Марки дизельных топлив и области их применения

Марки дизельного топлива по ГОСТ 305 — 82 устанавливают в зависимости от условий применения: летнее (Л) — для эксплуата­ции при температуре окружающего воздуха 0°С и выше; зимнее (3) — для эксплуатации при —20 °С и выше (с температурой за­стывания не выше —45 °С); арктическое (А) — для эксплуатации при —50 ˚С и выше (с температурой застывания —55 °С).

По содержанию серы дизельные топлива подразделяются на два вида:

с массовой долей серы не более 0,2 %;

с массовой долей серы не более 0,5 % (для топлива марки А не более 0,4 %).

В условное обозначение топлива марки Л должны входить зна­чение массовой доли серы и температура вспышки (Л-0,2-40); топлива марки 3 — массовая доля серы и температура застывания (3-0,2-35); топлива марки А — массовая доля серы.

Для применения в летний период при температуре окружа­ющего воздуха до 5 °С выпускается дизельное топливо утяжелен­ного фракционного состава (УФС). В отличие от стандартного это топливо имеет более высокую температуру конца кипения (на 20...30°С), что позволяет увеличить ресурсы дизельного топлива на 5...8% (ТУ 38.001.355-86).

Топливо расширенного фракционного состава (РФС), выкипа­ющее в пределах 60...400 ˚С, позволяет увеличить ресурсы дизель­ного топлива примерно на 30 % и имеет цетановое число около 40 (ТУ 38.401.652-87).

Начавшаяся в России дизелизация автомобильного транспорта потребовала увеличения ресурсов дизельного топлива. Основным при этом должно было стать топливо широкого фракционного со­става, выкипающее в пределах от 60 до 360 °С.

При переходе на производство единого топлива в нефтеперераба­тывающей промышленности основное место будут занимать мощные высокопроизводительные установки прямой перегонки нефти и гидроочистки от сернистых соединений.

Для улучшения экологической обстановки в России начиная с 1991 г. организовано производство летнего экологически чистого дизельного топлива (ТУ 38.101.1348 — 90). Оно отличается низким содержанием серы и предназначено для применения прежде всего в крупнонаселенных городах и курортных зонах.

Установлены две марки дизельного летнего экологически чистого топлива:

ДЛЭЧ-В — с ограничением содержания ароматических углеводородов (один вид топлива с массовой долей серы не более 0,05 %, а другой — не более 0,1 %);

ДЛЭЧ — без ограничения содержания ароматических углеводородов (один вид топлива с массовой долей серы не более 0,05 %, а другой — не более 0,1 %).

Применяются эти летние марки дизельного топлива при температуре окружающего воздуха до —5 °С.

Для использования в районах Крайнего Севера и Арктики вырабатывается арктическое экологически чистое дизельное топливо (ТУ 38.401.5845 — 92). Это уникальное дизельное топливо с температурой застывания —55 °С может быть двух видов: с содержанием серы не более 0,05 % и с содержанием серы не более 0,01 %. Для него характерно также небольшое содержание ароматических углеводородов (5... 10%).

Для обеспечения нормальных условий эксплуатации техники в зимний период при температуре до —15 °С вырабатываются зимние дизельные топлива с депрессорной присадкой ДЗп (ТУ 38.101.889— 81), которые изготавливаются на основе летних дизельных топлив с содержанием серы 0,5 или 0,2 %. Дизельное топливо ДЗп-15/25 (ТУ 38.401.5836—92) с депрессорной присадкой рекомендовано для применения при температуре наружного воздуха до —25 "С. Кроме того, для поставок на экспорт вырабатывается дизельное топливо ДЛЭ и ДЗЭ (ТУ 38.001.162—85) с содержанием серы 0,2 %.

В районах газовых месторождений Западной Сибири и Крайнего Севера допущены к применению газоконденсатные широкофракционные летнее (ГШЛ), зимнее (ГШЗ) и арктическое (ГША) дизельные топлива.

Следует отметить, что ГША и фракция газоконденсатного дизельного топлива (ФГД) очень близки по качеству к реактивному топливу Т-2.

К недостаткам конденсатов при использовании их в качестве топлива широкого фракционного состава следует отнести низкую температуру начала кипения, результатом чего является парообразование в топливной системе и ухудшение запуска горячего двигателя (табл. 3.1).

Контрольные вопросы

1. Какие показатели влияют на подачу дизельного топлива по системе питания двигателя и образование топливовоздушной смеси?

2. Чем определяется нормальная и жесткая работа дизельного двигателя?

3. Как оценивается самовоспламеняемость дизельных топлив?

4. Какие цетановые числа характерны для летних, зимних и арктических марок дизельных топлив?

5. Какие свойства дизельных топлив влияют на образование отложений в двигателе?

6. Какие методы получения дизельного топлива позволяют увеличить его ресурсы?

ГЛАВА 4

ГАЗООБРАЗНЫЕ ТОПЛИВА

Требования к качеству газообразных топлив

Основными требованиями, предъявляемыми к качеству топлив для газобаллонных автомобилей, являются следующие:

хорошая смешиваемость с воздухом для образования однород­ной горючей смеси;

высокая калорийность образуемой горючей смеси;

отсутствие детонации при сгорании в цилиндрах двигателя;

минимальное содержание смолистых веществ и механических примесей;

минимальное содержание веществ, вызывающих коррозию по­верхностей деталей, окисление и разжижение масла в картере дви­гателя;

минимальное образование токсичных и канцерогенных веществ в продуктах сгорания;

способность сохранять состав и свойства во времени и объеме;

невысокая цена производства и транспортировки.

Различают сжатые и сжиженные горючие газы.

Сжиженные газы

Основными компонентами сжиженных газов (современного топлива для двигателей) являются пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀ и их смеси. Получают эти углеводороды из газов, сопутствующих неф­ти, при бурении скважин и из газообразных фракций, образу­ющихся при различных видах переработки нефтепродуктов и ка­менного угля.

Критические температуры пропана (97 °С) и бутана (126°С) значительно выше обычных температур окружающей среды, по­этому эти углеводороды при небольшом давлении (без охлажде­ния) переходят в жидкое состояние. При 20 ˚С пропан сжижается под давлением 0,716 МПа, а бутан — под давлением 0,103 МПа, т. е. газобаллонные установки для производства сжиженного газа являются установками среднего давления.

Хранят сжиженные газы в баллонах емкостью 250 л (162...225 л газа обеспечивают запас хода автомобиля до 500 км), рассчитанных на рабочее давление 1,6 МПа. В таких условиях даже чистый пропан находится в жидком виде, что позволяет эксплуатировать автомо­били на сжиженных нефтяных газах (СНГ) круглогодично (кроме южных районов в летнее время, где температура выше 48,5 °С).

На рис. 4.1 приведена схема автомобильного баллона для сжи­женного газа.

Октановое число пропана 105, а нормального бутана и изобута­на 94. Плотность сжиженных газов составляет 510... 580 кг/м³, т.е. они почти в два раза легче воды. Вязкость газов очень мала, что облегчает транспортирование их по трубопроводам. Коэффициент объемного расширения СНГ очень велик, т. е. при повышении на­ружной температуры они значительно расширяются, поэтому при заполнении резервуаров необходимо оставлять свободное простран­ство (примерно 15 % емкости). В нормальном состоянии СНГ не­ядовиты и не имеют запаха.

Рис. 4.1. Схема автомобильного баллона для сжиженного газа

1 — предохранительный клапан, 2 — указатель уровня жидкой фазы, 3 — напол­нительный клапан, 4 — паровая фаза, 5 — расходный вентиль для паровой фазы, 6 — расходный вентиль для жидкой фазы, 7 — стенка баллона, 8 — спускная пробка, 9 — жидкая фаза

СНГ вдвое дешевле бензина и при этом обеспечивают до 10...20% экономии энергии, т.е для автомобиля, расходующего на 100 км пробега 15л высокооктанового бензина, достаточно 13 л СНГ, а для автомобиля с расходом 11л бензина на 100 км доста­точно 9,8 л СНГ.

На рис. 4.2 приведена принципиальная схема подачи СНГ.

Применение СНГ можно рассматривать как первоначальный этап перехода промышленности и транспорта в будущем на водо­родную энергетику, так как технология их производства, хране­ния и распределения во многом идентична.

Установлено, что при переходе транспортных дизелей на сжи­женный газ самым рациональным является непосредственное впрыскивание в цилиндр двигателя топливной смеси, состоящей из сжиженного газа (пропан-бутана), дизельного топлива и присад­ки, интенсифицирующей процесс горения. Этот способ требует менее сложной переделки топливоподающей аппаратуры и позволяет обеспечивать регулирование двигателя. Введенное в состав бутан­пропановой смеси некоторое количество обычного дизельного топ­лива улучшает ее самовоспламеняемость и одновременно смазыва­ет трущиеся детали топливной аппаратуры.

Пропан и бутан являются ценным сырьем для химической про­мышленности, что ограничивает перспективы их широкого при­менения на автомобильном транспорте.

ГОСТ 27578 — 87 «Газы углеводородные сжиженные для автомо­бильного транспорта» устанавливает следующие марки СНГ: ПА — пропан автомобильный для применения в зимний период при температуре от —20° до —30 °С; ПБА — пропан-бутан автомобильный для применения при температуре не ниже —20 °С (табл. 4.1).

Рис 4.2. Принципиальная схема системы подачи сжиженного газа

1 — топливный баллон, 2 — магистральный вентиль, 3 — испаритель, 4 — фильтр, 5 — двухступенчатый редуктор, б — дозатор газа, 7 — карбюратор-смеситель, 8 — манометры

Таблица 4.1. Физико-химические показатели углеводородных сжиженных газов