Прочие виды альтернативных топлив

 

В качестве местных видов топлива разработаны газоконденсатные топлива, предназначенные для использования в дизельных двигателях в районах газоконденсатных месторождений. К применению допущены три марки газоконденсатного топлива: газоконденсатное широкофракционное зимнее (ГШЗ по ТУ 51.28-86), газоконденсатное широкофракционное летнее (ГШЛ по ТУ 51.125-86) и газоконденсатное широкофракционное арктическое (ГША по ТУ 51.03.16-89). Топливо ГШЗ предназначено для эксплуатации дизелей при температуре –30 °С и выше в умеренной и температуре –35 °С и выше в холодной климатической зоне. ГШЛ предназначено для эксплуатации дизелей при температуре воздуха выше –5 °С, а ГША – при температуре от –50 °С и выше в холодной климатической зоне.

Их получают прямой перегонкой газовых конденсатов, а также путем смешения дизельных фракций газового конденсата с товарными дизельными топливами.

Особенностью топлив ГШЗ и ГШЛ являются более низкие значения ЦЧ (на 3...5 ед.), температуры t ₅₀ (на 20 °С), вязкости и температуры вспышки (таблица 14). У обоих топлив нормируется температура t ₁₀, при этом у топлива ГШЛ дополнительно лимитируется начало кипения [1, 2, 15].

Во многих странах находят применение спиртовые топлива: метанол и этанол. Как и большинство альтернативных топлив ненефтяного происхождения, спирты в значительной степени отличаются от традиционных автобензинов по физико-химическим показателям и моторным качествам. Теплота сгорания метанола примерно наполовину ниже, чем у бензинов. Поэтому для сохранения энерговооруженности автомобиля требуется увеличение объёма и расхода топлива в 1,5÷2 раза, что и является основным недостатком метанола. В то же время теплота сгорания бензино- и метаноловоздушных смесей близка.

Важным преимуществом метанола является его высокая детонационная стойкость. Это позволяет увеличить степень сжатия двигателя до 12÷14 ед. и тем самым, благодаря улучшению его топливной экономичности, частично компенсировать повышенные расходы метанола.

Высокая детонационная стойкость метанола в сочетании с возможностью его производства из не нефтяного сырья позволяет рассматривать этот продукт в качестве перспективного высокооктанового компонента автобензинов, получивших название метанольных. Оптимальными являются добавки 5÷20 % метанола, при которых бензоспиртовая смесь характеризуется удовлетворительными эксплуатационными показателями и дает ощутимый эффект в плане экономии нефтяного компонента топлива. Топливо, содержащее максимум 3 % по объему метанола, является стандартным для тех регионов, где его применение экономически целесообразно (Бразилия, южные штаты США).

Таблица 14

Показатели качества газоконденсатных топлив

Показатель	Норма для топлива марки
ГШЗ	ГШЛ	ГША
Цетановое число, не менее
Фракционный состав, °С: начало разгонки при температуре не ниже 10 % перегоняется при температуре не ниже 50 % перегоняется при температуре не выше 96 % перегоняется при температуре не выше	-		-
Кинематическая вязкость при 20°С, мм^2/с, не менее	1,45	2,0	1,45
Температура застывания, °С, не выше, для климатической зоны: умеренной холодной	–35	–15 -	-
Температура помутнения, °С, не выше, для климатической зоны: умеренной холодной	–25	–5 -	- -
Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С, не выше
Примечание – По остальным показателям качество топлив соответствует требованиям ГОСТ 305-82.

 

В настоящее время в США и ряде других стран развернуто производство и потребление топлив, имеющих более высокую концентрацию как метанола, так и этанола. В частности, это такие марки топлив, как М 85 (смесь из 85 % метанола и 15 % бензина) и Е 85 (смесь из 85 % этанола и 15 % бензина) [1].

Основной проблемой при эксплуатации двигателя на метаноле (М 85) является токсичность топлива. Кроме того, оно оказывает корродирующее воздействие на некоторые металлы, прорезиненные детали, прокладки, мембраны. Неяркое пламя затрудняет визуальное обнаружение горения этого топлива при дневном свете.

Этанол (Е 85) также оказывает корродирующее воздействие на некоторые металлы, прокладки и мембраны. Он является менее летучим, чем обычный бензин.

Одной из наиболее эффективных добавок к современным автобензинам является метилтретичнобутиловый эфир (МТБЭ). Этот продукт относится к простым эфирам и представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом. Температура вспышки МТБЭ 27 °С, пределы взрываемости паров 1,43÷8,9 % по объему.

Разработанные бензины А-76 и АИ-93 с добавками соответственно 8,0 и 11 % МТБЭ удовлетворяют требованиям ГОСТ 2084-77 по всем показателям. При этом обеспечивается некоторое улучшение экономичности двигателя и снижение выбросов окиси углерода. Кроме того, неэтилированный бензин АИ-93 с добавкой 8–16 % МТБЭ во всем диапазоне скоростей движения автомобилей ВАЗ превосходит по антидетонационным качествам товарный неэтилированный бензин. Главным претендентом на звание «топлива будущего» является водород, запасы которого в природе практически неограничены, а процесс сгорания в двигателе характеризуется высоким энергетическим и экологическим совершенством.

Водород имеет наиболее высокую массовую теплоту сгорания среди химических топлив: по этому показателю он превосходит нефтяные топлива примерно в 2,5÷3 раза, а спирты – в 5÷6 раз. Однако теплота сгорания водородо-воздушных смесей на 15÷20 % ниже по отношению к бензинам и спиртам, в связи с чем мощность двигателя при переводе на водород снижается. Кроме того, из-за очень низкой плотности водорода система его хранения на автомобиле становится чрезмерно громоздкой и тяжелой. При сгорании водород окисляется с образованием воды, т. е. отсутствует выделение углекислого газа.

Поэтому предлагается использовать водород как добавку к бензино-воздушной смеси, причем при городском режиме работы автомобиля он является основным моторным топливом, а бензин используется как добавка для стабилизации горения. При эксплуатации автомобиля на трассе двигатель должен работать на бензине с минимальной добавкой водорода.

В настоящее время разработаны следующие способы хранения водорода на автомобиле:

- хранение водорода в газообразной форме в баках, рассчитанных на большое давление. В этом случае он хранится под давлением 30 МПа. Это приводит к увеличению массы водорода и необходимости соблюдения мер безопасности, так как он может проникать через мельчайшие неплотности топливной аппаратуры и при соотношении водорода с кислородом 2:1 образуется взрывоопасная смесь;

- хранение водорода в сжиженном виде (криогенный бак). Это лучший вариант в отношении снижения массы топлива и повышения плотности энергии (в настоящее время запас хода автомобиля на одну заправку бака составляет около 300 км). Очень низкая температура хранения (-253 °С) требует высокой степени теплоизоляции бака. Остаточная теплота заставляет водород выходить наружу через предохранительный клапан, что приводит к его ежедневным потерям (около 2 %) при неработающем двигателе. Во время работы двигателя электрический испаритель поддерживает в баке требуемое давление;

- металлогидридное хранение. Некоторые металлы и их сплавы способны разместить между своими атомами атомы водорода и такие соединения называют гидридами (используется титан, который поглощает и выделяет водород). Этот процесс является экзотермическим, т. е. теплота выделяется при заправке бака топливом;

- метилциклогексаноловое хранение. В данном случае на автомобиле происходит испарение метилового спирта и в присутствии катализатора при температуре 500 °С происходит реакция с водяным паром, в результате которой выделяется водород и двуокись углерода (рециркулирующий толуол).

Наибольших успехов в области применения водорода в качестве топлива достигли такие фирмы, как «Toyota», «Mercedes-Benz», «BMW» и ряд американских фирм [1,2].

 

V. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПЕРЕВОЗКЕ, ХРАНЕНИИ И

ИСПОЛЬЗОВАНИИ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ

Требования безопасности при применении автомобильных топлив

 

Перевозить и хранить автомобильное топливо (обычный и этилированный бензин, дизельное топливо) можно только в исправных резервуарах, цистернах или металлических бочках с плотно закрывающимися металлическими крышками или пробками на бензостойких прокладках.

Если бензин этилированный, то при этом на таре должна быть несмываемая надпись крупным шрифтом: «Этилированный бензин».

Заполнять резервуары автомобильным топливом необходимо не более чем на 90 % их вместимости.

Исправность тары, заполненной автомобильным топливом, следует проверять ежедневно. Причины, вызывающие подтекание и «потение» следует немедленно устранять. Если это невозможно, этилированный бензин необходимо перелить в исправную тару, соблюдая все меры предосторожности, чтобы бензин не разлился, не попал на тело или одежду рабочего и т. д.

Этилированный бензин предназначен только в качестве топлива для двигателей.

В организациях, применяющих этилированный бензин, должен быть регламентирован порядок его перевозки, хранения, отпуска и расходования, исключающий возможность использования его не по назначению.

Организации, применяющие этилированный и обычный бензин, должны иметь отдельные емкости для хранения, отдельные топливопроводы и бензоколонки, а также тару для перевозки.

Не допускается:

- использовать этилированный бензин в двигателях, работающих внутри помещений (внутрицеховой транспорт, стационарные двигатели и т. д.);

- применять этилированный бензин для испытания двигателей на испытательных станциях организации без оборудования их дополнительной надежно действующей вентиляцией;

- применять этилированный бензин для работы паяльных ламп, бензорезов, примусов, очистки одежды, промывки деталей и т. д.;

- обезвреживать места, залитые этилированным бензином, сухой хлорной известью;

- хранить этилированный бензин вне специально оборудованных складов, хранилищ и т. д.

В местах хранения, погрузки, выгрузки этилированного бензина и работы с ним должны находиться в достаточном количестве средства для обезвреживания пролитого бензина и очистки загрязненных им автомобилей, оборудования, площадок, полов (керосин, раствор хлорной извести или дихлорамина, опилки, ветошь и т. п.).

При разливе этилированного бензина и попадании его на автомобили, оборудование, площадки, пол залитые места следует немедленно очищать или обезвреживать. Для этого необходимо засыпать песком или опилками загрязненные пол или площадки, а металлические поверхности протереть ветошью, затем дегазировать дихлорамином (1,5 % раствор в неэтилированном бензине) или хлорной известью (употребляемой в виде кашицы в пропорции одна часть хлорной извести на три-пять частей воды или хлорной воды), керосином, если загрязнена металлическая поверхность.

Дегазирующие вещества наносятся на загрязненные места и через 15÷20 минут смываются водой. При обработке деревянных полов такая операция производится два раза.

Загрязненные этилированным бензином обтирочные материалы, опилки и тому подобное собирают в металлическую тару с плотными крышками, а затем сжигают с принятием мер предосторожности (для предупреждения вдыхания паров бензина) и противопожарных мер. Место и время сжигания утверждается приказом по организации.

При работе на линии обтирочные материалы, загрязненные этилированным бензином, необходимо сжигать за бровкой дороги, в стороне от автомобиля, приняв меры для предупреждения распространения огня. При этом водитель не должен уезжать, пока сжигаемые материалы не сгорят, и не погаснет огонь.

Не допускается:

- перевозить этилированный бензин в кузовах легковых автомобилей, автобусов, в кабинах автомобилей всех типов, а также на грузовых автомобилях, прицепах и полуприцепах вместе с людьми и животными, лицо, сопровождающее грузовой автомобиль с этилированным бензином, должно находиться в кабине;

- транспортировать этилированный бензин совместно с пищевыми продуктами и промышленными товарами;

- применять цистерну и тару из-под этилированного бензина после любой очистки для перевозки и хранения пищевых продуктов.

Использовать цистерну и тару после перевозки этилированного бензина для перевозки непищевых грузов разрешается только после удаления остатков этилированного бензина и обезвреживания.

Для обезвреживания тары из-под этилированного бензина необходимо освободить ее от остатков бензина и грязи, затем промыть керосином, а снаружи протереть ветошью, смоченной керосином.

Операции по переливу, приему и отпуску автомобильного топлива должны быть механизированы. Применяемые при этом насосы, бензоколонки, шланги и другие приспособления должны быть исправными и герметичными, не допускающими подтекание.

Не допускается при продувке системы питания или переливании автомобильного топлива засасывать его ртом.

При ремонте топливозаправочных колонок, насосов и другой заправочной аппаратуры из-под этилированного бензина без демонтажа необходимо максимально защитить работающих от вдыхания паров бензина (работать следует на открытом воздухе с наветренной стороны или в хорошо вентилируемом помещении). По окончании работы необходимо вымыть руки керосином, а затем теплой водой с мылом.

Разборку и ремонт двигателей или системы питания автомобилей, работающих на этилированном бензине, разрешается проводить только после нейтрализации отложений тетраэтилсвинца керосином или другими нейтрализующими жидкостями.

В конце работы необходимо обезвредить инструмент, оборудование и рабочее место тщательной очисткой и обтиркой ветошью, смоченной керосином.

Заправку автомобилей этилированным бензином следует производить из бензоколонки со шлангом, снабженным раздаточным пистолетом. Не допускается заправлять автомобили этилированным бензином при помощи ведер, леек и тому подобного, а также отпускать этилированный бензин в тару (канистры). Заправщик и водитель должны находиться при заправке с наветренной стороны автомобиля.

Линейки для замера остатка бензина в топливных баках должны храниться в емкости с керосином.

Места постоянной заправки оборудуют площадками из бензостойких материалов, имеющих ровную, удобную для очистки поверхность; на площадках должны быть устроены сборные колодцы с бензоуловителями и маслоуловителями и приемные колодцы с гидрозатворами.

Не допускается производить сброс загрязненных этилированным бензином сточных вод в фекальную канализацию. В промышленную канализацию эти воды допускается сбрасывать при условии их обезвреживания, способы которого должны быть согласованы с центрами гигиены и эпидемиологии.

При появлении во время движения запаха автомобильного топлива водитель должен немедленно остановить автомобиль, выявить причину появления запаха и устранить ее.

Работники, соприкасающиеся с этилированным бензином, должны быть обеспечены на время работы специальной одеждой и другими средствами индивидуальной защиты в соответствии с установленными нормами.

Не допускается приступать к работе без средств индивидуальной защиты. На участках и в цехах, где ведутся работы с деталями, загрязненными этилированным бензином, должны устанавливаться бачки с керосином.

На рабочих местах, в цехах и участках (бензоколонки, карбюраторный участок, цех двигателей и тому подобное), где используется этилированный бензин, должны быть дополнительно вывешены инструкции по мерам личной безопасности при работе с этилированным бензином и предупредительные надписи.

Данные меры безопасности вызваны тем, что бензин токсичен и способен проникать в организм человека через органы дыхания, кожу и пищеварительный тракт. Его концентрация в воздухе не должна превышать 0,3 мг/л. Непродолжительное вдыхание воздуха, содержащего 5–10 мг/л бензина, приводит к легкому отравлению организма, характерными признаками которого являются головная боль, неприятные ощущения в горле, кашель, раздражение слизистой оболочки носа и глазах, неустойчивость походки, головокружение, возбуждение. Вдыхание воздуха с концентрацией паров бензина 35–40 мг/л опасно для здоровья человека уже в течение 5–10 мин. При более высоких концентрациях происходит тяжелое отравление с быстрой потерей сознания и судорогами. Попадание бензина внутрь организма человека может привести к заболеванию легких – пневмонии.

Признаки легкого отравления проходят через некоторое время после удаления пострадавшего из зоны поражения на чистый воздух (при появлении возбуждения дать валериановые капли). Тяжелое отравление, вызвавшее быструю потерю сознания, может закончиться смертью (если дыхание резко ослаблено или наступило обморочное состояние, то пострадавшему дают нюхать нашатырный спирт и вдыхать чистый кислород. В более тяжелых случаях, когда дыхание прекратилось, делают искусственное дыхание до полного его восстановления и направляют пострадавшего в больницу).

Попадание бензина на кожу вызывает ее обезжиривание, растрескивание и гнойные поражения. Длительный или частый контакт кожи с бензином может вызывать появление экземы и других кожных заболеваний.

Слабое отравление этилированным бензином сопровождается головными болями, потерей аппетита, быстрой утомляемостью, притуплением памяти, бессонницей. Тяжелые отравления протекают довольно бурно, а именно: пострадавший сильно возбуждается, появляются зрительные и слуховые галлюцинации, которые могут закончиться параличом или смертью. Кроме того, опасно попадание этилированного бензина на одежду, так как сам бензин испарится, а этиловая жидкость остается на одежде и поражает человека через кожу.

Дизельное топливо токсичнее, чем бензин. Однако, обладая более низкой испаряемостью, оно оказывает на организм человека меньшее отравляющее действие. Наблюдается сильное раздражающее действие топлива на слизистую оболочку глаз в мелкораспыленном состоянии. Предельно допустимая концентрация дизельных топлив в воздухе 0,3 мг/л.

Длительный и систематический контакт кожи с дизельным топливом вызывает различные кожные заболевания, резкие боли и отеки. Особенно сильное раздражение вызывает сернистое дизельное топливо (поражение кожи может привести к омертвлению ткани).

Требования безопасности при эксплуатации газобаллонных автомобилей

 

Ежедневно при выпуске на линию и приемке с линии автомобили должны подвергаться дополнительному осмотру с целью проверки герметичности и исправности газовой аппаратуры. Герметичность всех соединений, газопроводов, клапанов газового редуктора проверяется с помощью специальных приборов, на слух или мыльной эмульсией.

Обнаруженные неисправности газовой аппаратуры (негерметичность) устраняются только в цехах по ремонту и регулировке газовой аппаратуры или в специализированной мастерской.

Не допускается запускать двигатель и эксплуатировать автомобили с неисправной газовой аппаратурой и нарушенной герметичностью.

В случае неисправности газовой системы необходимо немедленно закрыть расходные вентили, выработать газ из системы, затем закрыть магистральный вентиль.

После ночной или длительной стоянки необходимо открыть капот и в течение некоторого времени держать его открытым, после чего проверить исправность газовой аппаратуры, трубопроводов и соединений и только затем можно включить зажигание, осветительные приборы и осуществлять пуск двигателя.

Не допускается запускать двигатель:

- при утечке газа из газовой аппаратуры и арматуры;

- при давлении газа в баллонах менее 0,5 МПа (5 кгс/см²) для СПГ.

При обнаружении утечки газа из арматуры баллона необходимо выпустить или слить газ из баллона. Выпуск сжатого газа или слив сжиженного газа в условиях организации должен производиться на специально оборудованных постах, которые должны располагаться на расстоянии не менее 15 м от площадок для стоянки автомобилей; не менее 9 м от зданий и сооружений, а до подземных и топливных раздаточных колонок – не менее 6 м.

При обнаружении в пути утечки газа необходимо немедленно остановиться, остановить двигатель, закрыть все вентили и принять меры к устранению неисправности, если это возможно, или сообщить в организацию.

Не допускается работа двигателя на смеси двух топлив (бензина и газа).

После постановки автомобиля на ночную или длительную стоянку необходимо закрыть расходные вентили (для сжатого газа) или магистральный вентиль (для сжиженного газа), выработать весь газ из системы питания, после чего выключить зажигание и отключить «массу».

При остановке двигателя на короткое время (не более 10 минут) магистральный вентиль разрешается оставлять открытым.

Магистральный и расходный вентили следует открывать медленно во избежание гидравлического удара.

При выпуске СПГ или сливе СНГ не допускается:

- находиться на посту выпуска и слива посторонним лицам;

- курить и пользоваться открытым огнем;

- производить работы, не имеющие отношения к выпуску или сливу газа.

Не допускается:

- выпускать СПГ или сливать СНГ при работающем двигателе или включенном зажигании;

- оставлять в промежуточном положении расходные вентили, они должны быть полностью открыты или закрыты;

- применять дополнительные рычаги для закрытия или открытия расходных, магистральных и наполнительного вентилей;

- ударять по газовой арматуре, находящейся под давлением;

- останавливать газобаллонный автомобиль ближе 5 м от места работы с открытым огнем, а также пользоваться открытым огнем ближе 5 м от автомобиля;

- проверять герметичность соединений газопроводов, газовой аппаратуры и арматуры огнем;

- эксплуатировать автомобили со снятыми фильтрующими элементами.

Перед заправкой автомобиля газовым топливом необходимо остановить двигатель, выключить зажигание, закрыть магистральный вентиль; расходные вентили при этом должны быть открыты.

При заправке газовым топливом не допускается:

- стоять около газонаполнительного шланга и баллонов;

- подтягивать гайки соединений топливной системы и стучать металлическими предметами;

- работать без рукавиц;

- заправлять баллоны в случае обнаружения разгерметизации системы питания;

- заправлять баллоны, срок освидетельствования которых истек.

После наполнения баллонов газом необходимо сначала закрыть вентиль на заправочной колонке, а затем – наполнительный вентиль на автомобиле.

Отсоединить газонаполнительный шланг можно только после того, как оба вентиля закрыты.

Если во время заправки газонаполнительный шланг случайно разгерметизируется, необходимо немедленно закрыть выходной вентиль на газонаполнительной колонке, а затем – наполнительный вентиль на автомобиле [1, 2].

VI. СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

Автомобиль – неотъемлемый атрибут нашей жизни, который независимо от назначения является потребителем смазочных материалов (моторных и трансмиссионных масел, пластичных смазок) и технических жидкостей (охлаждающих, тормозных, гидравлических и пусковых).

В настоящее время значительно ужесточились требования, предъявляемые к данным материалам, особенно с экологической точки зрения. Это вызвано повсеместным использованием иностранных автомобилей (в т. ч. подержанных), увеличением мощности двигателя и скорости движения автомобиля и др. Как результат – имеет место производство и использование широкого ассортимента смазочных материалов и технических жидкостей. Например, моторных масел насчитывается более 100 наименований. Однако имеющаяся информация в большинстве случаев носит в основном рекламный характер, и пользователю бывает довольно трудно разобраться в обилии представленных материалов. Особенно выбор усугубляется, если недостаточны или отсутствуют профессиональные знания и навыки, а также существуют трудности с пониманием иностранного языка и специфичной системы маркировки материала.

С учетом вышеизложенного знание состава смазочных материалов и технических жидкостей, их свойств, областей применения, эксплуатационных характеристик, токсилогических особенностей необходимо тем специалистам, которые занимаются эксплуатацией автомобильной техники, транспортированием, хранением и реализацией данных материалов.