गैसीय ईंधन: विवरण, विशेषताओं, उत्पादन विधियों, अनुप्रयोग

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 13:55

गैस ईंधन को 19वीं सदी के मध्य से जाना जाता है। यह तब था जब प्रसिद्ध इंजीनियर लेनोइर ने अपना पहला गैस आंतरिक दहन इंजन बनाया था। यह उपकरण आदिम था और दहन कक्ष के पूर्व-संपीड़न के बिना काम करता था। आधुनिक इंजन इसका मुकाबला नहीं कर सकते। आज गैसीय ईंधन का उपयोग कारों तक ही सीमित नहीं है। यह पर्यावरण के अनुकूल, सस्ता और किफायती प्रकार का ईंधन सक्रिय रूप से अधिक से अधिक नई जगहों पर विजय प्राप्त कर रहा है और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के सभी क्षेत्रों में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। यह लेख एक विवरण, ईंधन की विशेषताओं को प्रदान करता है। सामान्य शब्दों में, यह वर्णन करता है कि उनका उत्पादन और उपयोग कैसे किया जाता है।

सामान्य जानकारी

गैसीय ईंधन एक ऐसा पदार्थ है जो अत्यधिक ज्वलनशील होता है। यह गुण और उपयोगी गुण विज्ञान की विभिन्न शाखाओं में प्रयोग किया जाता है औरतकनीकी। उदाहरण के लिए, जनसंख्या और उद्योग तेजी से गैसीय ईंधन बॉयलरों का उपयोग कर रहे हैं। इस ईंधन में कार्बन, कार्बन डाइऑक्साइड वाष्प के ऑक्साइड (डाइऑक्साइड), साथ ही नाइट्रोजन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और अन्य अशुद्धियों जैसे तत्व विभिन्न मात्रा में मौजूद हो सकते हैं। गैसीय ईंधन पर चलने वाले आधुनिक उपकरण कार्यशील गैस की रासायनिक संरचना के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। यदि यह निर्माता द्वारा अनुशंसित मानकों को पूरा नहीं करता है, तो उपकरण के विफल होने की सबसे अधिक संभावना है और महंगी मरम्मत की आवश्यकता होगी।

गैस बनाने वाले सभी पदार्थों को दहनशील और गैर-दहनशील में विभाजित किया जा सकता है। मीथेन के अलावा पहले, ईथेन, प्रोपेन और ब्यूटेन हैं। विस्फोटक और, तदनुसार, दहनशील कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन हैं। हाइड्रोजन विशेष रूप से खतरनाक है। यही कारण है कि इसे गैस सिलेंडर में स्टोर करने की अनुशंसा नहीं की जाती है। हाइड्रोजन जनरेटर खरीदना सबसे अच्छा उपाय है। यह उपकरण आवश्यकतानुसार आसुत जल से हाइड्रोजन निकालता है। इस प्रकार, बड़ी मात्रा में गैस के विस्फोट का खतरा समाप्त हो जाता है।

तरल और गैसीय ईंधन के थोक व्यापार में राज्य का एकाधिकार है। यह इस प्रकार के कच्चे माल के सामरिक महत्व को इंगित करता है।

ईंधन का मूल आधार पर वर्गीकरण

तरल की तरह, गैसीय ईंधन को खनिज के रूप में खनन किया जा सकता है, या कृत्रिम परिस्थितियों में उत्पादित किया जा सकता है। पहले मामले में, ऐसे ईंधन को प्राकृतिक कहा जाता है, और दूसरे में -कृत्रिम।

विशेषज्ञों ने विभिन्न क्षेत्रों से निकाले गए तरल और गैसीय ईंधन की संरचना में अंतर दर्ज किया है। रासायनिक संरचना में अंतर के कारण, दहन के दौरान निकलने वाली गर्मी की मात्रा में भी मामूली अंतर होता है। प्राकृतिक गैसीय ईंधन लगभग पूरी तरह से (95-99%, क्षेत्र के आधार पर) तथाकथित मीथेन (रासायनिक सूत्र - CH_{4) से बना होता है। इस ईंधन को प्राकृतिक गैस कहते हैं। और यह आज ऊर्जा का सबसे सस्ता स्रोत है। यही कारण है कि राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के सभी क्षेत्रों में इस प्रकार के ऊर्जा संसाधनों का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, गैसीय ईंधन पर काम करने वाले उपकरणों की सुरक्षा के निम्न स्तर से सभी फायदे प्रभावित होते हैं। गैस प्रतिष्ठानों के संचालन के नियमों के उल्लंघन के परिणामस्वरूप दुर्घटनाओं और मानव हताहतों के बारे में मीडिया में नियमित रूप से परेशान करने वाली खबरें दिखाई देती हैं।}

कृत्रिम गैसीय ईंधन में ठोस या तरल ईंधन के प्रसंस्करण से प्राप्त पदार्थ शामिल हैं। इसके सबसे आम और लोकप्रिय प्रकार कोक क्रैकिंग गैस हैं। इस समूह में प्रकाश, पानी और मिश्रित ईंधन को भी शामिल किया जा सकता है। किसी विशेष गैस की रासायनिक संरचना के आधार पर, दहन के दौरान निकलने वाली गर्मी का स्तर एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होता है। ऐसे पदार्थ अत्यधिक विस्फोटक होते हैं। इस कारण से, उन्हें दहन से पहले प्राकृतिक गैस के साथ मिश्रित करने की सिफारिश की जाती है। यह उपाय परिमाण के क्रम से गैसीय ईंधन पर चलने वाले उपकरणों के संचालन की सुरक्षा को बढ़ाता है। ये जोड़तोड़ विशेष रूप से सुसज्जित ठिकानों पर किए जाते हैं। फिर ऐसेअंतिम उपयोगकर्ता को सिलिंडर में या अन्यथा गैस की आपूर्ति की जाती है। लेकिन इस तथ्य के बावजूद कि ऐसा मिश्रण कम खतरनाक है, इसे अभी भी अत्यधिक सावधानी से संभालने की जरूरत है, दबाव वाहिकाओं और सुरक्षा नियमों के साथ काम करने के लिए सभी नियमों और विनियमों के अनुपालन में। और यह एकमात्र खतरा नहीं है। यह पदार्थ विषैला होता है और साँस लेने से गंभीर परिणाम हो सकते हैं और यहाँ तक कि मृत्यु भी हो सकती है।

उद्देश्य से ईंधन वर्गीकरण

गैसीय रूप में ईंधन का उपयोग थर्मल इंस्टॉलेशन और आंतरिक दहन इंजन दोनों में किया जाता है। तदनुसार, इस आधार पर, इसे मोटर ईंधन और बॉयलर-भट्ठी ईंधन में विभाजित किया जा सकता है।

प्राकृतिक गैस का उपयोग पारंपरिक रूप से बॉयलर और फर्नेस ईंधन के रूप में किया जाता है। दुर्लभ मामलों में, कृत्रिम ईंधन का उपयोग किया जाता है। उसी प्रकार का ईंधन, केवल कुछ एडिटिव्स के साथ, कारों में ईंधन भरने के लिए भी उपयोग किया जाता है।

प्राकृतिक गैस का विवरण

हमारे राज्य की अर्थव्यवस्था और पूरे विश्व के आर्थिक विकास के लिए इस खनिज के महत्व को कम करना मुश्किल है। कई कारें, गैसीय ईंधन बॉयलर, बिजली संयंत्र और संयुक्त ताप और बिजली संयंत्र इसका उपयोग करते हैं। नीले ईंधन के लिए अनुमानित कीमतों के आधार पर (जैसा कि प्राकृतिक गैस को कभी-कभी कहा जाता है), राज्य के बजट तैयार किए जाते हैं।

90% से अधिक इस गैस में मीथेन के अणु होते हैं (CH_{4)। मीथेन के अलावा, प्राकृतिक गैस में प्रोपेन, नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड, जल वाष्प और अन्य अशुद्धियों के साथ ब्यूटेन भी होता है (उन्हें हानिकारक माना जाता है)। परकम मात्रा में, प्राकृतिक गैस में अक्रिय गैसें (हीलियम और अन्य) भी होती हैं। यह माना जाता है कि गैस पर चलने वाली मशीनों, उपकरणों और तंत्रों पर उत्तरार्द्ध का लाभकारी प्रभाव पड़ता है, और ईंधन दहन प्रक्रियाओं के भौतिकी में भी सुधार होता है। उपयोग के लिए ईंधन की उपयुक्तता, इसकी गुणवत्ता को हाइड्रोकार्बन घटकों के प्रतिशत से आंका जाता है।}

प्राकृतिक गैस न केवल एक मूल्यवान ईंधन है, बल्कि कई उद्योगों के लिए कच्चा माल भी है। तो, इसमें शामिल मीथेन से, बड़े रासायनिक संयंत्र हाइड्रोजन का उत्पादन करते हैं। इस प्रतिक्रिया को होने के लिए, इसे ऑक्सीकरण किया जाना चाहिए। हाइड्रोजन के अलावा इससे एसिटिलीन भी बनता है। इन पदार्थों के आधार पर, सभी प्रकार के एल्डिहाइड, मिथाइल अल्कोहल (एक बहुत ही जहरीला और खतरनाक पदार्थ), अमोनिया, एसीटोन, एसिटिक एसिड, आदि का उत्पादन होता है। हालांकि, तथ्य यह है कि प्राकृतिक गैस के आवेदन का मुख्य क्षेत्र विभिन्न ड्राइव तंत्र (कार इंजन) और बॉयलर उपकरणों के उद्देश्य से गैसीय ईंधन का दहन है।

गैसों के मूल गुण

सभी गैसें (सिर्फ ईंधन नहीं) एक अपेक्षाकृत छोटे घनत्व सूचकांक द्वारा एकजुट होती हैं। प्राकृतिक गैस और उसके कृत्रिम एनालॉग्स के लिए, इसका मूल्य 0.8 किलोग्राम प्रति घन मीटर के क्षेत्र में रखा गया है। तरलीकृत गैसीय ईंधन का घनत्व थोड़ा अधिक होता है और लगभग 2.3 किलोग्राम प्रति घन मीटर होता है।

गैस ज्यादातर जहरीले पदार्थ होते हैं। विषाक्तता बढ़ जाती है क्योंकि कार्बन ऑक्साइड की मात्रा बढ़ जाती है औरगैस में हाइड्रोजन के साथ सल्फर यौगिक। वातावरण में वर्णित हानिकारक गैसों में से एक या अधिक प्रतिशत की सामग्री के साथ, एक व्यक्ति तीन मिनट में एक जहरीले पदार्थ की घातक खुराक को अंदर ले जाएगा।

विचाराधीन गैसें विस्फोटक होती हैं। इसके अलावा, कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन के प्रतिशत में वृद्धि के साथ, विस्फोट का खतरा बढ़ जाता है। एक दिलचस्प विशेषता: जब इन पदार्थों की सामग्री 74% से अधिक होती है, तो गैस विस्फोट की संभावना लगभग शून्य होती है।

प्रमुख ईंधन विशेषताएँ

एक विशेष प्रकार के ईंधन के तुलनात्मक विश्लेषण में, विशेषज्ञ निम्नलिखित अवधारणाओं के साथ काम करते हैं: ईंधन नमी, सल्फर सामग्री, राख (अवशेष), कैलोरी मान और गर्मी उत्पादन।

हीटिंग क्षमता न्यूनतम ऑक्सीजन सामग्री के साथ दहन प्रक्रिया के लिए पर्याप्त तापमान को संदर्भित करती है। साथ ही, न तो हवा और न ही दहनशील मिश्रण अतिरिक्त रूप से गर्म होता है।

दहन क्षेत्र से निकलने वाले ठोस अवशेषों को राख कहते हैं। वह अब नहीं जल सकती। स्लैग वही राख है, पिघलने के बाद ही। इस पदार्थ का गठन पूरे सिस्टम के संचालन पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है, ईंधन उपकरण को रोकता है। इसलिए, डिजाइन कार्य के दौरान इस सूचक को ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है।

एक महत्वपूर्ण संकेतक नमी है। यह ईंधन की विशेषताओं को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है। इसकी उपस्थिति निकास मात्रा में वृद्धि, स्थापना की दक्षता में कमी का कारण बनती है।

सल्फर और उसके यौगिकों के दहन उत्पाद सतहों पर जंग प्रक्रियाओं का कारण बनते हैं और उन्हें सक्रिय करते हैंइंजन और निकास प्रणाली के इस्पात भागों। इसके अलावा, उनका पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। इसलिए, इस सूचक पर विचार करना भी बहुत महत्वपूर्ण है।

ऊष्मीय मान एक बहुत ही महत्वपूर्ण विशेषता है। इसे उपकरणों की गणना और डिजाइन में ध्यान में रखा जाता है और आपको ईंधन की खपत निर्धारित करने की अनुमति मिलती है। यह मान प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है। इन उद्देश्यों के लिए, एक विशेष कैलोरीमीटर का उपयोग किया जाता है। ईंधन की एक ज्ञात मात्रा (द्रव्यमान) को जलाया जाता है और कैलोरीमीटर के पानी के तापमान में परिवर्तन दर्ज किया जाता है। फिर प्राप्त जानकारी को सूत्र में बदलने और दहन की गर्मी की गणना करने के लिए पर्याप्त है।

एसोसिएटेड गैस

अगर प्राकृतिक गैस को बोरहोल से निकाला जाता है, तो संबंधित गैस तेल उत्पादन का उप-उत्पाद है। ऐसी गैस में मीथेन की मात्रा पारंपरिक प्राकृतिक गैस की तुलना में कुछ कम होती है। हालांकि, गैसीय ईंधन के दहन से तुलनीय ऊष्मा उत्पन्न होती है।

उप-उत्पाद गैस (संबद्ध) का उत्पादन भी धातुकर्म संयंत्रों द्वारा किया जाता है। इन उद्यमों में, भट्टियों में ईंधन उत्सर्जित होता है। ये तथाकथित कोक ओवन और ब्लास्ट फर्नेस गैसें हैं। एक नियम के रूप में, इन गैसों को साइट पर जलाया जाता है (भट्ठी या बॉयलर स्टेशन को खिलाया जाता है)। एक समान उप-उत्पाद गहरी खदानों में उत्पन्न होता है, जो अक्सर आपदाओं की ओर ले जाता है।

शुष्क आसवन द्वारा गैस उत्पादन

कृत्रिम गैस ठोस (तरल) ईंधन के अतिरिक्त प्रसंस्करण द्वारा प्राप्त की जाती है। इस प्रकार तथाकथित उत्पादक गैस और शुष्क आसवन गैस प्राप्त की जा सकती है।

सूखे होने परआसवन ईंधन उच्च तापमान के प्रभाव में विघटित हो जाता है। इस मामले में, ऑक्सीकरण एजेंट (वायु) की पहुंच को बाहर करना आवश्यक है। कई चरणों के बाद, मूल ईंधन अपने स्वयं के गैस, टार यौगिकों और कोक में विघटित हो जाता है। बनने वाले उत्पादों की सटीक संरचना ईंधन की प्रारंभिक संरचना और प्रक्रिया की स्थितियों (मुख्य रूप से तापमान पर) पर निर्भर करती है।

उच्च तापमान (1000 - 1100 डिग्री सेल्सियस के क्षेत्र में) पर होने वाली आसवन प्रक्रिया को कोकिंग कहा जाता है। इस मामले में अपघटन उत्पाद वास्तविक गैस (कोक) और कोक हैं। परिणामी गैस के दहन का घनत्व और ऊष्मा अपेक्षाकृत कम है (क्रमशः 0.5 किलोग्राम प्रति घन मीटर और 16,000 किलोजूल प्रति घन मीटर)। इस ट्रीटमेंट के दौरान एक टन कोयले को 350 क्यूबिक मीटर गैस में बदला जाता है। यह संकेतक भिन्न हो सकता है और प्रक्रिया की स्थितियों और रासायनिक संरचना और फीडस्टॉक (कोयला) की उत्पत्ति पर निर्भर करता है।

कम तापमान वाला सूखा आसवन भी होता है। इसमें 500 डिग्री सेल्सियस के क्षेत्र में तापमान के साथ ठोस ईंधन का प्रसंस्करण होता है। इस पद्धति के साथ, न्यूनतम मात्रा में गैस बनती है (30 घन मीटर प्रति टन कच्चे माल से अधिक नहीं)। इस मामले में मुख्य उत्पाद राल है, जिसका आगे मोटर तेल और ईंधन के उत्पादन में उपयोग किया जाता है।

ठोस ईंधन के गैसीकरण से गैस प्राप्त करना

गैसीय ईंधन प्राप्त करने के सामान्य तरीकों में से एक तथाकथित गैसीकरण है। इसमें ठोस ईंधन के रासायनिक-थर्मल उपचार (उच्च तापमान का संयुक्त प्रभाव) शामिल हैंऔर रासायनिक उपचार)। ठोस ईंधन में निहित कार्बन परमाणु पानी और भाप के साथ परस्पर क्रिया करते हैं और गैस (ईंधन) बनाते हैं। गैसीकरण प्रक्रिया के दौरान, शुष्क आसवन भी होता है। गैस जनरेटर ठोस ईंधन (मुख्य रूप से कोयला) के गैसीकरण के लिए एक उपकरण है। यह उपकरण निम्नलिखित पदार्थों का उत्पादन करता है: मीथेन, हाइड्रोजन और कार्बन मोनोऑक्साइड। ध्वनि गैसों के अलावा, गैर-दहनशील पदार्थ भी उत्पन्न होते हैं (कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन के साथ ऑक्सीजन और जल वाष्प)।

गैस जनरेटर के डिजाइन - एक विशाल विविधता। योजना और नोड्स की सूची मुख्य रूप से फीडस्टॉक के प्रकार पर निर्भर करती है। सामान्य तौर पर, यह धातु की दीवारों वाला एक सिलेंडर होता है। इसमें वेंटिलेशन (वायु सेवन) और उत्पन्न गैस के बाहर निकलने के लिए उद्घाटन हैं। शक्तिशाली प्रशंसकों का उपयोग करके वायु आपूर्ति को मजबूर किया जाता है। डिज़ाइन को ऑपरेटर के लिए एक हैच प्रदान करना चाहिए। छत के माध्यम से ईंधन लोड किया जाता है। इस प्रकार, बाह्य रूप से, यह इकाई दर्द से प्रसिद्ध "पोटबेली स्टोव" जैसा दिखता है। हालांकि, एक अंतर है - चिमनी का न होना।

गैस जनरेटर पूरे इंस्टॉलेशन का आधार है, इसलिए बोलने के लिए कोर। यदि आप ऐसे उपकरणों के आरेखों को देखते हैं, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि अन्य सभी घटकों और उपकरणों को गैस को सामान्य स्थिति (सफाई, शीतलन, और इसी तरह) में लाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

गैस के इस्तेमाल और इस्तेमाल के फायदे

गैसीय ईंधन की संरचना इसे पारंपरिक गैसोलीन, ईंधन तेल और के विकल्प के रूप में प्रभावी ढंग से उपयोग करने की अनुमति देती हैडीजल। तेल का भंडार समाप्त हो गया है। जानकारों के मुताबिक यह कई दशकों तक चलेगा। बहुत अधिक गैस भंडार हैं। इस प्रकार, राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के सभी क्षेत्रों में गैस उपकरण का सक्रिय परिचय और उपयोग, यदि हल नहीं होगा, तो कम से कम हाइड्रोकार्बन कच्चे माल की कमी की तीव्र समस्या को स्थगित कर देगा।

दूसरा और बहुत महत्वपूर्ण लाभ गैसोलीन इंजन के निकास की तुलना में गैस दहन उत्पादों की सापेक्ष शुद्धता है। दूसरे शब्दों में, गैसीय ईंधन पर चलने वाली मशीनें और तंत्र अधिक पर्यावरण के अनुकूल हैं और पर्यावरण को इतना प्रदूषित नहीं करते हैं। महानगरों और बड़े शहरों में यह समस्या विशेष रूप से विकट है। इसलिए, अधिकारी शहरी सार्वजनिक परिवहन के पूरे बेड़े को नए पर्यावरण मानकों में स्थानांतरित करने का प्रयास कर रहे हैं।

तीसरा लाभ मिश्रण की संरचना को समायोजित करके इंजन को व्यक्तिगत जरूरतों और प्राथमिकताओं में समायोजित करने की क्षमता है। भविष्य में, यह आपको अतिरिक्त पैसे का अधिक भुगतान नहीं करने देगा।

चौथा लाभ इंजन के उपयोगी जीवन को बढ़ाना और इंजन के पूर्ण तेल परिवर्तन के बीच के समय को बढ़ाना है। आखिरकार, गैस, पेट्रोलियम उत्पादों के विपरीत, तंत्र (इंजन) के रगड़ भागों की सतहों से ग्रीस (तेल) नहीं हटाती है।

पांचवां - पारंपरिक ईंधन की तुलना में गैस मिश्रण में विस्फोट करने की क्षमता बहुत अधिक होती है। यह आपको वाहन के इंजन की शक्ति को उल्लेखनीय रूप से बढ़ाने की अनुमति देता है।

छठा - ठोस और तरल ईंधन के विपरीत, इंजेक्शन से पहले गैसीय ईंधन को गर्म करने की आवश्यकता नहीं होती है। यह सकारात्मक हैपूरे सिस्टम की विश्वसनीयता और बिना किसी अपवाद के सभी प्रदर्शन संकेतकों को प्रभावित करता है।

सातवां फायदा: सिलेंडर में गैस इंजेक्शन के इस्तेमाल से एक समान हो जाता है। इस प्रकार, ड्राइविंग तंत्र के पाठ्यक्रम और संचालन की चिकनाई बढ़ जाती है, अत्यधिक भार वाले भागों का घिसाव कम हो जाता है।

दुर्भाग्य से, वर्णित सभी लाभ हमेशा प्राप्त नहीं होते हैं। अक्सर, वाहन मालिक ईंधन लागत में अंतर पर पैसे बचाने के लिए गैसोलीन इंजन को गैस ईंधन में परिवर्तित करते हैं। हालाँकि, इंजन को गैसोलीन या डीजल के लिए डिज़ाइन किया गया था। इसलिए सभी भागों का बहुत अच्छी तरह से समन्वित कार्य नहीं है। इंजीनियरों ने गणना की है कि जब एक कार को पेट्रोल से गैस पर स्विच किया जाता है, तो इंजन अपनी शक्ति का लगभग 20 प्रतिशत खो देता है। नुकसान की भरपाई के लिए, कई मालिक दहन कक्ष स्थान के संपीड़न अनुपात को बढ़ाते हैं। यह इंजन के जीवन को बहुत कम करता है। एक अन्य उपाय टर्बोचार्जिंग सिस्टम की स्थापना है। लेकिन इस आयोजन में काफी पैसा लगाना होगा। तरल और गैसीय ईंधन पर इंजन या बॉयलर हाउस का संचालन पूरी तरह से अलग प्रदर्शन संकेतक प्रदर्शित करता है। इसके अलावा, लाभ ठोस ईंधन के पक्ष में होने से बहुत दूर है।