Lejda zasilanie gazowe silników rolniczych.pdf

MOTROL, 2006, 8, 131Î138

ZASILANIEGAZOWESILNIKÓWROLNICZYCH

KazimierzLejda,ArturJaworski

ZakładPojazdówSamochodowychiSilnikówSpalinowych,PolitechnikaRzeszowska

Streszczenie. W pracy przedstawiono moŜliwości zastosowania silników zasilanych paliwami

gazowymi (LPG, gazem ziemnym) w rolnictwie. Z pewnością stosowanie paliw gazowych, za

równodosilnikówpojazdówrolniczych,jakisilnikówmaszynstacjonarnychwykorzystywanych

wrolnictwie(generatorów,agregatów),jestuzasadnioneekonomicznie.Obecniewykorzystywanie

napędówgazowychwpolskimrolnictwiejestjeszczeznikome.

Sþowakluczowe:paliwagazowe,zasilaniegazowe,silnikrolniczy,silnikgazowy,układykogene

racyjne

WSTĘP

Stosującpaliwagazowe,przyodpowiedniejadaptacjisilnika,uzyskujemyzmniej

szenie kosztów eksploatacji i obniŜenie emisji składników toksycznych wspalinach.

Względytepowodują,Ŝeodwielulatstosujesiępaliwagazowedozasilaniasilników

pojazdówporuszającychsiępodrogachpublicznych.Znacznągrupępojazdówstanowią

równieŜpojazdyrolnicze,któregłównieporuszająsiępozadrogamipublicznymiimają

istotnyudziałwemisjizwiązkówszkodliwychdośrodowiska[Lindgren2004].WaŜne

znaczeniewtymaspekciestanowiąrównieŜsilnikirolniczewykorzystywanewwarun

kach stacjonarnych. Przystosowanie silników rolniczych do zasilania paliwami gazo

wymiwniosłobykorzystnywkładwpoprawęczystościśrodowiska[Propanasafuel...].

Silnikispalinowewykorzystywanewrolnictwiesąwwiększościjednostkamiwysoko

pręŜnymizasilanymiolejemnapędowym(ON).SądwiemoŜliwościzasilaniawysoko

pręŜnych silników rolniczych paliwem gazowym [Flekiewicz 1999, Gettledi in.; Hill

iGunavan;śółtkowskiiJarczewski2000]:

– wsystemiedwupaliwowym(dualfuel),przyjednoczesnymzasilaniusilnikaONi

paliwemgazowym(rys.1),

– wsystemiejednopaliwowym,wktórymsilnikzZSprzekonstruowanyjestnasilnik

oZI(rys.2).

Przystosowanie tych silników do pracy na paliwie gazowym związane jest

zwieloma problemami [Lejda i Jaworski 2000, 2003]. Problemy te dotyczą głównie:

132

KazimierzLejda,ArturJaworski

kosztów adaptacji instalacji, tankowania paliwa, trwałości silnika, umiejscowienia

zbiornikanapojeździerolniczym,bezpieczeństwaobsługiieksploatacji.

Spośródpaliwgazowychnajczęściejdozasilaniasilnikówspalinowychstosowane

są:gazziemny(CNG–spręŜony,LNG–skroplony),ciekłamieszaninapropanuibuta

nu(LPG)orazbiogaz.Podstawoweparametrytychpaliwprzedstawionowtabeli1.

Rys.1.Schematwybranychfazpracysilnikazasilanegowsystemiedualfuelprzyzastosowaniu

układuwtryskupaliwagazowegodokolektoradolotowego:a)zassaniemieszankigazowo

powietrznej,b)spręŜanie,c)wtryskdawkiONinicjującejzapłonmieszankigazowopowietrznej

Fig.1.Principalworkingprocessesofdualfuelenginewithgaseousfuelinjectionintosuction

manifold:a)gasairmixturesuction,b)compression,c)pilotdieselfuelinjectiondose

forbeginningofgasairmixtureignition

wtryskiwaczgazu

świecazapłonowa

Rys.2.SchematwybranychfazpracysilnikaZIzasilanegozwtryskiempaliwagazowego

dokolektoradolotowego:a)zassaniemieszankigazowopowietrznej,b)spręŜanie,c)przeskok

iskrymiędzyelektrodamiświecyzapłonowejirozpoczęcieprocesuspalania

Fig.2.PrincipalworkingprocessesofSIenginewithgaseousfuelinjectionintosuctionmanifold:

a)gasairmixturesuction,b)compression,c)sparkoverbetweensparkingplugelectrodes

andbeginningofcombustionprocess

ZASILANIEGAZOWESILNIKÓWROLNICZYCH

133

Tabela1.Podstawoweparametrywybranychpaliwgazowych[Molenda1996,Merkisz1999]

Table1.Basicparametersofessentialgaseousfuels

Właściwość

Olej

napędowy

LPG

(70%butanu)

Gazziemny

–metan

Biogaz Wodór–H

Wartośćopałowa

MJ/kg

42,5

45,78

17,5

120

Wartośćopałowa

mieszankistechiome

trycznejMJ/kg

2,74

2,77

2,74

2,46

3,42

Gęstość

kg/m 3

cieczy

gazu

815855

540

2,06

424

0,72

1,2

0,09

Liczbaoktanowa

LOB

105

110

Granicewybuchowo

ści,%

0,6

6,5

Teoretycznezapotrze

bowaniepowietrzado

spalaniaL t, kg/kg

14,5

15,5

17,2

6,1

SILNIKIPOJAZDÓWROLNICZYCH

IndywidualnegospodarstwarolniczewPolscesąwprzewaŜającejczęścimałe.Ze

względunamałąichpowierzchnięorazpracesezonowe,uŜytkowaniepojazdówrolni

czychjestniewielkie.Powodujeto,Ŝeichwłaścicieleniesązainteresowanizastosowa

niem paliw gazowych do zasilania silników swoich pojazdów rolniczych. Zastosowa

niem paliw gazowych są natomiast zainteresowani właściciele duŜych gospodarstw

rolnych,dlaktórychzasilaniegazowestanowiłobyznaczącąkorzyśćekonomiczną.Jest

topodstawowyczynnik,którymoŜezadecydowaćozastosowaniupaliwagazowegodo

zasilaniasilnikapojazdu.EfektyekonomicznezaleŜąnatomiastodzakresuuŜytkowania

pojazdurolniczego(czasuuŜytkowaniaiobciąŜenia),któremawpływnazuŜyciepali

wa,coprzyróŜnicycenpaliwdajeokreślonyzysk.

Istnieją empiryczne zaleŜności, które określają średnią wielkość zuŜycia paliwa

przezsilnikpojazdurolniczego.PoniŜejprzedstawionoprzykładowewzorynaoblicze

nieśredniegozuŜyciapaliwaprzezsilnikciągnikarolniczego[Grissoi in]:

–

zasilanegobenzyną

Q benz ⋅

305

(1)

gdzie:

Q benz –średniegodzinowezuŜyciebenzyny,dm 3 /h,

P–mocuŜytecznasilnika,kW.

–

zasilanegoolejemnapędowym

Q benz ⋅

305

(2)

gdzie:

Q ON –średniegodzinowezuŜycieolejunapędowego,dm 3 /h.

134

KazimierzLejda,ArturJaworski

– zasilanegoLPG

Q LPG ⋅

366

(3)

gdzie:

Q LPG –średniegodzinowezuŜycieLPG,dm 3 /h.

DlazasilaniagazemziemnymmoŜnaprzyjąćnastępującązaleŜność:

Q NG ⋅

305

(4)

gdzie:

Q NG –średniegodzinowezuŜyciegazuziemnego,dm 3 /h.

LPG

benzyna

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

Mocsilnika[kW]

Rys.3.ZaleŜnośćśredniegogodzinowegozuŜyciapaliwodmocysilnikaciągnikarolniczego

Fig.3.Dependenceofmeanfuelconsumptiononpoweroffarmtractorengine

Potencjalnym obszarem zastosowania paliw gazowych jest równieŜ ich wykorzy

staniedozasilaniasilnikówciągnikówimaszynstosowanychwduŜychgospodarstwach

sadowniczych.

Wkrajum.in.firmaNGVAUTOGAS[RutkowskiM.iRutkowskiJ.1998]prze

prowadziłaszeregpraczwiązanychzprzystosowaniemsilnikówciągnikówdozasilania

paliwamigazowymi,któreprzedstawiatabela2.

Pomimozrealizowanychpracadaptacyjnychsilnikówciągnikówdozasilaniapali

wamigazowymi,zainteresowaniewkrajuichszerszymwykorzystaniemjestznikome.

Znacznie szersza oferta pojazdów zasilanych paliwami gazowymi (głównie LPG)

dotyczywózkówwidłowych.

ZASILANIEGAZOWESILNIKÓWROLNICZYCH

135

Tabela2.PracewdroŜeniowedotyczącewykorzystaniapaliwgazowychdozasilaniasilników

ciągnikówrolniczychprzezNGVAUTOGAS

Table2.PracticalapplicationofgaseousfuelsforfarmtractorenginesthroughNGVAUTOGAS

Opisadaptacji

MiejscewdroŜenia

PrzystosowanieciągnikaMFzsilnikiem

AD3.152dozasilaniagazemziemnym

CentralaOgrodniczaPOLSAD

k.Krakowa

Przystosowaniemikrociągnika„Ghepard”z

silnikiemRuggerinidozasilaniagazemziem

nym

PracawykonanadlaSIPMALublin

Przystosowanieciągnikaklasy14KNdozasila

niagazemziemnym

GospodarstworolnepodTarnowem

Przystosowanieciągnikaklasy14KN(URSUS)

dozasilaniagazempropanbutan

Producentciągnikarolniczego–

FCURSUS

BadaniatrwałościowesilnikaAD3.152zasila

negogazemziemnym

ProducentciągnikarolniczegoFC

URSUS

Mikrociągnikzsilnikiem1cyl.Rugerinizasila

nygazempropanbutan

PracawykonanadlaSIPMALublin

BadanieciągnikaURSUS4512zasilanego

gazempropanbutan,opracowanieukładów

zasilaniagazempropanbutan

PracawykonanadlaIBMER

BadaniaeksploatacyjneciągnikaUrsus4512

zasilanegogazempropanbutan

Ciągnikjesteksploatowanywgospo

darstwierolnymszkołyrolniczej

SILNIKISTACJONARNE

Znaczniewiększezainteresowaniewgospodarstwachrolniczychdotyczywykorzy

stania agregatów prądotwórczych oraz kogeneracyjnych napędzanych silnikami zasila

nymi paliwami gazowymi (rys. 4). W układach kogeneracyjnych, poza energią elek

tryczną, wykorzystywanajestenergiacieplnagenerowana przezsilnik. Charakteryzują

sięonewysokąsprawnościąenergetyczną.Narys.5przedstawionoprzykładowybilans

energetycznytakiegoukładu.

PrzykłademsądwagospodarstwaszklarniowewStęŜycyk.Lublina,gdziezainsta

lowanotrzyagregatykogeneracyjneABBwyposaŜonewsilnikigazowefirmyCaterpil

lar o mocy elektrycznej 1,03 MW i mocy cieplnej 1,7 MW kaŜdy oraz jeden agregat

kogeneracyjny wyposaŜony w silnik hiszpańskiej firmy Guascor o mocy elektrycznej

0,93MWimocycieplnej1,3MW.AgregatzostałwyposaŜonywkatalitycznyreaktor

spalin,copozwalaskierowaćCO 2 doatmosferywewnątrzszklarni.Efektemkońcowym

spalania gazu ziemnego, oprócz energii elektrycznej i cieplnej, jestpara wodna i tlen.

Właścicieleobufirmzbudowalinawłasnykoszt6,7kmgazociąguF250(doujęciagazu

ziemnegowpobliskiejkopalni),copozwoliłoimwynegocjowaćcenęgazubezopłaty

przesyłowej.Agregatypracująpookoło4000godzinwciąguroku,auzyskanaenergia

elektrycznaicieplnasązuŜywanewewłasnymzakresie[PodziemskiiBałut2003].

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: