ известен как биогаз, в основном состоящий из метана и CO 2 плюс некоторые второстепенные следовые компоненты, которые в значительной степени зависят от сырья. Биометан известен как усовершенствованная форма биогаза, и его окончательное качество / состав зависит от эксплуатационных параметров конечного использования и от используемой технологии модернизации. Т.е. биометан — это богатый метаном газ, получаемый из биогаза. Третий путь получения биометана — это газификация биомассы. Большим преимуществом биогаза / биометана является то, что его можно производить из самых разных источников: в основном, для этой цели можно использовать все типы биоматериала, например, отходы.Однако не все субстраты ведут себя одинаково в отношении эффективности производства биогаза или имеют одинаковый потенциал экономии выбросов. Поскольку метан является основным компонентом природного газа, биометан можно использовать в транспортных средствах, работающих на природном газе, без каких-либо модификаций.

Ископаемый метан — это традиционно природный газ, улавливаемый под поверхностью земли. При образовании ископаемый природный газ пытается достичь поверхности, поскольку это жидкость с низкой плотностью. Затем газ задерживается в различных геологических формациях, состоящих из слоев осадочной пористой породы, покрытых непроницаемой формацией, которая действует как кровля.Газ извлекается путем бурения через непроницаемую породу, и выделяемый газ обычно находится под давлением. После экстракции ПГ должен пройти некоторые процессы, в основном, для удаления нефти, воды и некоторых других микрокомпонентов из неочищенного добытого газа.

Помимо традиционного ископаемого метана, сегодня важны нетрадиционные источники ископаемого метана. Ископаемый нетрадиционный метан может происходить из нескольких источников. 1) Сланцевый газ — это форма природного газа, заключенного в сланцы, которые представляют собой мелкозернистые и богатые органическими веществами горные образования.Оценка его потенциала и существующих запасов существенно изменилась за последние годы, что привело к увеличению мирового рынка природного газа. Это можно объяснить прогрессом в технологии добычи, гидроразрыва пласта и технологий горизонтального бурения. 2) Угольный газ — это форма природного газа, который в почти жидком состоянии может быть адсорбирован твердой матрицей угля. Газ угольных пластов, не содержащий H 2 S, содержит меньшее количество более тяжелых углеводородов, таких как этан, пропан и бутан, чем обычный природный газ.3) Плотный газ (или газ из плотного песчаника) — это природный газ, обнаруженный в водонепроницаемых породах и непористых пластах песчаника или известняка. Таким образом, его добыча более сложна и обычно выполняется гидроразрывом или кислотной обработкой. Классификация плотного газа как обычного или нетрадиционного природного газа может варьироваться, поэтому часто считается, что он попадает между двумя классами. 4) Гидраты метана представляют собой твердые соединения, в которых метан удерживается в кристаллической структуре воды, образуя твердую структуру, подобную льду.Значительные запасы гидратов метана были обнаружены под отложениями под дном океана. Промышленная добыча газа из этих пластов никогда не производилась, но за последние годы было проведено несколько пробных и полевых испытаний. Один из недавних методов был основан на закачке CO 2 в гидраты, который затем заменяет и высвобождает молекулы метана, заблокированные во «льду».

Законодательство, стандарты и свойства

Стандарты

актуальны, так как конструкция двигателей должна основываться на известной топливной композиции и ее потенциальной изменчивости.

ISO 15403: 2006 определяет природный газ как газ с

  • более 70% объема / моль метана и
  • более высокая теплотворная способность 30–45 МДж / Нм 3 .

Также рекомендуются пределы для

  • влага и пыль, 3 об.% Для обоих, и
  • для CO 2 , O 2 и H 2 S предел <5 мг / м 3 .

В 2016/2017 были опубликованы следующие европейские спецификации топлива для автомобильного рынка природного газа и биометана:

  • EN 16723-1 Природный газ и биометан для использования на транспорте и биометан для закачки в сеть природного газа — Часть 1: Технические условия на биометан для закачки в сеть природного газа (в стадии утверждения)
  • EN 16723-2 Природный газ и биометан для использования на транспорте и биометан для впрыска в сеть природного газа — Часть 2: Характеристики автомобильного топлива (в стадии утверждения)

Требования стандарта EN 16723-2: 2017 , например:

  • Метановое число более 65
  • Общий летучий кремний ≤ 0.3 мгSi / м 3
  • Водород ≤ 2 мас.%
  • Сера общая ≤ 30 мг / м 3

Метановое число также является важным свойством природного газа. Это значение, рассчитанное с использованием подхода Юго-Западного научно-исследовательского института, указывает на детонационную стойкость топлива; метановое число 80 дает такое же детонационное поведение, что и смесь 20% водорода и 80% метана. В стандарте EN 437: 2003 «Контрольные газы • Испытательные давления • Категории устройств» представлены диапазоны индекса Воббе для «Контрольных эталонных газов».Индекс Воббе является показателем взаимозаменяемости топливных газов (высшая теплота сгорания, деленная на квадратный корень из удельного веса). Однако оба стандарта имеют ограниченное применение при рассмотрении характеристик транспортных средств, работающих на природном газе (NGV), экономии топлива, выбросов и защиты потребительских цен.

Правила № 83 ЕЭК ООН определяют стандарты выбросов для легковых автомобилей, включая газомоторные автомобили. Регламент определяет технические характеристики эталонного газа (G20 и G25), которые будут использоваться во время испытаний, и они должны отражать различные существующие рыночные качества.Правила № 49 ЕЭК ООН определяют процедуру официального утверждения типа двигателей большой мощности, а Правило 83 содержит технические требования к эталонному топливу для тяжелых газомоторных транспортных средств. Чтобы охватить ожидаемую изменчивость качества природного газа в Европе, в нормативных актах представлены соответствующие различия / характеристики для газов, отличающихся от чистого метана (G20) до указанного GR-G23 (для диапазона H-газов) и G23-G25 (для L- диапазон).

Существенной проблемой является степень, в которой эталонное топливо, используемое в испытаниях на выбросы, имеет свойства, аналогичные свойствам топлива в реальной ситуации.Следующая сводка и таблица 1 суммируют некоторую важную информацию и предоставляют соответствующие корреляции:

  • Биометан, особенно в его жидкой форме (LBM), является ближайшим к эталонному испытательному газу G20 (чистый метан). Сжижение удаляет CO 2 , серу и металлы, которые присутствуют в сыром биогазе.
  • Более 95% СПГ обычно имеет более высокое содержание, чем испытательный газ G23 и трубопроводный газ высокого качества. СПГ содержит очень мало азота, а G23 образуется при разбавлении метана ~ 7.5% азота.
  • Трубопроводный газ низкого качества моделируется тестовым газом G25, который генерируется путем добавления ~ 14% азота к метану. Однако L-газ имеет более высокое содержание C2, что дает более высокий индекс Воббе и более низкое метановое число, чем G25.
  • Высокое содержание C2 в Rich-LNG моделируется тестовым газом GR путем добавления 13% этана к метану. Однако Rich-LNG имеет более высокое содержание C3 +, что дает более высокий индекс Воббе и более низкое метановое число, чем GR
  • .

Общий вывод состоит в том, что составы эталонных тестовых газов G23, G25 и GR не совсем репрезентативны для фактического состава, доступного на рынках газопроводов и СПГ.В тестовых газах метан разбавлен азотом или этаном, тогда как метан в реальном газе «разбавлен» этаном (и C3 +) и / или инертными газами (N 2 и CO 2 ), в зависимости от источника.

Таблица 1. Контрольный образец NG по сравнению с типичными композициями NG / биометана (NGVA Europe’s LNG Position Paper. A. Nicotra — 2012.).

a Относится к неочищенному биогазу с содержанием H менее 500 мг / м 3 H 2 S.
b Потери метана зависят от условий эксплуатации. Эти цифры гарантируются производителями или предоставляются операторами.
c Качество биометана зависит от рабочих параметров.
d Сырой газ, сжатый до 7 бар.
e Количество проверенных ссылок.
f CarboTech./Quest Air.
г Мальмберг / Флотек.

Таблица 2 отражает различия, которые могут быть обнаружены для некоторых соответствующих компонентов между различными спецификациями трубопроводного газа (для некоторых стран это типичные значения, встречающиеся в системе транспортировки природного газа) в Европе.

Таблица 2. Краткое изложение технических характеристик европейского газопровода (обязательные и типовые значения смешаны) для некоторых соответствующих компонентов. (Источник: проект GASQUAL).

Природный газ представляет собой смесь различных углеводородов, основной составляющей которой является метан (обычно 87–97%). Он также может содержать некоторые примеси, такие как азот или CO 2 . Для природного газа основные варианты включают:

  • теплотворная способность
  • метановое число
  • содержание серы
  • содержание инертных веществ (азота и углекислого газа)
  • содержание высших углеводородов

Биометан является улучшенным из биогаза, который в основном состоит из метана и CO 2 плюс некоторые второстепенные / следовые компоненты, которые в значительной степени зависят от исходного сырья (Таблица 3).

Таблица 3. Примеры составов биогаза из разных источников (Kajolinna et al. 2015).

Конечное качество / состав биометана зависит от эксплуатационных параметров конечного использования и от используемой технологии модернизации (Таблица 4). В зависимости от источника при использовании биометана в качестве автомобильного топлива необходимо тщательно контролировать некоторые следовые компоненты, в том числе:

  • Силоксаны (опасность истирания и повышенная вероятность детонации)
  • Водород (риск охрупчивания металлических материалов)
  • Вода (опасность коррозии и проблемы с управляемостью)
  • Сероводород, h3S (вызывает коррозию в присутствии воды, может повлиять на устройства доочистки, а продукты сгорания могут вызвать проблемы из-за заедания клапанов двигателя)

Таблица 4.Сравнение выбранных параметров для общих процессов модернизации (Urban et al. 2008).

СПГ страдает от большого разнообразия источников импорта и конечного использования. На рисунке 1 показано, как меняются метановое число и индекс Воббе для импортируемого СПГ в Европу:

Рисунок 1. Сравнение метанового числа с индексом Воббе для импортного СПГ в Европу. (GIIGNL 2010 / E.ON Ruhrgas).

Соотношение между температурой и давлением для насыщенного СПГ показано на Рисунке 2.

Рис. 2. Зависимость давления от температуры насыщенного СПГ (как чистый Ch5) (NGVA Europe. Данные NIST).

В целом, как следствие многоцелевого использования природного газа в качестве энергоносителя вместе с различными источниками импорта, рынок природного газа характеризуется значительными вариациями в составе газа. Это важный фактор, когда речь идет об автомобильном топливе.

Распределение

Биометан можно производить на месте, поэтому его распределение во многих отношениях отличается от природного газа.Однако метан биологического происхождения и ископаемый метан используется в сжатом или сжиженном состоянии для хранения и для целей транспортировки.

  • Сжатый метан (CNG, CBG): природный газ или биометан подверглись сжатию после обработки; в основном используется для автомобилей и обычно сжимается до 200 бар.
  • Сжиженный метан (СПГ, LBG): природный газ или биометан были сжижены после обработки. Температура составляет около -161,7 ° C при атмосферном давлении, и при использовании в качестве автомобильного топлива он может храниться в бортовых криогенных резервуарах (резервуарах из нержавеющей стали с вакуумной изоляцией), которые имеют различные диапазоны рабочего давления.

Природный газ транспортируется на большие расстояния в сжатом по трубопроводу или в сжиженном виде на судах. Давление в трубопроводе природного газа в Европе обычно составляет от 2 до 80 бар. В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению давления в международных соединительных трубопроводах с целью снижения транспортных расходов. Давление в трубопроводах, проложенных на дне моря, должно быть достаточным, поскольку невозможно установить промежуточные компрессорные станции. Природный газ транспортируется в сжиженном виде морским транспортом, например, при больших расстояниях до точки потребления (более 4.000 км), например, при транспортировке больших объемов по морю. Обычно большая часть СПГ газифицируется и закачивается в сеть природного газа. Однако часть его можно напрямую использовать в качестве СПГ, а затем, как правило, транспортировать автоцистернами для СПГ.

Пути газообразного и сжиженного природного газа нельзя четко отделить друг от друга, поскольку многие из импортируемого СПГ повторно газифицируются на прибрежных терминалах СПГ, чтобы его можно было закачать в сеть природного газа. Следует подчеркнуть, что оба пути зависят от того факта, что состав транспортируемого природного газа очень изменчив.

На рис. 3 представлено визуальное сравнение объемного эквивалента дизельного топлива, КПГ и СПГ для заданного энергосодержания.

Рис. 3. Энергия КПГ / СПГ / дизельное топливо и эквивалент по объему (АГНКС в Европе).

Одоризация

Хорошо известной практикой в ​​секторе природного газа является добавление одорантов, чтобы помочь идентифицировать ПГ в случае утечки. Исторически это делалось по-разному, поскольку практически каждая европейская страна следовала своим собственным национальным кодексам / стандартам по этому вопросу.В течение многих лет наиболее используемыми одорантами были тетрагидротиофен (THT) и меркаптан, оба отдушки на основе серы. В течение последних 10-15 лет несколько европейских стран начали осуществлять технические программы по замене THT и меркаптанов на одоранты, не содержащие серы. Такие страны, как Германия, в которых практика одоризации регулируется стандартом DVGW G 280-1 «Одоризация газа», начали в 1995 году разработку одоранта, не содержащего серы, для газораспределительных сетей, и уже в 2007 году более 40 газораспределителей в Германии, Австрия и Швейцария изменили свои методы одоризации с THT или меркаптанов на одоранты, не содержащие серы, такие как Gasodor ™ S-Free ™.Однако ситуация в Европе все еще не сбалансирована, поскольку все еще есть страны, использующие THT и меркаптаны при проведении одоризации. Уровень серы, полученный при добавлении THT и меркаптана, связан с точным расположением измерительного оборудования, поскольку концентрация серы тем выше, чем ближе измерение выполняется к точке одоризации. По данным E.ON Ruhrgas AG (и хотя в разных странах используются разные суммы), это могут быть ориентировочные значения:

  • Среднее содержание серы до одоризации: 3.5–6 мг / м 3
  • THT обычно добавляет 5–10 мг / м 3 (измеряется как S)
  • Меркаптан обычно добавляет 1–3 мг / м 3 (измеряется как S)

Использование одорантов, не содержащих серы, будет означать дальнейшее снижение и без того низкого содержания серы в природном газе. Сера известна своим отрицательным влиянием на правильное функционирование систем последующей обработки выхлопных газов двигателя, что со временем приводит к снижению эффективности преобразования.

Контроль выноса масла и воды / влажности на автозаправочных станциях

Заправочные станции природного газа могут быть станциями КПГ, СПГ или СПГ, которые могут предлагать сжатый, сжиженный или оба типа природного газа.На станции СПГ подается СПГ, а КПГ производится с испарителем. Помимо этого, станции КПГ могут питаться либо напрямую от сети природного газа, либо от СПГ, который затем испаряется и подвергается давлению, чтобы установить давление до 200 бар. Во время фазы сжатия на станции заправки природным газом некоторые загрязнители, такие как вода и масло, могут попасть в конечный сжатый газ, что будет мешать нормальному функционированию газомоторного автомобиля. Некоторые из загрязняющих веществ могут поступать из газа, распределенного по сети, а некоторые другие, например, масла, могут поступать из самих смазочных материалов компрессора.Для станций, питающихся напрямую от сети, а также для станций, питающихся от мобильных хранилищ природного газа, типично, что газ обрабатывается на площадке заправки, чтобы сделать две основные адаптации для его использования в транспортных средствах:

  • Сушка: NG должен быть достаточно сухим, чтобы не вызвать коррозию и проблемы с управляемостью при воздействии высокого давления. Значения содержания воды 5 мг / кг достижимы и в настоящее время достаточно хороши, чтобы гарантировать надлежащую работу транспортных средств и их систем.
  • Фильтрация: не существует подходящего метода для измерения частиц в газе, но для защиты газомоторных систем (двигателей и связанных компонентов) он необходим для обеспечения надлежащего и надежного функционирования. Сегодня существует несколько поставщиков коалесцирующих фильтров для КПГ. По заявлению поставщиков, их продукты способны удалять 99,995% аэрозолей размером от 0,3 до 0,6 микрон при последовательной установке с другими фильтрами предварительной очистки. Обычно рекомендуется использовать два фильтра после компрессора (и перед системой хранения) и еще один мелкоячеистый фильтр перед колонкой СПГ.

Некоторые другие факторы, которые следует учитывать: насколько хороши фильтры для удаления аэрозолей и какова необходимость в надлежащей программе обслуживания систем фильтрации. Опыт доказал, что, если их не контролировать, эти два аспекта могут иметь серьезные негативные последствия для транспортных средств, например: в виде коррозии металлических резервуаров для КПГ. Это может повлиять на безопасность в долгосрочной перспективе, проблемы управляемости из-за осаждения воды в связи с охлаждением за счет расширения, которое происходит, когда газ течет из резервуара для хранения к впуску двигателя, и может создавать ледяные пробки, истирание механических частей из-за твердых частиц попадание в систему, отложение масла в системе распределения двигателя и т. д.

Двигатели на метане

Если говорить об использовании метана в качестве топлива для автомобилей, то на сегодняшний день основной технологией двигателей является двигатель Отто, работающий либо в стехиометрических условиях, либо в условиях обедненного горения топливовоздушной смеси. Тем не менее, были разработаны и другие технологии двигателей, например двухтопливные двигатели, которые представляют собой двигатели с воспламенением от сжатия.

Различие в принципе действия вызывает также существенные различия в выбросах загрязняющих веществ, производимых этими двигателями, и, следовательно, также значительные различия в стратегиях последующей обработки.Некоторые из основных отличий:

  • Двигатели, работающие на природном газе со стехиометрическим искровым зажиганием (SI): характеризуются однородной воздушно-топливной смесью, причем воздушно-топливное соотношение регулируется с помощью кислородного датчика (или лямбда-зонда), установленного в потоке выхлопных газов.
  • Двигатели NG с искровым зажиганием, работающим на обедненной смеси: характеризуются слоистой воздушно-топливной смесью. Эти двигатели обычно требуют непрямого впрыска топлива или прямого впрыска топлива с индуцированной турбулентностью. Непрямой впрыск топлива требует, чтобы топливо впрыскивалось в предварительную камеру, сконструированную таким образом, чтобы поддерживать топливно-воздушную смесь в стехиометрических условиях до тех пор, пока она не всасывается в камеру сгорания.Превышение концентрации кислорода в выхлопе контролируется линейным датчиком кислорода.
  • Двухтопливные газовые / дизельные двигатели с воспламенением от сжатия: двухтопливные двигатели отличаются от специализированных двигателей своей способностью сжигать два топлива одновременно. В двухтопливных двигателях в качестве основного источника воспламенения смеси природного газа и воздуха используется дизельное топливо. Коэффициенты замещения дизельного топлива могут варьироваться в зависимости от технологии двухтопливного двигателя, а также в зависимости от работы самого двигателя.

Теоретически энергоэффективность выше, а выбросы при выходе из двигателя ниже для двигателей с обедненной смесью, чем для стехиометрических двигателей.Однако стехиометрический двигатель способен эффективно контролировать выбросы с помощью трехкомпонентного катализатора (TWC), который окисляет CO и HC, уменьшая при этом NO x . Из-за избытка кислорода TWC нельзя использовать для двигателей с обедненной смесью. Вместо этого для окисления CO и HC используются катализаторы окисления, но без воздействия на NO x . Для двухтопливного двигателя действующее и будущее законодательство по выбросам (EURO V и EURO VI) требует, чтобы двигатель был оборудован такой же технологией последующей обработки, что и дизельные двигатели, что означает установку избирательного каталитического восстановления (SCR), катализатор и сажевый фильтр (DPF).Газомоторные автомобили, оборудованные TWC, соответствуют даже требованиям EURO VI NO x по выбросам.

Выбросы выхлопных газов и эффективность (исследование автобусов)

Регулируемые выбросы, а именно CO, HC, NO x и PM, зависят от сложности двигателя и системы контроля выхлопа. Метан в качестве моторного топлива может обеспечить преимущества в отношении выбросов выхлопных газов по сравнению с дизельным топливом, особенно для транспортных средств, работающих на сжатом природном газе, оборудованных стехиометрическими двигателями SI и TWC. Недостатком является то, что газовые двигатели с искровым зажиганием обладают меньшей энергоэффективностью, чем дизельные.Поэтому автомобили, работающие на КПГ, потребляют больше энергии (МДж / км), чем автомобили с дизельным двигателем. Однако потребление энергии автомобилями, работающими на метане, ниже, чем у автомобилей, работающих на бензине (Karlsson et al. 2008).

Углеродистость метана лучше, чем у дизельного топлива из-за более высокого водородно-углеродного отношения метана (CH 4 ) по сравнению с дизельным топливом (C 15 H 28 ) или бензином (C 7 H 15 ). Это обычно приводит к меньшим или сопоставимым выбросам CO 2 из выхлопной трубы с СПГ, как для дизельных, так и для бензиновых двигателей, в зависимости от двигателя.

В Приложении 37 AMF были изучены топливные и технологические альтернативы для автобусов, и сравнение одного автобуса показано на Рисунке 4. Здесь отмечается, что выбросы углекислого газа из выхлопной трубы являются лишь частью выбросов парниковых газов в течение всего жизненного цикла.

Рис. 4. Выхлопная труба CO 2 e Результаты выбросов для европейских автомобилей большой грузоподъемности. Выбросы метана учитываются с коэффициентом 21. (Nylund, Koponen 2012).

Hesterberg et al.(2008) проанализировали 25 исследований выбросов от тяжелых и легких автомобилей, работающих на КПГ и дизельном топливе. При оснащении системами нейтрализации выхлопных газов большинство выбросов было на том же уровне, что и автобусы с дизельным двигателем и сжатым природным газом. Однако выбросы NO x были значительно ниже с автобусами, работающими на СПГ, оборудованными TWC, чем с автобусами с дизельным двигателем. Поскольку газомоторные автомобили оснащены двигателями с искровым зажиганием, выхлопная труба NO x и выбросы твердых частиц обычно ниже, чем у дизельных двигателей.

Исследование автобусов, приложение 37 AMF, представленное Нюлундом и Копоненом (2012), показало, что природный газ в сочетании со стехиометрическим сгоранием и TWC обеспечивает низкие регулируемые выбросы, тогда как двигатели, работающие на обедненном газе, характеризуются высокими выбросами NO x . (Рисунок 5).Все двигатели, работающие на природном газе, независимо от системы сгорания, обеспечивают низкий уровень выбросов твердых частиц, то есть эквивалентны дизельным двигателям, оснащенным сажевым фильтром.

Для дизельных двигателей определенные устройства последующей обработки увеличивают выбросы NO 2 из выхлопной трубы, что также характерно для двигателей на обедненном газе, тогда как стехиометрические двигатели на сжатом природном газе имеют низкий уровень выбросов NO 2 . Доля NO 2 и NO x составляла 35–70%, когда двигатели были оснащены NO 2 , производящими устройства для последующей обработки, но в других случаях менее 5% в Nylund and Koponen (2012).Например, среднее отношение NO 2 / NO x для типичных дизельных двигателей большой мощности (классифицированных EEV) находится в диапазоне от 0,4 до 0,6, в то время как типичные значения для соответствующих двигателей, работающих на природном газе, находятся в диапазоне 0,01. до 0,05 (Kytö et al. 2009).

Рис. 5. NO x и результаты выбросов ТЧ для европейских автомобилей (Nylund and Koponen 2012).

Приложение 39 AMF (Повышение эффективности выбросов и топливной эффективности для двигателей, работающих на метане высокого давления), опубликованное Olofssen et al.(2014) были направлены на изучение уровня развития двигателей, работающих на метане, для большегрузных автомобилей и возможности достижения высоких показателей энергоэффективности, устойчивости и выбросов. Приложение 39 включало исследование литературы (Broman et al. 2010) и тестирование в Швеции, Финляндии и Канаде. Испытываемые автомобили представляли собой специальные газовые двигатели с искровым зажиганием (SI) и автомобили, оснащенные двухтопливными двигателями, работающими на ПГ / Дизель. Используемый метан представлял собой КПГ и иногда смешивался с биометаном.

Испытания в Канаде с двухтопливной концепцией прямого впрыска под высоким давлением (HPDI), где дизельное топливо — это небольшое количество дизельного топлива, которое впрыскивается только для воспламенения смеси метана и дизельного топлива.В качестве топлива использовался метан — сжиженный природный газ (СПГ). Испытанные специализированные газовые автобусы SI работают только на газе, в то время как концепции природного газа / метана могут использовать только дизельное топливо или переменную смесь дизельного топлива и метана. Однако грузовик, использующий технологию HPDI, мог нормально работать только при наличии метана и дизельного топлива.

Результат испытаний транспортных средств большой грузоподъемности, оснащенных специальными двигателями, работающими на метане, показал низкий уровень выбросов. В Швеции энергоэффективность этих двигателей не находится в том же диапазоне, что и у большегрузных автомобилей (~ 18% vs.~ 33%). В Финляндии испытанный автобус с двигателем SI полностью соответствовал требованиям Euro VI по выбросам загрязняющих веществ и был признан «лучшим в своем классе».

Результаты испытаний автомобилей большой грузоподъемности, оснащенных технологией газового / дизельного топлива, показали, что теоретическая мощность замены дизельного топлива 75-80% была труднодостижимой, особенно при низких нагрузках на двигатель. Кроме того, для достижения уровней выбросов Euro V / EEV и Euro VI, очевидно, необходимы усовершенствованные средства контроля горения и управления температурным режимом.

Новая двухтопливная технология (HPDI 2.0) находится в стадии разработки и, как ожидается, будет соответствовать требованиям Euro VI, и EPA 2014 находится в стадии разработки. Кроме того, в феврале 2014 года была представлена ​​недавно разработанная двухтопливная система с использованием технологии «фумигации», отвечающая требованиям выбросов Евро IV и V (газовое дизельное топливо с улучшенным содержанием метана, GEMDi). По оценкам, средний коэффициент замены дизельного топлива составит около 60%.

Приложение 39 AMF также включало ограниченные испытания модернизированных систем, в которых старые автомобили HD Euro III были переоборудованы для использования технологии газового / дизельного топлива.Это сильно отрицательно скажется на показателях выбросов, за исключением выбросов ТЧ. Однако возможное преимущество может заключаться в снижении эксплуатационных расходов на автомобиль.

В США правила выбросов регулируют двухтопливную технологию, основанную на соотношении дизельное топливо / газ (без учета выбросов метана). В Европе была начата работа по внесению изменений в существующие правила с целью включения процедуры утверждения двухтопливной технологии, работающей на газе / дизельном топливе.

Приложение 39 AMF выделило следующие результаты:

  • Двухтопливные концепции на природном газе / дизельном топливе:

o Трудно обеспечить соответствие нормам выбросов Евро V / VI с технологией, доступной к 2014 г.

o Подходит только для OEM-приложений (не для дооснащения)

o Замена дизельного топлива зависит от нагрузки и ниже ожидаемой

o Общие выбросы ПГ могут быть выше для ПГ / дизельного топлива, чем для автомобилей с дизельным двигателем

  • Специальные двигатели с искровым зажиганием (SI)

o Нет проблем с соблюдением требований Euro V / EEV по выбросам

o Более низкий КПД двигателя по сравнению с дизельным двигателем, особенно для работы на обедненной смеси (18% по сравнению с33%)

o Концепция Lean-Mix, работающая в основном на Æ ›1

Выбросы метана

Как и в случае регулируемых выбросов (Таблица 5), устройства доочистки выхлопных газов снижают большинство нерегулируемых выбросов до чрезвычайно низкого уровня (Таблица 6), однако выбросы метана от транспортных средств, работающих на КПГ, являются значительными. В более ранних исследованиях выбросы метана из автобуса, работающего на КПГ, составляли около 150 мг / км (Murtonen and Aakko-Saksa, 2009) и даже доходили до 2750 мг / км (обзор, Hesterberg et al.2008 г.). Карлссон и др. (2008) заметили, что при использовании биометана метан составляет 74% выбросов углеводородов при нормальной температуре.

Недавно в Приложении 51 AMF были опубликованы следующие выводы:

  • Ключевые механизмы, лежащие в основе выбросов несгоревшего метана, были определены как: пропуски зажигания / гашение в объеме, гашение стенки, объемы щелей, постокисление и синхронизация / перекрытие клапанов. Все эти механизмы являются важными факторами, но закалка стенок становится более важной по мере того, как двигатель становится менее экономичным.
  • Основные проблемы с образованием несгоревшего метана связаны со среднеоборотными 4-тактными двухтопливными двигателями.
  • Поскольку несгоревшие выбросы метана происходят из областей вблизи стенок камеры сгорания, разумным шагом вперед является прямой впрыск природного газа / биометана с целью сокращения выбросов.
  • Добавление водорода к природному газу в испытании на автомобиле, работающем на природном газе со стехиометрическим управлением, отвечающем требованиям стандарта Евро 4, показало значительное снижение выбросов THC и NOx.Смешивание водорода может быть интересным вариантом для процессов с образованием разбавленной смеси (режим обедненной смеси или рециркуляции отработавших газов).
  • Был испытан ряд конструкций катализаторов Rh / цеолит для окисления выхлопных газов Ch5. Катализатор 1 мас.% Rh / цеолит имел более высокую активность по сравнению с коммерческим катализатором при тех же условиях эксплуатации. Поиск более эффективных методов регенерации продолжается.
  • Другой случай исследовал характеристики катализатора на основе Pd. В этом исследовании были обнаружены некоторые ключевые факторы, которые увеличили активность и долговечность существующих катализаторов СПГ на основе Pd.
  • Регенерация используемых катализаторов является важным вопросом, и был изучен метод регенерации водородом. С катализатором, выдержанным до эффективности преобразования 37%, можно было поддерживать этот уровень и даже повышать эффективность после регенерации и повторного старения, применяя регенерационные газы, содержащие 2,5% водорода.
  • Ряд автомобилей были испытаны на выбросы метана из выхлопной трубы, а также другие выбросы метана. Результат этого исследования показывает, что основной вклад метана происходит из-за скольжения во время движения, т.е.е. выхлопные газы.

Нерегулируемые выбросы

Сообщается, что выбросы формальдегида, ацетальдегида, 1,3-бутадиена и бензола ниже для автомобилей, работающих на КПГ, особенно для автомобилей, предназначенных для КПГ, чем для автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем. Карлссон и др. (2008) исследовали двухтопливный биометановый автомобиль в сравнении с бензиновым и обнаружили довольно небольшие различия в выбросах при -7 ° C.

Выбросы аммиака имеют тенденцию быть высокими у бензиновых автомобилей, оборудованных трехкомпонентными катализаторами (Aakko-Saksa et al.2012). То же самое относится и к шине CNG, оснащенной TWC, показанной в Таблице 6.

Низкие выбросы канцерогенных веществ, таких как 4-кольцевые полициклические ароматические углеводороды, наблюдались с автомобилями и автомобилями, работающими на КПГ. Кроме того, мутагенность твердых частиц по Эймсу была ниже для транспортных средств, работающих на КПГ, по сравнению с автомобилями с дизельным двигателем в исследовании Муртонена и Аакко-Сакса (2009).

Средние численные результаты для транзитных автобусов, грузовиков и автомобилей, работающих на дизельном топливе с уловителем или СПГ с TWC, из обзора Hesterberg et al.(2008) показаны в Таблице 5. Резюме выбранных исследований по нерегулируемым выбросам с использованием КПГ, дизельного топлива и бензина представлено в Таблице 6.

Таблица 5. Обзор регулируемых выбросов (Hesterberg et al. 2008).

Таблица 6. Краткое изложение отдельных исследований по нерегулируемым выбросам КПГ, дизельного топлива и бензина.

Неоптимизированные автомобили, работающие на сжигании обедненного природного газа, могут выделять высокие выбросы выхлопных газов, в то время как выбросы выхлопных газов оптимизированных транспортных средств, работающих на сжатом природном газе, низкие (Таблица 6, Nylund et al.2004 г.).

Таблица 6. Выбросы выхлопных газов по результатам трех исследований (Nylund et al. 2004).

CNG обеспечивает очень низкий уровень выбросов твердых частиц, почти на два порядка меньше, чем у дизельных технологий (Рисунок 6). Однако дизельные автомобили, оснащенные сажевым фильтром, производят частицы, сопоставимые с количеством частиц СПГ. В исследовании Nylund и Koponen (2012) наивысшее количество частиц четко наблюдалось для автобусов с дизельным двигателем без сажевого фильтра. Карлссон и др. (2008) наблюдали более низкую массу и количество твердых частиц в выбросах для автомобилей, работающих на биометане, чем для автомобилей с бензиновым двигателем.

Рис. 6. Распределение частиц по размерам для ряда альтернативных технологий (ориентировочно). (Нюлунд и Копонен 2012).

Выбросы автомобилей при низких температурах

Из автомобилей, работающих на природном газе, выбросы CO, HC и NO x являются низкими, что также наблюдалось в Приложении 22 AMF, о котором сообщают Аакко и Нюлунд (2003) (Рисунок 7). Кроме того, этот специальный монотопливный автомобиль, работающий на КПГ, совершенно нечувствителен к температуре окружающей среды, тогда как выбросы CO и HC от бензиновых автомобилей увеличиваются при снижении температуры окружающей среды до -7 ° C.Карлссон и др. (2008) сообщили о трудностях переключения топлива с бензина на биометан (CBG) для двухтопливного газомоторного автомобиля после холодного пуска при -7 ° C. В этом случае автомобиль, работающий на сжатом биометане, показал более высокие выбросы CO, но более низкие выбросы NO x и твердых частиц, чем бензиновый автомобиль при -7 ° C.

Рис. 7. Регулируемые выбросы от автомобилей с дизельным двигателем (TDI и IDI), автомобилей с бензиновым двигателем (MPI и G-DI), автомобилей E85, CNG и LPG (Aakko and Nylund 2003).

Список литературы

Aakko-Saksa, P., Rantanen-Kolehmainen, L., Koponen, P., Engman, A. и Kihlman, J. (2011) Варианты биогазолина — возможности для достижения высокой доли биогазолина и совместимости с обычными автомобилями. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 4: 298–317 (также SAE Technical Paper 2011-24-0111). Полный технический отчет: отчет VTT W187.

Аакко П. и Нюлунд Н. О.. (2003) Выбросы твердых частиц при умеренных и низких температурах с использованием различных видов топлива. AMF Приложение 22 . Отчет по проекту PRO3 / P5057 / 03. (скачать отчет).

Броман, Р., Столхаммар, П. и Эрландссон, Л. (2010) Улучшенные показатели выбросов и топливная эффективность для двигателей с высоким содержанием метана. Литературоведение. Приложение 39 AMF, Заключительный отчет. AVL MTC 9913. Май 2010 г.

Хестерберг Т., Лапин К. и Банн В. (2008) Сравнение выбросов от транспортных средств, работающих на дизельном топливе или сжатом природном газе. Экологическая наука и технологии. Vol. 42, № 17, 2008. 6437-6445.

Kajolinna, T., Aakko-Saksa, P., Roine, J., and Kåll. L. «Проверка эффективности трех систем удаления силоксана из биогаза в присутствии D5, D6, лимонена и толуола», Fuel Processing Technology, 139, 2015, pp. 242-247.

Карлссон, Х., Госсте, Дж. И Осман, П. (2008) Регулируемые и нерегулируемые выбросы от транспортных средств, работающих на альтернативном топливе Евро 4. Общество Автомобильных Инженеров. Технический документ SAE 2008-01-1770.

Китё, М., Эрккиля, К. и Нюлунд, Н.О. (2009) Тяжелые автомобили: безопасность, воздействие на окружающую среду и новые технологии.Сводный отчет за 2006–2008 гг. VTT-R-04084-09. Июнь 2009г.

Муртонен Т. и Аакко-Сакса П. (2009) Альтернативные виды топлива для двигателей и транспортных средств большой мощности. Вклад VTT. Рабочие документы VTT: 128.

Nylund, N-O., Erkkilä, K., Lappi, M. и Ikonen, M. (2004) Исследование выбросов от автобусов, работающих на транзитном автобусе: Сравнение выбросов от автобусов, работающих на дизельном топливе и природном газе. Отчет об исследовании VTT PRO3 / P5150 / 04.

Nylund, N-O. и Koponen, K. (2012) Альтернативы топлива и технологий для автобусов. Общая энергоэффективность и показатели выбросов. AMF Приложение 37 . Основные исследования VTT 46.

Олофссон, М., Эрландссон, Л. и Виллнер, К. (2014) Улучшенные показатели выбросов и топливная эффективность для двигателей с высоким содержанием метана. Приложение 39 AMF , Заключительный отчет. AVL MTC Report OMT 1032, 2014. (скачать отчет, ключевые сообщения).

Шрамм, Дж. Контроль выбросов метана. AMF Приложение 51 , Заключительный отчет.

Сайкс, К., Форд, Дж., Блэкберн, Дж. И МакГилл, Р. Возможность использования транспортных средств для транспортировки природного газа — международное сравнение. Приложение 48 AMF , Заключительный отчет, август 2015 г. (скачать отчет)

Катализаторы для двигателей, работающих на природном газе

Катализаторы для двигателей, работающих на природном газе

W. Адди Маевски

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Выбросы двигателей, работающих на природном газе, можно контролировать с помощью катализаторов.Тип катализатора и системы дополнительной обработки зависит от стратегии сгорания двигателя. Выбросы от стехиометрических двигателей можно контролировать с помощью трехкомпонентных катализаторов, а от двигателей с обедненным горением — с помощью катализаторов окисления и SCR. Каталитическая конверсия метана остается сложной задачей для всех типов двигателей, работающих на природном газе, и наиболее проблематичной в двигателях, работающих на обедненной смеси.

Catalyst Technology

Природный газ можно использовать в двигателях, использующих различные принципы приготовления смеси и зажигания.В зависимости от типа стратегии сгорания и химического состава выхлопных газов должны использоваться различные конфигурации дополнительной обработки выхлопных газов — от трехкомпонентных катализаторов (TWC) в стехиометрических двигателях до дизельной системы нейтрализации SCR + DPF в двигателях, работающих на природном газе, работающих в соответствии с Дизельный цикл. Это схематично показано на рисунке 1 [5016] :

.

Рисунок 1 . Стратегии сжигания природного газа, катализаторы и проблемы контроля выбросов

Трехкомпонентные катализаторы могут использоваться в двигателях NG со стехиометрией (также называемых двигателями rich burn ) для одновременного снижения NOx и окисления выбросов HC / CH 4, и CO.Эта относительно простая система контроля выбросов, аналогичная тем, которые используются в стехиометрических бензиновых двигателях, требует точного контроля соотношения воздух-топливо в узком окне катализатора.

Двигатели, работающие на обедненном природном газе , с другой стороны, производят окисляющие выхлопные газы. Катализаторы окисления могут использоваться в двигателях с обедненным горением для контроля выбросов CO, THC и формальдегида посредством каталитического окисления. Если при обедненных условиях требуется контроль NOx, обычно используются системы SCR с мочевиной.

Катализатор окисления также влияет на выбросы твердых частиц из двигателей, работающих на природном газе. В двигателях с обедненной смесью с предварительным смешиванием , где в выбросах твердых частиц преобладает органический материал из смазочного масла, катализатор может снизить выбросы твердых частиц за счет преобразования органической фракции. В присутствии серы, особенно при высоких температурах выхлопных газов, высокие концентрации (летучих) наночастиц также наблюдались после катализатора окисления ПГ вместе с более высокими концентрациями сульфата в частицах [5017] .В отличие от этого, выбросы ТЧ от двигателей с прямым впрыском топлива NG, работающих по дизельному циклу, содержат некоторое количество углеродсодержащего материала, и их необходимо контролировать с помощью сажевого фильтра, чтобы соответствовать строгим ограничениям на выбросы ТЧ / PN.

Каталитическая конверсия метана остается сложной задачей для всех типов двигателей, работающих на природном газе, и особенно проблематичной для двигателей с обедненным сжиганием. Окисление CH 4 имеет более высокую энергию активации, чем окисление углеводородов с более длинной цепью, которые включают связи C-C.Следовательно, для катализаторов контроля метана требуются высокие рабочие температуры, рис. 2 [3680] .

Рисунок 2 . Конверсия различных углеводородов при испытаниях на обедненную смесь

Обеззелененный катализатор, содержащий только Pd, SV = 25000 л / ч, 500 ppm C 1

Контроль за выбросами метана становится все более важным, в основном из-за большого вклада CH 4 в выбросы парниковых газов. Однако следует подчеркнуть, что большинство коммерческих применений катализаторов в двигателях, работающих на природном газе, было обусловлено правилами выбросов для других загрязнителей, кроме метана.Примеры включают ограничения выбросов NOx для автомобильных двигателей, работающих на природном газе, или пределы выбросов NOx / CO / VOC для стационарных двигателей, работающих на природном газе.

###

Автоматизированное преобразование двигателя с дизельного топлива на метан

В документе предлагается аналитическая методология, в которой используются эмпирические модели и моделирование CFD для эффективной оценки конструктивных альтернатив при преобразовании дизельного двигателя в специализированные или двухтопливные двигатели, работающие на КПГ.

Сжатый природный газ (КПГ) имеет более высокое октановое число, чем бензин, более экономичен, чем традиционные ископаемые виды топлива, из-за низкой стоимости производства и значительно снижает загрязнение воздуха.Кроме того, КПГ не содержит ни свинца, ни бензола, а выбросы парниковых газов от сжигания КПГ примерно на 25% ниже, чем у бензина.

Номенклатура камеры сгорания и соответствующая расчетная сетка

Две конфигурации двигателя были приняты во внимание в настоящем исследовании, чтобы подчеркнуть сложность процесса конверсии. Двигатель А переводится с дизельного топлива с прямым впрыском топлива на СПГ, предназначенный для использования в когенерационных целях.Поэтому в настоящем исследовании будет смоделировано, что он будет работать с постоянной скоростью 1500 об / мин и в условиях полной нагрузки. Двигатель B — это одноцилиндровый оптический двигатель, который был переведен из режима дизельного сгорания с прямым впрыском в двухтопливный режим. Основное топливо — чистый метан, впрыскиваемый во впускной коллектор.

Экспериментальная проверка процесса оптимизации дизельного двигателя с прямым впрыском ne

Процедура состоит из пяти шагов.Во-первых, создается база данных различных камер сгорания, которые можно получить из исходного поршня. Камеры в базе данных различаются по форме чаши, значению степени сжатия, смещению чаши и размеру области сдавливания. Вторым этапом процедуры является выбор из первой базы данных камер сгорания, способных противостоять механическим нагрузкам из-за распределения давления и температуры при полной нагрузке. Для каждой комбинации подходящей формы камеры сгорания и параметров управления двигателем (угол поворота коленчатого вала зажигания / впрыска, система рециркуляции отработавших газов и т. Д.)), CFD-моделирование используется для оценки характеристик сгорания двигателя. Затем используется процедура постобработки для оценки тенденции к детонации и интенсивности каждой комбинации. Все инструменты, разработанные для применения метода, были связаны в среде оптимизации modeFRONTIER, чтобы выполнить окончательный выбор камеры сгорания.

Общий процесс требует не более недели вычислений на четырех процессорных серверах, рассматриваемых для оптимизации.Выбранные камеры можно получить от оригинального поршня двигателя. Поэтому стоимость переделки двигателя довольно мала по сравнению со случаем полностью нового поршня.

Сравнение характеристик пропана и метана и выбросов в двухтопливном двигателе с прямым впрыском и турбонаддувом (Журнальная статья)


Гибсон, К. М., Полк, А. С., Шумейкер, Н. Т., Сринивасан, К. К., и Кришнан, С. Р. Сравнение характеристик пропана и метана и выбросов в двухтопливном двигателе с прямым впрыском и турбонаддувом .США: Н. П., 2011.
Интернет. DOI: 10,1115 / 1,4002895.


Гибсон, К. М., Полк, А. С., Шумейкер, Н. Т., Сринивасан, К. К., и Кришнан, С. Р. Сравнение характеристик пропана и метана и выбросов в двухтопливном двигателе с прямым впрыском и турбонаддувом . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1115/1.4002895


Гибсон, К.M., Polk, A.C., Shoemaker, N. T., Srinivasan, K. K., and Krishnan, S. R. Sat.
«Сравнение характеристик пропана и метана и выбросов в двухтопливном двигателе с прямым впрыском и турбонаддувом». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1115/1.4002895. https://www.osti.gov/servlets/purl/1079582.

@article {osti_1079582,
title = {Сравнение характеристик пропана и метана и выбросов в двухтопливном двигателе с прямым впрыском и турбонаддувом},
author = {Гибсон, К.М. и Полк, А. К. и Шумейкер, Н. Т. и Сринивасан, К. К. и Кришнан, С. Р.},
abstractNote = {В связи со все более строгими стандартами выбросов NO x и твердых частиц, недавним открытием новых запасов природного газа и возможностью эффективного производства пропана из источников биомассы, стратегии использования двух видов топлива стали более привлекательными. В данной статье представлены экспериментальные результаты двухтопливной работы четырехцилиндрового дизельного двигателя с прямым впрыском (DI) с турбонаддувом с пропаном или метаном (заменитель природного газа) в качестве основного топлива и дизельным топливом в качестве источника воспламенения.Эксперименты проводились со стандартным блоком управления двигателем при постоянной скорости 1800 об / мин и широком диапазоне средних эффективных тормозных давлений (BMEP) (2,7-11,6 бар) и процентного замещения энергии (PES) C 3 H 8 и CH 4. Были измерены термический КПД тормозов (BTE) и выбросы (NO x, дым, общее количество углеводородов (THC), CO и CO 2). Достигнуты максимальные уровни PES около 80-95% для CH 4 и 40-92% для C 3 H 8. Максимальный PES был ограничен низкой эффективностью сгорания и пропусками зажигания двигателя при низких нагрузках как для C 3 H 8, так и для CH 4, а также из-за возникновения детонации выше 9 бар BMEP для C 3 H 8.Хотя двухтопливные BTE были ниже, чем обычные дизельные BTE при низких нагрузках, они приблизились к значениям дизельных BTE при высоких нагрузках. Для работы на двух видах топлива сокращение выбросов NO x и дыма (по сравнению с дизельными двигателями) достигало 66-68% и 97% соответственно, но выбросы CO и THC были значительно выше с увеличением PES при всех нагрузках двигателя},
doi = {10.1115 / 1.4002895},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1079582},
journal = {Journal of Engineering for Gas Turbines and Power},
issn = {0742-4795},
число = 9,
объем = 133,
place = {United States},
год = {2011},
месяц = ​​{1}
}

Мощность двухтопливных дизельных двигателей

Обильные запасы газа в U.S. также заставляют компании думать о двухтопливных двигателях как о долгосрочном решении. Двухтопливные двигатели, работающие на природном газе / дизельном топливе, открывают путь к соблюдению текущих и будущих стандартов выбросов при более низкой стоимости топлива. Однако остаются многочисленные технические проблемы, которые требуют более глубокого понимания физики сгорания в цилиндрах. «Например, из-за высокой степени сжатия дизельных двигателей замена дизельного топлива природным газом при высокой нагрузке часто ограничивается детонацией и преждевременным зажиганием двигателя.Кроме того, увеличение процентного содержания природного газа в двухтопливном двигателе часто приводит к снижению максимальной нагрузки », — говорит Энтони Дж. Марчезе, профессор машиностроения и директор Лаборатории двигателей и преобразования энергии в Государственном университете Колорадо в Форт-Коллинзе.

Выбивая нокаут

При работе с частичной нагрузкой двухтопливные двигатели могут страдать от чрезмерного неполного сгорания природного газа, что приводит к увеличению выбросов метана и других загрязняющих веществ через выхлопные трубы.Другая проблема с природным газом состоит в том, что химическая реакционная способность топлива «трубопроводного качества» может сильно варьироваться ото дня к дню или от региона к региону, в зависимости от процентного содержания этана и пропана в природном газе.

Проф. Энтони Дж. Марчезе в Лаборатории двигателей и энергии. Изображение: Государственный университет Колорадо

«Что касается природного газа, вы не знаете точно, насколько реактивно топливо, поскольку его состав может варьироваться от почти 100% метана [высокая стойкость к детонации] до менее 90 процентов метана [большая склонность к детонации]», — говорит Марчезе.«Поэтому понимание явлений, которые приводят к детонации в двухтопливном двигателе, очень важно для проектирования двигателей и систем управления».

Посредством комбинированного моделирования и экспериментов Марчезе и его исследовательская группа обнаружили новый режим детонации, наблюдаемый в двухтопливных двигателях, который отличается от детонации, наблюдаемой в двигателях с искровым зажиганием. «В частности, мы наблюдали детонацию смесей природного газа и воздуха в областях между отдельными форсунками дизельного топлива», — заявляет он.«Это было неожиданностью и предполагает, что существуют способы минимизировать детонацию в двухтопливных двигателях, сконструировав дизельные форсунки по-другому».

Воспламенение от сжатия с контролируемой реактивностью

Marchese объединился с Woodward Corporation, чтобы изучить стратегию низкотемпературного горения, известную как воспламенение от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI), которая использует ранний впрыск дизельного топлива для создания градиента реактивности, ведущего к ступенчатому самовоспламенению, от области максимальной реактивности до самой низкой. .«Природный газ / дизель RCCI доказал свою высокую эффективность и низкий уровень выбросов при умеренной нагрузке, но не был реализован при высоких нагрузках, возможных в обычных дизельных двигателях», — говорит Марчезе. «Чтобы получить лучшее согласие с экспериментами, мы сконструировали сокращенный двухтопливный механизм с использованием двухкомпонентного заменителя дизельного топлива. Затем было проведено исследование чувствительности для различных параметров модели, в результате чего было улучшено согласие с экспериментальным давлением и скоростью тепловыделения ».

Woodward Corporation также разработала блок управления двигателем (ЭБУ) с высокоскоростным процессором на двигателе и алгоритмами управления для измерения давления в цилиндрах для каждого цилиндра для каждого цикла и преобразования этой высокоскоростной информации в «показатели сгорания». такие как центр сгорания, скорость повышения давления и пиковое давление.«Имея эти данные, ЭБУ может управлять фазированием горения при горении RCCI, что является ключевым фактором для реализации этой технологии на практике, — отмечает Грег Хэмпсон, старший главный инженер технологической группы Woodward Corporation в Ловленде, штат Колорадо. Кроме того, обратная связь по показателям сгорания может использоваться не только для поддержания хорошей фазировки сгорания во время изменения скорости замещения, но также при изменении качества топлива и раннего обнаружения условий, приводящих к детонации, тем самым ограничивая скорость замены газа / дизельного топлива до безопасного уровня. уровень, а не полагаться на обычный датчик детонации.”

Энергетический двигатель

Нх4. Изображение: Iowa Energy Center

Не забудьте аммиак

Норм Олсон, менеджер программы по биомассе и альтернативным видам топлива в Энергетическом центре Айовы Университета Айовы в Эймсе, проводил исследования двухтопливного аммиака (Nh4) / дизельного топлива, Nh4 / диметилового эфира (DME) и Nh4 / водорода (искровое зажигание). ) двигателей. Использование Nh4 в качестве топлива — относительно новая концепция, особенно в двухтопливных приложениях. Выбросы диоксида углерода, оксида азота и твердых частиц значительно снижаются, когда Nh4 сжигается в качестве топлива.

«Nh4 — очень высокооктановое топливо с высокой стойкостью к преждевременному возгоранию», — говорит Олсон. «Выходная мощность для двигателей, работающих на Nh4, увеличена по сравнению с выходной мощностью для бензина и дизельного топлива в том же двигателе. В совокупности эти свойства обеспечивают чрезвычайно высокий КПД двигателей, разработанных с учетом характеристик топлива Nh4 ».

Топливо Nh4 также дает огромные экономические, экологические преимущества и преимущества в плане эффективности. Nh4 может производиться с использованием воздуха (для азота), воды (или любого другого источника водорода) и первичных источников энергии (ветра, солнца, ядерной энергии, угля, природного газа и т. Д.).). Единственными значительными выбросами, связанными с Nh4, являются оксиды азота, которые можно легко контролировать с помощью Nh4 с помощью селективного каталитического восстановления . Затраты на инфраструктуру доставки Nh4 на порядки ниже, чем затраты на водородную инфраструктуру, а жидкий Nh4 содержит на 30 процентов больше водорода на единицу объема, чем жидкий водород. Фактически, Nh4 является вторым по транспорту химическим веществом в мире.

«Мы рассматриваем стационарные двигатели в качестве начального применения топлива Nh4, за которым последует модернизация парка транспортных средств и, в конечном итоге, внедрение во всех транспортных секторах, за единственным исключением приложений воздушного транспорта», — говорит Олсон.«Гибкость как в производственных, так и в конечных применениях в сочетании с высокой эффективностью и непревзойденными экологическими характеристиками делают топливо Nh4 оптимальным выбором для замены ископаемого топлива».

Марк Кроуфорд — независимый писатель.

Узнайте больше о последних инновациях в области энергетических решений на конференции и выставке ASME Power & Energy.

Природный газ / дизель RCCI доказал свою высокую эффективность и низкий уровень выбросов при умеренной нагрузке, но не был реализован при высоких нагрузках, возможных в обычных дизельных двигателях. Проф. Энтони Дж. Марчезе, Государственный университет Колорадо

Сокращение выбросов парниковых газов двигателями СПГ

  • Технология двигателей на СПГ, развернутая в большом масштабе, поможет судоходству сократить выбросы парниковых газов и перейти на углеродно-нейтральные виды топлива.
  • Современные двухтопливные двигатели низкого давления выделяют меньше парниковых газов, чем дизельные двигатели, согласно наиболее широко распространенным расчетам.
  • Разрабатываемые двухтопливные двигатели уже продемонстрировали более низкие выбросы парниковых газов, чем дизельные двигатели, даже в более короткие сроки.

Поскольку судоходство стремится сократить выбросы парниковых газов, лишь немногие виды топлива обсуждаются так активно, как сжиженный природный газ (СПГ). Поскольку потребление СПГ ускоряется, влияние топлива на выбросы обсуждается еще шире.

Международная морская организация стремится к 2050 году как минимум вдвое сократить выбросы парниковых газов (ПГ) от судов.СПГ — идеальное переходное топливо для начала этого пути. Хотя это ископаемое топливо, те же технологии подачи, хранения и сжигания могут позже использоваться с углеродно-нейтральным био- и синтетическим газом по мере их появления. Поскольку инфраструктура бункеровки СПГ уже широко распространена, Wärtsilä считает, что этот путь представляет собой самый простой, самый быстрый и экономически эффективный способ доставки для достижения своей концепции 2050 года.

Метан является основным компонентом СПГ и мощным парниковым газом с потенциалом глобального потепления, во много раз превышающим углекислый газ.Его утечка во время производства и использования СПГ снижает положительное влияние топлива на выбросы парниковых газов.

Проскок метана из двухтопливных двигателей Wärtsilä сократился на 75% за последние 25 лет, и дальнейшие достижения позволят снова резко сократить проскок метана в течение следующих трех лет. Достижения в области двигателей и улучшения в сокращении выбросов в цепочке производства топлива и поставок означают, что все наши газовые двигатели вскоре будут иметь решающее преимущество в отношении выбросов по сравнению с дизельным .

Выбросы метана должны быть спроектированы для судоходства, чтобы выбрать подходящие технологии для сокращения выбросов парниковых газов. Но учесть выбросы метана непросто. Например, существуют разногласия по поводу того, следует ли прогнозировать воздействие метана на 20-летний или 100-летний период. Более короткий временной масштаб показывает большее воздействие, поскольку метан относительно быстро распадается в атмосфере. На сегодняшний день большинство научных исследований придерживаются 100-летней перспективы, как и все соответствующее законодательство.

Измерение метана

Два отчета показывают, как похожие факты могут привести к различным интерпретациям воздействия выбросов метана. В апреле 2019 года консалтинговая компания thinkstep проанализировала влияние выбросов парниковых газов от СПГ как судового топлива на протяжении его жизненного цикла [i]. В январе этого года Международный совет по чистому транспорту (ICCT) выпустил аналогичный отчет [ii]. Но в то время как авторы исследования thinkstep утверждали, что судовые двигатели, работающие на СПГ, выделяют меньше парниковых газов, чем двигатели, работающие на мазуте, авторы отчета ICCT использовали в целом аналогичные числа, чтобы утверждать, что газовые двигатели являются источниками выбросов хуже, чем двигатели, сжигающие обычное дизель.

Wärtsilä считает, что в отчете ICCT используются уровни выбросов метана, которые не отражают новейшие технологии газовых двигателей. Поскольку сегодня только небольшая часть мирового флота использует газовые двигатели, прогнозы выбросов будущего флота, работающего на газе, должны основываться на новых технологиях двигателей, которые, вероятно, будут устанавливаться на судах с сегодняшнего дня.

Но в исследовании используется средний проскок метана для двухтопливных среднеоборотных газовых двигателей низкого давления (5,5 г / кВт · ч), который выше, чем у всех двигателей, кроме одного, в портфеле Wärtsilä.Более подходящая цифра может быть взята из Wärtsilä 46DF, современного двигателя, который используется на судах и более точно отражает текущее состояние двухтопливной технологии низкого давления в четырехтактных двигателях. При использовании этого двигателя проскок метана, измеренный в тех же условиях, что и в двух исследованиях, составил бы 2,8 г / кВтч.

Используя предположения из отчета thinkstep , такой уровень проскока метана приведет к снижению выбросов двигателя на 14% и общим выбросам от скважины к спутной струе, которые незначительно ниже, чем судовой газойль в течение 100 лет. Современные двухтопливные четырехтактные двигатели уже более широко используются для защиты окружающей среды. Дальнейшие достижения позволят сократить выбросы до такой степени, что они превзойдут характеристики дизельных двигателей даже в более трудные 20 лет.

Двигатели будущего, работающие на СПГ

Одним из постоянных направлений деятельности является конструкция камер сгорания двигателей. Типичное сгорание в судовом газовом двигателе требует высокого содержания кислорода и низкой температуры, чтобы максимизировать эффективность при минимальных выбросах NOx.Поскольку метан сгорает более полно при более высоких температурах, часть газа может пройти несгоревшей к выхлопу, если он, например, находится рядом с любой из относительно более холодных областей, иногда обнаруживаемых в камере сгорания. Проскальзывание можно дополнительно уменьшить, оптимизировав камеру как для минимизации этих холодных участков, так и для устранения любых щелей, в которых несмешанный метан может выйти из горения.

Еще одним важным параметром является время впуска газа и продолжительность перекрытия клапанов. Перекрытие — это время, в течение которого впускной и выпускной клапаны открыты одновременно.Это часто используется для частичного охлаждения компонентов двигателя между циклами сгорания — для уменьшения образования NOx — но это также улучшает продувку, поскольку поступающий наддувочный воздух способствует удалению оставшегося выхлопного газа в цилиндре. Таким образом, хотя это помогает с охлаждением, это также усугубляет проскальзывание метана. Работа над уменьшением времени перекрытия, как через систему управления двигателем, так и через клапанный механизм, минимизирует уменьшение проскока метана.

Другие исследуемые методы восстановления метана включают добавление некоторого количества водорода в процесс сгорания.Это улучшает сгорание и снижает проскок метана. Однако достигнутые более высокие значения давления и температуры сгорания приводят к увеличению образования NOx, что может выйти за пределы того, что регулируется уровнями II и III IMO.

Эти достижения обещают сократить проскок метана и выбросы парниковых газов от двухтопливных двигателей низкого давления. В сфере наземной энергетики Wärtsilä уже имеет установленную базу двигателей мощностью около 2 ГВт, работающих при расходе метана около 1 г / кВт · ч.Основываясь на этом опыте и вышеизложенных технологиях, Wärtsilä уверена, что к 2023 году у нее будут судовые двигатели, работающие на этом уровне, а также доступные технологии модернизации, обеспечивающие аналогичную производительность для более старых двигателей. По сравнению с дизельными двигателями, утечка метана в 1 г / кВт · ч снизит выбросы парниковых газов от бака к спутной струе на 23% в течение 100 лет и на 14% в течение 20 лет.

Другие развивающиеся тенденции также будут способствовать дальнейшему сокращению выбросов метана и парниковых газов от газовых двигателей.Более широкое внедрение интеллектуальных морских технологий также оптимизирует работу двигателя и управляемость, сводя к минимуму выбросы. Гибридизация будет играть возрастающую роль во многих конфигурациях силовых установок. Использование накопителей энергии вместе с двигателями позволит двигателям работать более стабильно при оптимальных, более высоких нагрузках с минимально возможными выбросами парниковых газов.

Существует также явное свидетельство того, что меры по сокращению выбросов при производстве и поставке СПГ, который в настоящее время выделяет гораздо больше метана, чем двигатели, будут продолжать становиться более строгими. Wärtsilä убежден, что двухтопливные двигатели скоро превзойдут MGO по показателям от скважины до спутника — даже по более обременительному 20-летнему измерению выбросов парниковых газов.

Выбор технологий

Характер различных процессов в двигателе и влияние размера на сгорание означает, что двухтактные газовые двигатели и газовые двигатели высокого давления будут по-прежнему обеспечивать более низкое проскальзывание метана. Однако есть несколько применений, в которых двухтактные двигатели не подходят — например, суда меньшего размера или суда с большими колебаниями в потребляемой мощности — и множество причин, по которым судовладельцы будут ценить технологию низкого давления.

Стоимость — самый большой фактор. Двухтопливные двигатели низкого давления не требуют дорогостоящих систем подачи топливного газа высокого давления, которые должны сопровождать газовые двигатели, использующие цикл сгорания дизельного топлива. Они соответствуют пределам выбросов NOx Tier III IMO без дополнительной обработки, что позволяет сэкономить на установке установок селективного каталитического восстановления. Более низкое локальное загрязнение двигателя низкого давления также означает, что операторам не нужно платить за регулярное пополнение мочевины, которое требуется для систем последующей обработки выхлопных газов.

Проблема выбросов метана по праву находится в центре дискуссий по двигателям, работающим на СПГ. Правильно сформированное регулирование будет иметь решающее значение для обеспечения внедрения наиболее эффективных экологических технологий. Когда дело доходит до изменения климата, это означает, что нормативные акты о том, как достичь цели ИМО на период до 2050 года, а также существующий проектный индекс энергоэффективности, должны отражать влияние метана, а также CO 2 .

Учитывая высокий потенциал глобального потепления метана, важно, чтобы все заинтересованные стороны, включая производителей двигателей и регулирующие органы, продолжали работать над минимизацией проскальзывания и надлежащим учетом выбросов метана.Но этот вопрос не должен умалять того факта, что СПГ может играть — и уже играет — значительную роль в декарбонизации судоходства.


[i] Thinkstep (2019), Исследование выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла при использовании СПГ в качестве судового топлива
[ii] Международный совет по чистому транспорту (2020), Климатические последствия использования СПГ в качестве судового топлива

Контактная информация для СМИ:

Г-жа Марит Холмлунд-Сунд
Генеральный директор, позиционирование, маркетинг морского бизнеса
Wärtsilä Corporation
Тел .: +358 10 709 1439
[email protected]

Вкратце о Wärtsilä:
Wärtsilä — мировой лидер в области интеллектуальных технологий и решений полного жизненного цикла для морского и энергетического рынков. Делая акцент на устойчивых инновациях, общей эффективности и аналитике данных, Wärtsilä максимизирует экологические и экономические показатели судов и электростанций своих клиентов. В 2019 году чистая выручка Wärtsilä составила 5,2 миллиарда евро, в ней работало около 19 000 сотрудников.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.