Перевод маневрового локомотива с СРГ на КПГ

Локомотивы, работающие на компримированном природном газе (КПГ) и сжиженном природном газе (СПГ), представляют собой экологически чистую альтернативу дизельным локомотивам.

Приемущества

Экологичность:

Меньшие выбросы: КПГ и СПГ выделяют меньше углекислого газа (CO₂), оксидов азота (NOₓ), серы и твердых частиц по сравнению с дизельными двигателями, что снижает загрязнение воздуха.

Низкий углеродный след: СПГ и КПГ имеют меньшую углеродоемкость, что помогает сократить выбросы парниковых газов.

Экономическая выгода:

Низкая стоимость топлива: Природный газ часто дешевле дизельного топлива, что может привести к значительной экономии на топливе в долгосрочной перспективе.

Долговечность двигателя: Двигатели, работающие на природном газе, изнашиваются медленнее из-за более чистого сгорания, что продлевает срок службы локомотива и снижает затраты на обслуживание.

Безопасность:

Низкая вероятность утечки: СПГ хранится при низких температурах и в сжиженном состоянии, что снижает вероятность утечек по сравнению с жидкими и парообразными топливами.

Доступность ресурса:

Природный газ является широко доступным топливом, что делает его хорошей альтернативой в регионах с развитой инфраструктурой СПГ или КПГ.

Недостатки

Инфраструктурные ограничения:

Недостаток заправочных станций: Инфраструктура для заправки СПГ и КПГ значительно менее развита, чем для дизельного топлива, что ограничивает гибкость и маршруты использования таких локомотивов.

Требуется специализированное оборудование: Локомотивы на природном газе требуют особого оборудования для хранения и заправки топлива.

Технические сложности:

Объемные топливные баки: Природный газ требует больших по объему баков (особенно КПГ) для хранения, что может снижать грузоподъемность локомотива или увеличивать его размеры.

Сложности с сжижением газа: Для использования СПГ требуется поддержание низкой температуры, что увеличивает затраты на оборудование и усложняет процесс хранения.

Характеристики мощности:

Меньшая плотность энергии: КПГ и СПГ имеют более низкую энергетическую плотность по сравнению с дизелем, что может потребовать более частых заправок или более крупных топливных баков для обеспечения дальности поездок.

Капитальные затраты:

Высокие начальные инвестиции: Локомотивы, работающие на природном газе, требуют значительных инвестиций в модификацию или закупку новых машин, а также создание соответствующей инфраструктуры для хранения и заправки.

Маневровый тепловоз ТЭМ-19 работающий на СПГ

При создании тепловоза одними из главных задач стали обеспечение работы двигателя на газе при низкой частоте вращения и стабильная работа при отключении части цилиндров на холостом ходу. На тепловозе впервые применён газопоршневой генератор производства ЗАО «Волжский дизель им. Маминых» ГДГ800Т в составе газопоршневого двигателя 8ГЧН21/26, представленного на рисунке. Двигатель оснащён искровым форкамерно-факельным зажиганием и имеет рядное расположение цилиндров.

Мощность двигателя распределена по передачам. Переменный режим работы позволяет двигателю функционировать в диапазоне от 100 до 1 000 об./мин, что способствует дополнительной экономии топлива.

Для предпускового подогрева теплоносителей газопоршневого двигателя при отстое тепловоза в «горячем резерве» используется система прогрева от внешнего источника питания.

Хранение топлива и заправка. Вторая задача заключалась в обеспечении правильного хранения топлива на тепловозе. Для решения этой задачи в передней части локомотива установлена съёмная криогенная ёмкость с запасом сжиженного природного газа, которого хватает на 5 суток (8 смен) без дополнительной заправки.

Проблема заправки СПГ и потери

При заправке криогенных ёмкостей ГМЛ и средств доставки зачастую возникают дополнительные потери, связанные с образованием паровой фазы СПГ при контакте с тёплыми поверхностями трубопроводов, соединительных рукавов и запорной арматуры. Испарившийся газ невозможно вернуть в транспортную или стационарную ёмкость ПЭ СПГ ГМЛ для повторного использования. Сброс паровой фракции производится через безопасное дренажное устройство (свечу), что увеличивает расходы из-за потерь продукта и требует соблюдения более строгих норм пожарной и экологической безопасности.

Решение: Перевод   тепловоза   на   КПГ

Комплект для переоборудования:

1. Компоновка баллонов на локомотиве ТЭМ-19

2. Редуктор.

3.Фильтр высокого давления для метана

4. Манометр механический для контроля давления газа

5. Клапан высокого давления BRC метан

6. Внешнее заправочное устройство

7. Вентиль баллонный  ОМВ

8. Труба сталь 8 мм

Способ заправки КПГ на железнодорожных станциях

Заправки различных газобаллонных транспортных средств, которые можно применять в том числе для заправки локомотивов.

Станция работает следующим образом:

— получает газ из магистрального трубопровода, сжимает его до номинального давления, согласно паспорта транспортного средства;

— обеспечивает заправку его КПГ (время заправки — до 40 мин.).

В состав станции входят:

-компрессорный агрегат;

— газовый аккумулятор высокого давления (баллоны высокого давления, рассчитанные на хранение запаса КПГ, необходимого для заправки бортовых баллонов транспортного средства);

— распределительная панель;

— система управления получением и распределением КПГ;

— газозаправочные колонки.

Газозаправочные колонки могут быть установлены в непосредственной близости от железнодорожного (деповского или станционного) пути, на который заходит локомотив для заправки газовым топливом.