Лекция 8. ГК (Лекции)

Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива из газовых конденсатовк.т.н. Зеленцов А.А.Москва, 2016Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Вопросы, рассматриваемые на лекцииТоплива из газовых конденсатовКлассификация газовых конденсатовОсобенности использования топлив из газовых конденсатовв рабочем процессе ПД. Преимущества и недостаткиФизико-химические свойства газовых конденсатов и топливна их основеРабота двигателя на газоконденсатных топливахСмесевые топлива на основе газовых конденсатовПодача ГК во впускную систему двигателяПримеры двигателей, работающих на газоконденсатныхтопливах2Московский государственный технический университет им. Н.Э.

БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Особенности использования топлив из ГК врабочем процессе ПДТоплива из газовых конденсатовОсобенности: ГК добываются на газоконденсатных, газоконденсатонефтяных и газонефтяныхместорождениях; содержание ГК в добываемом газе доходит до 200-500 г/м3 (до1100 г/м3). С увеличением глубины залегания месторождения, содержаниеконденсата в газе возрастает. ГК получается также на сепарационных установках газоперекачивающих станцийпри транспортировке природного газа по магистральным трубам. Углеводороды газоконденсатных месторождений находятся в многокомпонентнойсмеси, фазовые превращения в которой зависят от давления, температуры и рядадругих факторов.

Важным фактором являются также свойства самого конденсата:удельный вес, фракционный и групповой углеводородный составы. ГК отличаются разнообразием фракционного и группового углеводородногосоставов, и, следовательно, физико-химическими свойствами. ГК может использоваться как самостоятельное топливо, так и как компонент ДТ(свойства многих ГК близки к свойствам топлив широкого фракционного состава). ГК отличаются от стандартных ДТ наличием низкокипящих фракций, невысокимОЧ, повышенным давлением насыщенных паров.

По этой причине в них могутвводиться моторное масло или другие «тяжелые» нефтепродукты.3Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива из газовых конденсатовКлассификация газовых конденсатовПримечание: н.к. – начало кипения, о.к. – окончание кипения4Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива из газовых конденсатовКлассификация газовых конденсатов Первая категория ГК включает 5 групп, различающихся по своему фракционномусоставу. В первую группу входят ГК, имеющие фракционный состав, аналогичныйбензинам. Если ОЧ этих топлив невысоко (ОЧ < 72), то в них добавляютантидетонаторы. Легкие газовые конденсаты можно использовать и каккомпоненты смесевых топлив. Ко второй группе относят ГК, аналогичные по фракционному составу реактивнымтопливам. Не смотря на отличия их свойств от свойств ДТ, эти ГК пригодны дляприменения в дизелях в качестве самостоятельных топлив, либо как компонентсмесевых топлив. Третью группу составляют ГК, близкие по составу к стандартным ДТ.

Они внаибольшей степени пригодны для использования для дизелей.5Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива из газовых конденсатовПринципиальная схема установки дляпереработки газового конденсата1 – насос2, 3 – теплообменники4 – ректификационная колонна5 – конденсатор-холодильник6 – емкость с бензиновой фракцией7, 8 – насосы9 – трубчатая печь10 – смеситель6Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива из газовых конденсатовОсобенности использования топлив из ГК врабочем процессе ПДЗависимость количества испарившегося топлива QТ от температуры tразгонки различных топлив:1 – бензин АИ-93; реактивное топливо ТС-1; 3 – ДТ марки Л; 4 – соляровоемасло; 5 – газовый конденсат Украинских месторождений; 6 – ГКместорождения Зеварды (Узбекистан); 7 – смесь ГК узбекскогоместорождения Шуртан (90%) и ДТ марки Л (10%)7Московский государственный технический университет им. Н.Э.

БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива из газовых конденсатовОсобенности использования топлив из ГК врабочем процессе ПД Анализ фракционного состава 180 образцов ГК показывает, что температураначала их кипения изменяется от 29 до 150 °С, а наиболее характерный диапазонэтой температуры составляет 45-77 °С. Температура выкипания 50% топлива варьируется от 90 до 260 °С при наиболеепредставительном интервале – 120-140 °С. Эффективная работа дизелей на ГК отмечается при диапазоне его выкипания от 90до 360 °С, при этом температура выкипания 50% топлива должна находиться впределах 220-250 °С.

Если эта температура выше 220 °С, то по сравнению с ДТпериод задержки воспламенения практически не меняется. Наличие в ГК легких фракций приводит к улучшению их испаряемости исмесеобразования. Как следствие – повышается скорость и сокращаетсяпродолжительность сгорания, что может быть использовано для сниженияэмиссии оксидов азота уменьшением угла ОВТ.Источник: Пьядичев Э.В.

Расширение ресурсов дизельных топлив за счетгазовых конденсатов / Э.В. Пьядичев. Ташкент: Фан, 1990. 112 с.8Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива из газовых конденсатовОсобенности использования топлив из ГК врабочем процессе ПДСодержание группуглеводородов CCHx в ГКместорождений Бахар (а)и площади Южная (б):1 – алканы;2 – нафтены;3 – ароматическиеуглеводородыЗависимость количества испарившегосятоплива QТ от температуры t разгонкиразличных топлив:1 – ДТ марки Л;2 – газовый конденсат Соленинскогометорождения;3 – смесь 50% ДТ и 50% ГК Соленинскогоместорождения;4 – ГК месторождения Медвежье9Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Особенности использования топлив из ГК врабочем процессе ПДТоплива из газовых конденсатовПреимущества: Большая теплота сгорания Hu ГК. Лучшая испаряемость ГК в области низких температур всравнении с ДТ. Большее содержание парафиновых углеводородов в ГК. Как правило, ГК характеризуются пониженнымсодержанием ароматических углеводородов и серы.Недостатки: Неэффективность сбора ГК и его транспортировки изотдаленных регионов страны. Повышение жесткости работы дизеля. Увеличение пожароопасности и взрывоопасности всравнении с работой на ДТ. Разжижение смазки при работе на ГК. При большом содержании серы наблюдаются повышенныеизносы прецизионных пар ТПА.10Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива из газовых конденсатовФизико-химические свойства ГК, используемыхдля получения дизельных топлив11Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива из газовых конденсатовФизико-химические свойства ГК с легкимфракционным составом12Московский государственный технический университет им. Н.Э.

БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Физико-химические свойства газовыхконденсатовТоплива из газовых конденсатов ГК, содержащие легкие фракции с температурой выкипания 30 -100 °С, имеютневысокое ЦЧ (30…40). Повышенная испаряемость и теплота испарения этих фракций может привести кчрезмерному охлаждению воздушного заряда при смесеобразовании, увеличениюпериода задержки воспламенения и повышению жесткости сгорания. Теплотворная способность ГК, как правило, равна или немного вышетеплотворной способности ДТ по ГОСТ 305-82, что объясняется большимсодержанием в конденсатах алканов. Доставка ГК из мест добычи потребителям по трубам затруднена вследствиевысоких температур застывания и помутнения. Облегченный фракционных состав ГК, их меньшая плотность и вязкость приводятк уменьшению цикловой подачи, изменению ряда других параметровтопливоподачи: снижение давления впрыскивания (на 2-5 МПа), увеличение егопродолжительности (на 1-1,5 °ПКВ при неизменной подаче), запаздывание началавпрыскивания на 2-3 °ПКВ (вследствие большей сжимаемости ГК). Пониженная вязкость ГК ведет к повышенному износу прецизионных деталейТПА (для надежной работы ТПА νГК д.б.

> 1,8 мм2/с). Ароматические углеводороды вызывают отложения нагара, поэтому ихжелательное содержание в ГК менее 20%.13Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива из газовых конденсатовРабота двигателя на газоконденсатныхтопливахУсредненная зависимость относительного содержания в ОГ дизеля оксидовазота CNOx, монооксида углерода CCO, углеводородов CCHx, сажи CC ототносительной температуры выкипания 50% топлива T50(Tmax – относительная максимальная температура сгорания)14Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива из газовых конденсатовРабота двигателя на газоконденсатныхтопливахТопливо, продуктпереработки нефтиБензин А-76КеросинДТ (ГОСТ 305-82)образец № 1№2№ 3-5№6№7№8Зависимость содержания в ОГ бенз(а)пирена CБП отскоростного (n) и нагрузочного (pe) режимов дизеляЯМЗ-236, работающего на различных топливах: 1 –ДТ марки Л по ГОСТ 305-82; 2 – газоконденсатноетопливо ГШЛ по ТУ 51-125-86; 3 – газовыйконденсат Вуктыльского месторожденияСодержаниебенз(а)пирена, мг/кгтоплива30154394060103224300Газойль каталитическогокрекинга легкий9800Газойль каталитическогокрекинга тяжелый264800Газойль термическогокрекингаКрекинг-остаток:образец № 1№2Газовый конденсатобразец № 1№2№3Смесь ДТ с ГК впропорции 50% на 50%8300004900082540046552226015Московский государственный технический университет им. Н.Э.

БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива из газовых конденсатовРабота двигателя на газоконденсатныхтопливах Наиболее выраженными канцерогенными свойствами обладает бенз(а)пирен (БП)C20H12. Выбросы БП определяются его содержанием в топливе. Наибольшее содержаниеБП наблюдается в продуктах переработки нефти (газойль каталитическогокрекинга, крекинг-остаток). Поскольку в ГК содержание ароматических углеводородов обычно невелико,выбросы БП с ОГ дизеля, работающего на ГК, обычно незначительны. При облегчении и расширении фракционного состава топлива значительноснижается выброс сажи и, как следствие, эмиссия абсорбирующегося на ееповерхности БП. Обогащение ГК ароматическими углеводородами приводит к повышеннойэмиссии БП, причем наибольшая эмиссия БП отмечена на режимах высокойчастотой вращения и полной нагрузкой. При использовании ГК выброс БП в меньшей степени зависит от режима работы,чем при сгорании ДТ.16Московский государственный технический университет им.