აირისებრი საწვავი: აღწერა, მახასიათებლები, წარმოების მეთოდები, გამოყენება

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-02 13:57

გაზის საწვავი ცნობილია მე-19 საუკუნის შუა ხანებიდან. სწორედ მაშინ ააშენა ცნობილმა ინჟინერმა ლენუარმა თავისი პირველი გაზის შიდა წვის ძრავა. ეს აპარატი პრიმიტიული იყო და მუშაობდა წვის კამერის წინასწარი შეკუმშვის გარეშე. თანამედროვე ძრავები არ ემთხვევა მას. დღეს აირისებური საწვავის გამოყენება მხოლოდ მანქანებით არ შემოიფარგლება. ეს ეკოლოგიურად სუფთა, იაფი და ხელმისაწვდომი ტიპის საწვავი აქტიურად იპყრობს სულ უფრო მეტ ახალ ნიშებს და აქტიურად გამოიყენება ეროვნული ეკონომიკის ყველა სექტორში. ამ სტატიაში მოცემულია საწვავის აღწერა, მახასიათებლები. ზოგადად, ის აღწერს, თუ როგორ ხდება მათი წარმოება და გამოყენება.

ზოგადი ინფორმაცია

აიროვანი საწვავი არის ნივთიერება, რომელიც ძალზე აალებადია. ეს ხარისხიანი და სასარგებლო თვისება გამოიყენება მეცნიერების სხვადასხვა დარგში დატექნოლოგია. მაგალითად, მოსახლეობა და მრეწველობა სულ უფრო ხშირად იყენებს აირისებრი საწვავის ქვაბებს. ამ საწვავში, ნახშირბადის ოქსიდები (დიოქსიდები), ნახშირორჟანგის ორთქლები, აგრეთვე ისეთი ელემენტები, როგორიცაა აზოტი, წყალბადი, ჟანგბადი და სხვა მინარევები შეიძლება იყოს სხვადასხვა რაოდენობით. აირისებრ საწვავზე მომუშავე თანამედროვე მოწყობილობები ძალიან მგრძნობიარეა სამუშაო გაზის ქიმიური შემადგენლობის მიმართ. თუ ის არ აკმაყოფილებს მწარმოებლის მიერ რეკომენდებულ სტანდარტებს, მაშინ აღჭურვილობა დიდი ალბათობით მარცხდება და საჭირო იქნება ძვირადღირებული რემონტი.

ყველა ნივთიერება, რომელიც ქმნის გაზებს, შეიძლება დაიყოს წვად და არაწვად. პირველი, მეთანის გარდა, არის ეთანი, პროპანი და ბუტანი. ფეთქებადი და, შესაბამისად, აალებადია ნახშირბადის მონოქსიდი და წყალბადი. განსაკუთრებით საშიშია წყალბადი. სწორედ ამ მიზეზით არ არის რეკომენდებული მისი შენახვა გაზის ბალონებში. საუკეთესო გამოსავალია წყალბადის გენერატორის შეძენა. ეს მოწყობილობა წყალბადს გამოხდილი წყლიდან გამოაქვს საჭიროებისამებრ. ამრიგად, აღმოიფხვრება დიდი მოცულობის გაზის აფეთქების საფრთხე.

სახელმწიფო მონოპოლია თხევადი და აირისებრი საწვავით საბითუმო ვაჭრობაში. ეს მიუთითებს ამ ტიპის ნედლეულის სტრატეგიულ მნიშვნელობაზე.

საწვავის კლასიფიკაცია წარმოშობის მიხედვით

ისევე როგორც თხევადი, აირისებრი საწვავი შეიძლება მოიპოვოს როგორც მინერალი, ან შეიძლება დამზადდეს ხელოვნურ პირობებში. პირველ შემთხვევაში, ასეთ საწვავს უწოდებენ ბუნებრივ, ხოლო მეორეში -ხელოვნური.

სპეციალისტებმა დააფიქსირეს განსხვავებები სხვადასხვა რეგიონიდან მოპოვებული თხევადი და აირისებრი საწვავის შემადგენლობაში. ქიმიური შემადგენლობის განსხვავებების გამო, მცირე განსხვავებაა წვის დროს გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობაშიც. ბუნებრივი აირისებრი საწვავი თითქმის მთლიანად (95-99%, დარგის მიხედვით) შედგება ე.წ. მეთანისგან (ქიმიური ფორმულა - CH_{4). ამ საწვავს ბუნებრივ აირს უწოდებენ. და ეს არის ენერგიის ყველაზე იაფი წყარო დღეს. სწორედ ამიტომ, ამ ტიპის ენერგორესურსები აქტიურად გამოიყენება ეროვნული ეკონომიკის ყველა სექტორში. ამასთან, ყველა უპირატესობა დაჩრდილულია აირისებრ საწვავზე მომუშავე მოწყობილობების უსაფრთხოების დაბალი დონით. მედიაში რეგულარულად ჩნდება შემაშფოთებელი ამბები გაზის დანადგარების მუშაობის წესების დარღვევის შედეგად მომხდარი უბედური შემთხვევისა და ადამიანის მსხვერპლის შესახებ.}

ხელოვნური აირისებრი საწვავი მოიცავს ნივთიერებებს, რომლებიც მიიღება მყარი ან თხევადი საწვავის გადამუშავების შედეგად. მისი ყველაზე გავრცელებული და პოპულარული სახეობებია კოქსის კრეკინგის აირები. განათება, წყალი და შერეული საწვავი ასევე შეიძლება შევიდეს ამ ჯგუფში. კონკრეტული გაზის ქიმიური შემადგენლობიდან გამომდინარე, წვის დროს გამოთავისუფლებული სითბოს დონე მერყეობს ფართო დიაპაზონში. ასეთი ნივთიერებები ძალზე ფეთქებადია. ამ მიზეზით, რეკომენდირებულია მათი შერევა ბუნებრივ აირთან წვამდე. ეს ღონისძიება ზრდის აირისებრ საწვავზე მომუშავე მოწყობილობების მუშაობის უსაფრთხოებას სიდიდის რიგითობით. ეს მანიპულაციები ხორციელდება სპეციალურად აღჭურვილ ბაზებზე. მაშინ ასეთიგაზი მიეწოდება საბოლოო მომხმარებელს ბალონებით ან სხვაგვარად. მაგრამ იმისდა მიუხედავად, რომ ასეთი ნარევი ნაკლებად საშიშია, მას მაინც სჭირდება განსაკუთრებული სიფრთხილით მოპყრობა, წნევის ჭურჭელთან მუშაობის ყველა წესისა და რეგულაციის დაცვით და უსაფრთხოების წესების დაცვით. და ეს არ არის ერთადერთი საფრთხე. ეს ნივთიერება ტოქსიკურია და ინჰალაციამ შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული შედეგები და სიკვდილიც კი.

საწვავის კლასიფიკაცია დანიშნულების მიხედვით

საწვავი აირისებრი სახით გამოიყენება როგორც თერმო დანადგარებში, ასევე შიდაწვის ძრავებში. შესაბამისად, ამის საფუძველზე შეიძლება დაიყოს საავტომობილო საწვავად და საქვაბე-ღუმელის საწვავად.

ბუნებრივი აირი ტრადიციულად გამოიყენება ქვაბისა და ღუმელის საწვავად. იშვიათ შემთხვევებში გამოიყენება ხელოვნური საწვავი. იგივე ტიპის საწვავი, მხოლოდ გარკვეული დანამატებით, ასევე გამოიყენება მანქანების საწვავის შესავსებად.

ბუნებრივი გაზის აღწერა

ძნელია ამ მინერალის მნიშვნელობის გადაჭარბება ჩვენი სახელმწიფოს ეკონომიკისთვის და მთლიანად მსოფლიოს ეკონომიკური განვითარებისთვის. მას იყენებს მრავალი მანქანა, გაზიანი საწვავის ქვაბები, ელექტროსადგურები და კომბინირებული თბოელექტროსადგურები. ლურჯი საწვავის (როგორც ხანდახან ბუნებრივ აირს უწოდებენ) პროგნოზირებული ფასების მიხედვით დგება სახელმწიფო ბიუჯეტი.

ამ აირის 90%-ზე მეტი შედგება მეთანის მოლეკულებისგან (CH_{4). მეთანის გარდა, ბუნებრივი აირი შეიცავს ბუტანს პროპანთან, აზოტთან, ნახშირორჟანგთან, წყლის ორთქლთან და სხვა მინარევებით (მათ საზიანოა). ATბუნებრივი აირი მცირე რაოდენობით შეიცავს აგრეთვე ინერტულ აირებს (ჰელიუმი და სხვა). ითვლება, რომ ეს უკანასკნელი სასარგებლო გავლენას ახდენს გაზზე მომუშავე მანქანებზე, მოწყობილობებზე და მექანიზმებზე, ასევე აუმჯობესებს საწვავის წვის პროცესების ფიზიკას. საწვავის ვარგისიანობა გამოსაყენებლად, მისი ხარისხი ფასდება ნახშირწყალბადის კომპონენტების პროცენტით.}

ბუნებრივი გაზი არა მხოლოდ ღირებული საწვავია, არამედ ნედლეულიცაა მრავალი ინდუსტრიისთვის. ასე რომ, მასში შემავალი მეთანისგან დიდი ქიმიური მცენარეები გამოიმუშავებენ წყალბადს. იმისათვის, რომ ეს რეაქცია მოხდეს, ის უნდა იყოს დაჟანგული. წყალბადის გარდა მისგან წარმოიქმნება აცეტილენი. ამ ნივთიერებების საფუძველზე წარმოიქმნება ყველა სახის ალდეჰიდი, მეთილის სპირტი (ძალიან ტოქსიკური და საშიში ნივთიერება), ამიაკი, აცეტონი, ძმარმჟავა და ა.შ. თუმცა ფაქტი ფაქტად რჩება, რომ ბუნებრივი აირის გამოყენების ძირითადი სფეროა აირისებრი საწვავის წვა სხვადასხვა ამძრავი მექანიზმების (მანქანის ძრავების) და საქვაბე მოწყობილობების დანიშნულებით..

გაზების ძირითადი თვისებები

ყველა აირი (არა მხოლოდ საწვავი) გაერთიანებულია შედარებით მცირე სიმკვრივის ინდექსით. განხილული ბუნებრივი აირისა და მისი ხელოვნური ანალოგებისთვის მისი ღირებულება ინახება 0,8 კილოგრამზე კუბურ მეტრზე. თხევადი აირისებრი საწვავის სიმკვრივე ოდნავ მაღალია და არის დაახლოებით 2,3 კილოგრამი კუბურ მეტრზე.

გაზები ძირითადად ტოქსიკური ნივთიერებებია. ტოქსიკურობა იზრდება ნახშირბადის ოქსიდების შემცველობის მატებასთან ერთად დაგოგირდის ნაერთები წყალბადთან გაზში. ატმოსფეროში აღწერილი მავნე აირების ერთი ან მეტი პროცენტის შემცველობით, ადამიანი სამ წუთში ჩაისუნთქავს მომწამვლელი ნივთიერების ლეტალურ დოზას.

აღნიშნული აირები ფეთქებადია. უფრო მეტიც, ნახშირბადის მონოქსიდისა და წყალბადის პროცენტული მატებასთან ერთად იზრდება დეტონაციის რისკი. საინტერესო თვისება: როდესაც ამ ნივთიერებების შემცველობა 74%-ზე მეტია, გაზის დეტონაციის ალბათობა თითქმის ნულის ტოლია.

საწვავის ძირითადი მახასიათებლები

კონკრეტული ტიპის საწვავის შედარებითი ანალიზის დროს ექსპერტები მუშაობენ შემდეგი ცნებებით: საწვავის ტენიანობა, გოგირდის შემცველობა, ნაცარი (ნარჩენი), კალორიულობა და სითბოს გამომუშავება.

გათბობის სიმძლავრე ეხება წვის პროცესისთვის საკმარის ტემპერატურას ჟანგბადის მინიმალური შემცველობით. ამავდროულად, არც ჰაერი და არც წვადი ნარევი დამატებით არ თბება.

წვის ველის მყარ ნარჩენს ნაცარი ეწოდება. მას აღარ შეუძლია დაწვა. წიდა იგივე ნაცარია, მხოლოდ დნობის შემდეგ. ამ ნივთიერების ფორმირება უარყოფითად მოქმედებს მთელი სისტემის მუშაობაზე, ბლოკავს საწვავის აღჭურვილობას. ამიტომ, ეს მაჩვენებელი მნიშვნელოვანია გავითვალისწინოთ საპროექტო სამუშაოების დროს.

მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია ტენიანობა. ეს უარყოფითად მოქმედებს საწვავის მახასიათებლებზე. მისი არსებობა იწვევს გამონაბოლქვის მოცულობის ზრდას, ინსტალაციის ეფექტურობის შემცირებას.

გოგირდის და მისი ნაერთების წვის პროდუქტები იწვევს და ააქტიურებს კოროზიულ პროცესებს ზედაპირებზეძრავების და გამონაბოლქვი სისტემების ფოლადის ნაწილები. გარდა ამისა, ისინი უარყოფითად აისახება გარემოზე და ადამიანის ჯანმრთელობაზე. ამიტომ, ეს მაჩვენებელიც ძალიან მნიშვნელოვანია გასათვალისწინებელი.

კალორიულობა ძალიან მნიშვნელოვანი მახასიათებელია. იგი გათვალისწინებულია აღჭურვილობის გაანგარიშებისა და დიზაინის დროს და საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ საწვავის მოხმარება. ეს მნიშვნელობა განისაზღვრება ექსპერიმენტულად. ამ მიზნებისათვის გამოიყენება სპეციალური კალორიმეტრი. იწვება საწვავის ცნობილი რაოდენობა (მასა) და აღირიცხება კალორიმეტრის წყლის ტემპერატურის ცვლილება. შემდეგ საკმარისია მიღებული ინფორმაცია ჩაანაცვლოთ ფორმულაში და გამოვთვალოთ წვის სიცხე.

ასოცირებული გაზი

თუ ბუნებრივი აირი მოიპოვება ჭაბურღილებიდან, ასოცირებული გაზი ნავთობის წარმოების ქვეპროდუქტია. ასეთ აირში მეთანის შემცველობა გარკვეულწილად ნაკლებია, ვიდრე ტრადიციულ ბუნებრივ აირში. თუმცა, აირისებრი საწვავის წვა წარმოქმნის შედარებით სითბოს.

ქვეპროდუქტი გაზი (ასოცირებული) ასევე იწარმოება მეტალურგიული ქარხნების მიერ. ამ საწარმოებში საწვავი გამოიყოფა ღუმელებში. ეს არის ეგრეთ წოდებული კოქსის ღუმელი და აფეთქების გაზები. როგორც წესი, ეს აირები იწვება ადგილზე (იკვებება ღუმელში ან ქვაბის სადგურში). მსგავსი სუბპროდუქტი იწარმოება ღრმა მაღაროებში, რაც ხშირად იწვევს კატასტროფებს.

გაზის წარმოება მშრალი დისტილაციით

ხელოვნური აირი მიიღება მყარი (თხევადი) საწვავის დამატებითი დამუშავებით. ამ გზით მიიღება ეგრეთ წოდებული მწარმოებელი გაზი და მშრალი დისტილაციის გაზი.

როცა გაშრებადისტილაციის საწვავი იშლება მაღალი ტემპერატურის გავლენის ქვეშ. ამ შემთხვევაში აუცილებელია ჟანგვითი აგენტის (ჰაერის) წვდომის გამორიცხვა. რამდენიმე ეტაპის შემდეგ, ორიგინალური საწვავი იშლება საკუთარ გაზად, ტარის ნაერთებად და კოქსად. წარმოქმნილი პროდუქტების ზუსტი შემადგენლობა დამოკიდებულია საწვავის საწყის შემადგენლობაზე და პროცესის პირობებზე (პირველ რიგში ტემპერატურაზე).

გამოხდის პროცესს, რომელიც მიმდინარეობს მაღალ ტემპერატურაზე (1000 - 1100 გრადუს ცელსიუს რეგიონში), კოკინგი ეწოდება. დაშლის პროდუქტები ამ შემთხვევაში არის ფაქტობრივი გაზი (კოქსი) და კოქსი. მიღებული აირის წვის სიმკვრივე და სითბო შედარებით დაბალია (0,5 კილოგრამი კუბურ მეტრზე და 16000 კილოჯოული კუბურ მეტრზე, შესაბამისად). ამ დამუშავებისას ერთი ტონა ქვანახშირი გარდაიქმნება 350 კუბურ მეტრ გაზად. ეს მაჩვენებელი შეიძლება განსხვავდებოდეს და დამოკიდებულია პროცესის პირობებზე და საკვების (ქვანახშირის) ქიმიურ შემადგენლობასა და წარმოშობაზე.

არის ასევე დაბალი ტემპერატურის მშრალი დისტილაცია. იგი მოიცავს მყარი საწვავის დამუშავებას 500 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე. ამ მეთოდით წარმოიქმნება გაზის მინიმალური რაოდენობა (არაუმეტეს 30 კუბური მეტრი ტონა ნედლეულზე). მთავარი პროდუქტი ამ შემთხვევაში არის ფისი, რომელიც შემდგომში გამოიყენება საავტომობილო ზეთებისა და საწვავის წარმოებაში.

გაზის მიღება მყარი საწვავის გაზიფიცირების გზით

აიროვანი საწვავის მიღების ერთ-ერთი გავრცელებული მეთოდია ე.წ. იგი შედგება მყარი საწვავის ქიმიურ-თერმული დამუშავებაში (მაღალი ტემპერატურის კომბინირებული ეფექტიდა ქიმიური დამუშავება). მყარ საწვავში შემავალი ნახშირბადის ატომები ურთიერთქმედებენ და რეაგირებენ წყალთან და ორთქლთან, ქმნიან გაზს (საწვავს). გაზიფიცირების პროცესში ხდება მშრალი დისტილაციაც. გაზის გენერატორი არის მოწყობილობა მყარი საწვავის (ძირითადად ქვანახშირის) გაზიფიკაციისთვის. ეს მოწყობილობა გამოიმუშავებს შემდეგ ნივთიერებებს: მეთანს, წყალბადს და ნახშირბადის მონოქსიდს. გახმოვანებული გაზების გარდა, წარმოიქმნება არაწვადი ნივთიერებები (ნახშირორჟანგი, ჟანგბადი აზოტით და წყლის ორთქლით).

გაზის გენერატორების დიზაინი - უზარმაზარი მრავალფეროვნება. სქემა და კვანძების სია, პირველ რიგში, დამოკიდებულია საკვების ტიპზე. ზოგადად, ეს არის ცილინდრი ლითონის კედლებით. მას აქვს ღიობები ვენტილაციისთვის (ჰაერმიმღები) და გამომუშავებული აირის გასასვლელად. ჰაერის მიწოდება იძულებითი ხდება ძლიერი ვენტილატორების გამოყენებით. დიზაინმა უნდა უზრუნველყოს ლუქი ოპერატორისთვის. საწვავი იტვირთება სახურავიდან. ამრიგად, გარეგნულად, ეს დანადგარი მტკივნეულად წააგავს ცნობილ "მუცლის ღუმელს". თუმცა, არის ერთი განსხვავება - ბუხრის არარსებობა.

გაზის გენერატორი არის მხოლოდ მთელი ინსტალაციის საფუძველი, ბირთვი, ასე ვთქვათ. თუ გადავხედავთ ასეთი აღჭურვილობის დიაგრამებს, ირკვევა, რომ ყველა სხვა კომპონენტი და მოწყობილობა შექმნილია გაზის ნორმალურ მდგომარეობაში მოყვანაზე (გაწმენდა, გაგრილება და ა.შ.).

გაზის გამოყენებისა და გამოყენების უპირატესობები

აიროვანი საწვავის შემადგენლობა საშუალებას იძლევა ეფექტურად გამოიყენოს იგი ტრადიციული ბენზინის, მაზუთის და ალტერნატივის სახით.დიზელი. ნავთობის მარაგი ამოწურულია. ექსპერტების აზრით, ის რამდენიმე ათწლეულს გაგრძელდება. გაზის მარაგი გაცილებით მეტია. ამგვარად, გაზის აღჭურვილობის აქტიური დანერგვა და გამოყენება ეროვნული ეკონომიკის ყველა სექტორში, თუ არა, გადაჭრის, მაშინ მაინც გადადებს ნახშირწყალბადის ნედლეულის დეფიციტის მწვავე პრობლემას..

მეორე და ძალიან მნიშვნელოვანი უპირატესობა არის გაზის წვის პროდუქტების შედარებითი სისუფთავე ბენზინის ძრავის გამონაბოლქვებთან შედარებით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, აირისებრ საწვავზე მომუშავე მანქანები და მექანიზმები უფრო ეკოლოგიურად სუფთაა და ასე არ აბინძურებს გარემოს. მეტროპოლიტებში და დიდ ქალაქებში ეს პრობლემა განსაკუთრებით მწვავეა. ამიტომ, ხელისუფლება ცდილობს ურბანული საზოგადოებრივი ტრანსპორტის მთელი პარკი ახალ გარემოსდაცვით სტანდარტებს გადასცეს.

მესამე უპირატესობა არის ძრავის პირად საჭიროებებზე და პრეფერენციებზე მორგების შესაძლებლობა ნარევის შემადგენლობის რეგულირებით. მომავალში ეს საშუალებას მოგცემთ არ გადაიხადოთ ზედმეტი ფული.

მეოთხე სარგებელი არის ძრავის სასარგებლო ვადის გაზრდა და ძრავის ზეთის სრულ შეცვლას შორის დროის გაზრდა. გაზი ხომ, ნავთობპროდუქტებისგან განსხვავებით, არ აშორებს ზეთს (ზეთს) მექანიზმის (ძრავის) წებოვანი ნაწილების ზედაპირებიდან.

მეხუთე - აირის ნარევს აქვს ბევრად უფრო დიდი დეტონაციის უნარი ტრადიციულ საწვავთან შედარებით. ეს საშუალებას გაძლევთ მნიშვნელოვნად გაზარდოთ ავტომობილის ძრავის სიმძლავრე.

მეექვსე - მყარი და თხევადი საწვავისგან განსხვავებით, აირისებრი საწვავი არ საჭიროებს გაცხელებას ინექციამდე. პოზიტიურიაგავლენას ახდენს როგორც მთელი სისტემის საიმედოობაზე, ასევე ყველა შესრულების ინდიკატორზე გამონაკლისის გარეშე.

მეშვიდე უპირატესობა: გაზის შეფრქვევით ცილინდრებში უფრო ერთგვაროვანი ხდება. ამრიგად, მატულობს სვლის სიგლუვე და მამოძრავებელი მექანიზმების მუშაობა, მცირდება მაღალი დატვირთვის ნაწილების ცვეთა.

სამწუხაროდ, ყოველთვის არ არის მიღწეული ყველა აღწერილი სარგებელი. ყველაზე ხშირად, ავტომობილის მფლობელები ბენზინის ძრავებს გაზზე გადააქვთ, რათა დაზოგონ ფული საწვავის ხარჯების სხვაობაზე. თუმცა, ძრავა გათვლილი იყო ბენზინზე ან დიზელზე. აქედან გამომდინარეობს ყველა ნაწილის არც თუ ისე კარგად კოორდინირებული მუშაობა. ინჟინრებმა გამოთვალეს, რომ როდესაც მანქანა ბენზინიდან გაზზე გადადის, ძრავა სიმძლავრის დაახლოებით 20 პროცენტს კარგავს. ზარალის კომპენსაციის მიზნით, ბევრი მფლობელი ზრდის წვის კამერის სივრცის შეკუმშვის კოეფიციენტს. ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს ძრავის სიცოცხლეს. კიდევ ერთი ღონისძიება არის ტურბო დატენვის სისტემის დაყენება. მაგრამ ამ ღონისძიებას მოუწევს ბევრი ფულის ინვესტიცია. ძრავის ან საქვაბე სახლის მუშაობა თხევად და აირისებრ საწვავზე აჩვენებს სრულიად განსხვავებულ შესრულების მაჩვენებლებს. უფრო მეტიც, უპირატესობა შორს არის მყარი საწვავის მხარეს ყოფნასგან.