Bahan bakar gas: deskripsi, karakteristik, metode produksi, aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-02 13:57

Bahan bakar gas telah dikenal sejak pertengahan abad ke-19. Saat itulah insinyur terkenal Lenoir membangun mesin pembakaran internal gas pertamanya. Peralatan ini primitif dan bekerja tanpa pra-kompresi ruang bakar. Mesin modern tidak cocok untuk itu. Saat ini, penggunaan bahan bakar gas tidak terbatas pada mobil. Jenis bahan bakar yang ramah lingkungan, murah dan terjangkau ini semakin aktif menaklukan ceruk-ceruk baru dan aktif digunakan di semua sektor perekonomian nasional. Artikel ini memberikan deskripsi, karakteristik bahan bakar. Secara umum, ini menggambarkan bagaimana mereka diproduksi dan digunakan.

Informasi umum

Bahan bakar gas adalah zat yang sangat mudah terbakar. Properti yang berkualitas dan bermanfaat ini digunakan dalam berbagai cabang ilmu pengetahuan danteknologi. Misalnya, populasi dan industri semakin banyak menggunakan boiler bahan bakar gas. Dalam bahan bakar ini, oksida (dioksida) karbon, uap karbon dioksida, serta unsur-unsur seperti nitrogen, hidrogen, oksigen, dan pengotor lainnya dapat hadir dalam berbagai jumlah. Perangkat modern yang beroperasi dengan bahan bakar gas sangat sensitif terhadap komposisi kimia dari gas yang bekerja. Jika tidak memenuhi standar yang direkomendasikan oleh pabrikan, maka kemungkinan besar peralatan akan gagal dan perbaikan yang mahal akan diperlukan.

Semua zat yang membentuk gas dapat dibagi menjadi mudah terbakar dan tidak mudah terbakar. Yang pertama, selain metana, adalah etana, propana, dan butana. Mudah meledak dan, karenanya, mudah terbakar adalah karbon monoksida dan hidrogen. Hidrogen sangat berbahaya. Karena alasan inilah tidak disarankan untuk menyimpannya di dalam tabung gas. Solusi terbaik adalah membeli generator hidrogen. Perangkat ini mengekstrak hidrogen dari air suling sesuai kebutuhan. Dengan demikian, ancaman ledakan sejumlah besar gas dihilangkan.

Negara adalah monopoli dalam perdagangan grosir bahan bakar cair dan gas. Hal ini menunjukkan pentingnya strategis bahan baku jenis ini.

Klasifikasi bahan bakar berdasarkan asal

Seperti cairan, bahan bakar gas dapat ditambang sebagai mineral, atau dapat diproduksi dalam kondisi buatan. Dalam kasus pertama, bahan bakar seperti itu disebut alami, dan yang kedua -buatan.

Spesialis telah mencatat perbedaan komposisi bahan bakar cair dan gas yang diekstraksi dari berbagai daerah. Karena perbedaan komposisi kimia, ada juga sedikit perbedaan dalam jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran. Bahan bakar gas alam hampir seluruhnya (95-99%, tergantung di lapangan) terdiri dari apa yang disebut metana (rumus kimia - CH_{4). Bahan bakar ini disebut gas alam. Dan inilah sumber energi termurah saat ini. Untuk itulah sumber energi jenis ini aktif digunakan di semua sektor perekonomian nasional. Namun, semua kelebihannya dibayangi oleh rendahnya tingkat keamanan perangkat yang beroperasi dengan bahan bakar gas. Berita yang meresahkan sering muncul di media tentang kecelakaan dan korban manusia akibat pelanggaran aturan pengoperasian instalasi gas.}

Bahan bakar gas buatan mencakup zat yang diperoleh dari pengolahan bahan bakar padat atau cair. Jenisnya yang paling umum dan populer adalah gas perengkah kokas. Penerangan, air dan bahan bakar campuran juga dapat dimasukkan dalam kelompok ini. Tergantung pada komposisi kimia dari gas tertentu, tingkat panas yang dilepaskan selama pembakaran bervariasi pada rentang yang luas. Zat semacam itu sangat eksplosif. Untuk alasan ini, mereka direkomendasikan untuk dicampur dengan gas alam sebelum pembakaran. Tindakan ini meningkatkan keamanan pengoperasian perangkat yang beroperasi pada bahan bakar gas dengan urutan besarnya. Manipulasi ini dilakukan di pangkalan yang dilengkapi secara khusus. Lalu sepertigas dipasok ke pengguna akhir dalam silinder atau sebaliknya. Tetapi terlepas dari kenyataan bahwa campuran seperti itu kurang berbahaya, itu masih perlu ditangani dengan sangat hati-hati, sesuai dengan semua aturan dan peraturan untuk bekerja dengan bejana tekan dan peraturan keselamatan. Dan ini bukan satu-satunya bahaya. Zat ini beracun dan jika terhirup dapat menyebabkan akibat yang serius dan bahkan kematian.

Klasifikasi bahan bakar berdasarkan tujuan

Bahan bakar dalam bentuk gas digunakan baik dalam instalasi termal maupun dalam mesin pembakaran dalam. Dengan demikian, atas dasar ini, dapat dibagi menjadi bahan bakar motor dan bahan bakar boiler-furnace.

Gas alam secara tradisional digunakan sebagai bahan bakar boiler dan tungku. Dalam kasus yang jarang terjadi, bahan bakar buatan digunakan. Jenis bahan bakar yang sama, dengan hanya beberapa aditif, juga digunakan untuk mengisi bahan bakar mobil.

Deskripsi gas alam

Sulit untuk melebih-lebihkan pentingnya mineral ini bagi perekonomian negara kita dan pembangunan ekonomi dunia secara keseluruhan. Banyak mobil, boiler bahan bakar gas, pembangkit listrik dan gabungan panas dan pembangkit listrik menggunakannya. Berdasarkan proyeksi harga untuk bahan bakar biru (seperti yang kadang-kadang disebut gas alam), anggaran negara disusun.

Lebih dari 90% gas ini terdiri dari molekul metana (CH_{4). Selain metana, gas alam juga mengandung butana dengan propana, nitrogen, karbon dioksida, uap air dan kotoran lainnya (dianggap berbahaya). PADADalam jumlah kecil, gas alam juga mengandung gas inert (helium dan lain-lain). Diyakini bahwa yang terakhir memiliki efek menguntungkan pada mesin, perangkat, dan mekanisme yang beroperasi pada gas, dan juga meningkatkan fisika proses pembakaran bahan bakar. Kesesuaian bahan bakar untuk digunakan, kualitasnya dinilai dari persentase komponen hidrokarbon.}

Gas alam tidak hanya bahan bakar yang berharga, tetapi juga bahan baku untuk sejumlah industri. Jadi, dari metana yang dikandungnya, pabrik kimia besar menghasilkan hidrogen. Agar reaksi ini berlangsung, ia harus dioksidasi. Selain hidrogen, asetilena dihasilkan darinya. Berdasarkan zat-zat ini, semua jenis aldehida, metil alkohol (zat yang sangat beracun dan berbahaya), amonia, aseton, asam asetat, dan sebagainya diproduksi. Namun, faktanya tetap bahwa area utama penerapan gas alam adalah pembakaran bahan bakar gas untuk berbagai mekanisme penggerak (mesin mobil) dan perangkat boiler.

Sifat dasar gas

Semua gas (bukan hanya bahan bakar) disatukan oleh indeks kepadatan yang relatif kecil. Untuk gas alam yang dipertimbangkan dan analog buatannya, nilainya disimpan di wilayah 0,8 kilogram per meter kubik. Kepadatan bahan bakar gas cair sedikit lebih tinggi dan sekitar 2,3 kilogram per meter kubik.

Gas sebagian besar adalah zat beracun. Toksisitas meningkat dengan meningkatnya kandungan karbon oksida dansenyawa belerang dengan hidrogen dalam gas. Dengan kandungan satu atau lebih persen dari gas berbahaya yang dijelaskan di atmosfer, seseorang akan menghirup dosis mematikan zat beracun dalam tiga menit.

Gas yang dimaksud bersifat eksplosif. Selain itu, dengan peningkatan persentase karbon monoksida dan hidrogen, risiko ledakan meningkat. Fitur yang menarik: ketika kandungan zat ini lebih dari 74%, kemungkinan ledakan gas hampir nol.

Karakteristik bahan bakar utama

Dalam analisis komparatif dari jenis bahan bakar tertentu, para ahli beroperasi dengan konsep berikut: kelembaban bahan bakar, kandungan belerang, abu (residu), nilai kalor dan keluaran panas.

Kapasitas pemanasan mengacu pada suhu yang cukup untuk proses pembakaran dengan kandungan oksigen minimum. Pada saat yang sama, baik udara maupun campuran yang mudah terbakar juga tidak dipanaskan.

Residu padat dari medan pembakaran disebut abu. Dia tidak bisa lagi terbakar. Terak adalah abu yang sama, hanya setelah meleleh. Pembentukan zat ini berdampak buruk pada pengoperasian seluruh sistem, menyumbat peralatan bahan bakar. Oleh karena itu, indikator ini penting untuk diperhitungkan selama pekerjaan desain.

Indikator penting adalah kelembapan. Ini berdampak negatif pada karakteristik bahan bakar. Kehadirannya menyebabkan peningkatan volume gas buang, penurunan efisiensi instalasi.

Produk pembakaran belerang dan senyawanya menyebabkan dan mengaktifkan proses korosi pada permukaanbagian baja mesin dan sistem pembuangan. Selain itu, mereka memiliki dampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan manusia. Oleh karena itu, indikator ini juga sangat penting untuk diperhatikan.

Nilai kalor adalah karakteristik yang sangat penting. Ini diperhitungkan dalam perhitungan dan desain peralatan dan memungkinkan Anda untuk menentukan konsumsi bahan bakar. Nilai ini ditentukan secara eksperimental. Untuk tujuan ini, kalorimeter khusus digunakan. Jumlah (massa) bahan bakar yang diketahui dibakar dan perubahan suhu air kalorimeter dicatat. Maka cukup dengan mengganti informasi yang diperoleh ke dalam rumus dan menghitung panas pembakaran.

Gas terkait

Jika gas alam diekstraksi dari lubang bor, gas ikutan adalah produk sampingan dari produksi minyak. Kandungan metana dalam gas tersebut agak kurang dari gas alam tradisional. Namun, pembakaran bahan bakar gas menghasilkan panas yang sebanding.

Gas produk sampingan (terkait) juga diproduksi oleh pabrik metalurgi. Di perusahaan-perusahaan ini, bahan bakar dikeluarkan dalam tungku. Ini adalah apa yang disebut oven kokas dan gas blast-furnace. Sebagai aturan, gas-gas ini dibakar di lokasi (diumpankan ke tungku atau stasiun boiler). Produk sampingan serupa diproduksi di tambang dalam, yang sering menyebabkan bencana.

Produksi gas dengan distilasi kering

Gas buatan diperoleh dengan pemrosesan tambahan bahan bakar padat (cair). Dengan cara ini, apa yang disebut gas produser dan gas distilasi kering dapat diperoleh.

Saat keringbahan bakar distilasi terurai di bawah pengaruh suhu tinggi. Dalam hal ini, perlu untuk mengecualikan akses zat pengoksidasi (udara). Setelah serangkaian langkah, bahan bakar asli terurai menjadi gas, senyawa tar, dan kokasnya sendiri. Komposisi yang tepat dari produk yang terbentuk tergantung pada komposisi awal bahan bakar dan kondisi proses (terutama pada suhu).

Proses distilasi yang berlangsung pada suhu tinggi (antara 1000 - 1100 derajat Celcius), disebut kokas. Produk penguraian dalam hal ini adalah gas aktual (kokas) dan kokas. Kepadatan dan panas pembakaran gas yang dihasilkan relatif rendah (masing-masing 0,5 kilogram per meter kubik dan 16.000 kilojoule per meter kubik). Satu ton batu bara selama perawatan ini diubah menjadi 350 meter kubik gas. Indikator ini dapat bervariasi dan tergantung pada kondisi proses dan komposisi kimia serta asal bahan baku (batubara).

Ada juga distilasi kering suhu rendah. Ini terdiri dalam pengolahan bahan bakar padat dengan suhu di wilayah 500 derajat Celcius. Dengan metode ini, jumlah gas minimum yang terbentuk (tidak lebih dari 30 meter kubik per ton bahan baku). Produk utama dalam hal ini adalah resin, yang selanjutnya digunakan dalam produksi oli motor dan bahan bakar.

Mendapatkan gas melalui gasifikasi bahan bakar padat

Salah satu metode umum untuk mendapatkan bahan bakar gas adalah yang disebut gasifikasi. Ini terdiri dari perawatan kimia-termal bahan bakar padat (efek gabungan dari suhu tinggidan pengobatan kimia). Atom karbon yang terkandung dalam bahan bakar padat berinteraksi dan bereaksi dengan air dan uap, membentuk gas (bahan bakar). Selama proses gasifikasi, distilasi kering juga terjadi. Generator gas adalah perangkat untuk gasifikasi bahan bakar padat (terutama batubara). Perangkat ini menghasilkan zat berikut: metana, hidrogen, dan karbon monoksida. Selain gas yang terdengar, zat yang tidak mudah terbakar juga dihasilkan (karbon dioksida, oksigen dengan nitrogen dan uap air).

Desain generator gas - sangat beragam. Skema dan daftar node tergantung terutama pada jenis bahan baku. Secara umum, itu adalah silinder dengan dinding logam. Ini memiliki bukaan untuk ventilasi (asupan udara) dan untuk keluarnya gas yang dihasilkan. Pasokan udara dipaksa, menggunakan kipas yang kuat. Desain harus menyediakan palka untuk operator. Bahan bakar dimuat melalui atap. Jadi, secara lahiriah, unit ini sangat mirip dengan "kompor perut buncit" yang terkenal. Namun, ada satu perbedaan - tidak adanya cerobong asap.

Generator gas hanyalah dasar dari seluruh instalasi, inti, bisa dibilang. Jika Anda melihat diagram peralatan tersebut, menjadi jelas bahwa semua komponen dan perangkat lain dirancang untuk membawa gas ke keadaan normal (pembersihan, pendinginan, dan sebagainya).

Keuntungan menggunakan dan menggunakan gas

Komposisi bahan bakar gas memungkinkannya digunakan secara efektif sebagai alternatif untuk bensin, bahan bakar minyak dandiesel. Cadangan minyak habis. Menurut para ahli, itu akan berlangsung selama beberapa dekade. Ada lebih banyak cadangan gas. Dengan demikian, pengenalan dan penggunaan peralatan gas secara aktif di semua sektor perekonomian nasional, jika tidak menyelesaikan, setidaknya menunda masalah akut kekurangan bahan baku hidrokarbon.

Keuntungan kedua dan sangat penting adalah kemurnian relatif produk pembakaran gas dibandingkan dengan knalpot mesin bensin. Dengan kata lain, mesin dan mekanisme yang beroperasi dengan bahan bakar gas lebih ramah lingkungan dan tidak terlalu mencemari lingkungan. Di wilayah metropolitan dan kota-kota besar, masalah ini sangat akut. Oleh karena itu, pihak berwenang berupaya untuk mengalihkan seluruh armada angkutan umum perkotaan ke standar lingkungan yang baru.

Kelebihan ketiga adalah kemampuan untuk menyesuaikan mesin dengan kebutuhan dan preferensi pribadi dengan menyesuaikan komposisi campuran. Di masa mendatang, ini akan memungkinkan Anda untuk tidak membayar lebih banyak uang.

Manfaat keempat adalah meningkatkan masa pakai mesin dan menambah waktu antara penggantian oli mesin lengkap. Bagaimanapun, gas, tidak seperti produk minyak bumi, tidak menghilangkan lemak (minyak) dari permukaan bagian mekanisme (mesin) yang bergesekan.

Kelima - campuran gas memiliki kemampuan detonasi yang jauh lebih besar dibandingkan dengan bahan bakar tradisional. Ini memungkinkan Anda untuk meningkatkan kekuatan mesin kendaraan secara signifikan.

Keenam - tidak seperti bahan bakar padat dan cair, bahan bakar gas tidak perlu dipanaskan sebelum disuntikkan. Ini positifmempengaruhi keandalan seluruh sistem dan semua indikator kinerja tanpa kecuali.

Kelebihan ketujuh: dengan penggunaan gas injeksi ke dalam silinder menjadi lebih seragam. Dengan demikian, kehalusan lintasan dan pengoperasian mekanisme penggerak meningkat, keausan suku cadang dengan beban tinggi berkurang.

Sayangnya, tidak selalu semua manfaat yang dijelaskan tercapai. Paling sering, pemilik kendaraan mengubah mesin bensin menjadi bahan bakar gas untuk menghemat uang dari perbedaan biaya bahan bakar. Namun, mesin itu dirancang untuk bensin atau solar. Oleh karena itu pekerjaan tidak terkoordinasi dengan baik dari semua bagian. Para insinyur telah menghitung bahwa ketika sebuah mobil dialihkan dari bensin ke gas, mesin kehilangan sekitar 20 persen tenaganya. Untuk mengimbangi kerugian, banyak pemilik meningkatkan rasio kompresi ruang ruang bakar. Ini sangat mengurangi umur mesin. Langkah lainnya adalah pemasangan sistem turbocharging. Tapi acara ini harus menginvestasikan banyak uang. Pengoperasian mesin atau ruang ketel pada bahan bakar cair dan gas menunjukkan indikator kinerja yang sangat berbeda. Apalagi keuntungannya jauh dari sisi bahan bakar padat.