Использование биотоплива в современных двигателях
Главным функциональным назначением углеводородного топлива, как известно, является поддержание качественного процесса горения (цепной реакции окисления) и получение заданного количества тепловой энергии, в связи с чем основным эксплуатационным показателем любого углеводородного горючего служит его теплота сгорания.
При всех прочих равных условиях тепловая эффективность использования углеводородного топлива, в конечном итоге, определяется качеством технологического цикла его топливоподготовки (или подготовкой топлива к сжиганию).
Следует отметить, что численное значение теплотворной способности сжигаемого топлива положено в основу теплового расчета каждого теплового двигателя или топливосжигающей установки.
Опыт практического использования жидкого биологического топлива, например рапсового масла, в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) показывает, что конструкция ДВС не предусматривает использования данного вида углеводородного горючего, поскольку биологическое топливо является нерасчетным для этого типа топливосжигающих установок, а его применение вызывает ряд серьезных эксплуатационных проблем, таких, как потеря мощности двигателя; невозможность запуска двигателя из холодного состояния; сбои в работе выпускных клапанов двигателя; снижение срока службы топливной аппаратуры (ТПН, ТНВД и распылителей форсунок); нарушение условий организации процесса сжигания топлива в камере сгорания.
Выявленные эксплуатационные проблемы пытаются решать путем придания биотопливу комплекса свойств, соответствующих свойствам традиционного нефтяного горючего, вводя в его состав различные присадки и добавки, например спирты (метиловый, этиловый и др.) и эфиры (метил-трет-бутиловый и др.). Авторы считают это направление малоперспективным, поскольку стоимость таких биотоплив значительно увеличивается за счет наличия в них дорогостоящих присадок, кроме того, биологические топлива с улучшаемыми качество присадками требуют особых условий хранения и использования.
Другим направлением решения возникших при использовании биотоплива эксплуатационных проблем в настоящее время является изменение конструкции тепловых двигателей и топливосжигающих установок. Проектирование и разработка ДВС, газовых турбин и котлов должны осуществляться под конкретный вид биологического топлива, например под рапсовое, сурепное, репейное или льняное масло и т. д. Реализация мероприятий данного направления имеет перспективу, однако их практическое осуществление потребует длительного времени и значительных финансовых вложений.
По мнению авторов, в настоящее время существует два перспективных и быстро окупаемых направления использования биотоплива в качестве горючего для эксплуатируемых тепловых двигателей и топливосжигающих установок. Первое направление – сжигание биологического топлива в составе топливных углеводородных смесей, включающих в качестве основных компонентов 50‑70 процентов нефтяного топлива и 30‑50 процентов горючих животного или растительного происхождения, или биологическое топливо.
Другим перспективным направлением использования биотоплива является придание биологическому топливу свойств молекулярного строения и структуры, аналогичных штатному нефтяному топливу. Оба эти направления можно реализовать путем совершенствования цикла топливоподготовки. Поскольку топливоподготовка реализуется в топливной системе, становится очевидным, что необходимо изменять конструкцию и вводить в ее состав новые устройства и механизмы. Говоря иначе, разрабатывать и внедрять топливные системы нового поколения, реализующие ранее не применяемые технологические процессы подготовки топлива к сжиганию.
Авторами разработана и внедрена новая технология обработки и подготовки к сжиганию углеводородных жидкостей промышленного, животного и растительного происхождения, а также технология получения, хранения и сжигания в котлах и дизелях углеводородных смесей нефтяного горючего, биологического топлива, спиртов, эфиров, масел. Новая технология позволяет придавать сжигаемому топливу требуемые для эффективного использования физико-химические свойства и таким образом управлять организацией процесса его сгорания. Разработанная технология реализуется в конструкции «Системы топливоподготовки унифицированной» (СТУ).
На сегодняшний день СТУ оборудованы топливные системы ряда энергообъектов России и стран СНГ. Так, система топливоподготовки унифицированная для приготовления топливных смесей на основе штатного нефтяного топлива и масел животного или растительного происхождения внедрена и используется с 2001 года на топливной системе энергокомплекса Бельского масложирового комбината
(г. Бельцы, Республика Молдова). Применение СТУ позволило заменить 30‑35% штатного нефтяного топлива – топочного мазута М-100 биологическим топливом (для данного предприятия – отходы масложирового производства), при этом значительно снизить тепловое и газовое загрязнение окружающей природной среды.
Новые технологические процессы подготовки биологического топлива к сжиганию возможно осуществить посредством его струйно‑кавитационной и (или) роторно-пульсационной обработки, перераспределения направлений топливных потоков, снижения вязкости биотоплива без подвода тепла от внешнего источника, а также струйно‑кавитационным смешением биологического и нефтяного топлив и т. д.
С целью практической реализации предлагаемых процессов необходимо:
1. Использовать двухтопливную систему, включающую топливоподающую систему нефтяного топлива и топливоподающую систему биологического топлива.
2. Использовать штатное нефтяное топливо в качестве пускового и резервного топлива.
3. Использовать предварительно обработанное и подготовленное биологическое топливо в качестве основного топлива.
4. Обрабатывать и готовить нефтяное топливо к сжиганию по традиционной технологии.
5. Обрабатывать и готовить биологическое топливо к сжиганию в системе топливоподготовки.
Для более эффективной обработки и подготовки биотоплива к сжиганию следует применять многоступенчатую СТУ, включающую одну, две и более ступени обработки. При этом одна ступень реализует постоянную циркуляцию в процессе хранения, так называемое динамическое хранение топлива; другая – многократное дробление (измельчение и расщепление) высокомолекулярных углеводородных соединений на углеводородные радикалы; а третья – снижение и поддержание заданной вязкости биотоплива непосредственно перед форсунками теплового двигателя или топливосжигающей установки и т. п.
Кратчайший путь к широкому использованию жидкого биотоплива в качестве горючего в существующих топливосжигающих установках без изменения их конструкции – совершенствование их топливных систем на основе внедрения и использовании новых процессов технологического цикла топливоподготовки.
Отправить на Email
Также читайте в номере № 13 (105) июль 2008 года:
-
«НОВИНТЕХ» – команда квалифицированных специалистов 
В 2005 году на рынке систем автоматизации предприятий энергетической отрасли появился новый участник – компания «НОВИНТЕХ». Сегодня это команда высококвалифицированных специалистов с большим опытом создания современных систем управления. ...
-
На техническом совете Технический совет «Новгород-энерго» оценил эффективность мероприятий по повышению производительности труда. Новую систему планирования производственными процессами ввели в Боровичских и Старорусских электрических сетях филиала. В конце июня технический совет «Новгородэнерго» подвел промежуточные итоги эффективности мероприятий по повышению производительности труда. В качестве пилотных площадок по внедрению новой системы планирования пр...
-
Второй блок Белоярской – к 2012 году Губернатор энергодефицитной Свердловской области Эдуард Россель уверен, что строительство на Белоярской АЭС нового быстронейтронного блока завершится в срок, к 2012 году. Как сообщила пресс‑служба «Росэнергоатома», в ходе визита на станцию глава региона заявил, что своей очереди на подключение в Свердловской области ждут порядка 3 тысяч потребителей, а ввод мощностей на обычных электростанциях затягивается. В связи с этим, по сл...
-
К Эльгинскому месторождению построят дорогу 22 июня на отметке 60‑го километра станции Верхний Улак Байкало-Амурской магистрали торжественно начато строительство железной дороги к перспективному Эльгинскому угольному месторождению. Работы по строительству подъездного пути к Эльгинскому месторождению начались еще в феврале этого года, с подписания контракта между ЗАО «Инжиниринговая корпорация «Трансстрой» (входит в «Проектно‑строительную компанию «Трансстрой») и ОАО ...
-
Таджикистан: На Сангтудинской ГЭС введен второй агрегат Российская компания ОАО «Интер РАО ЕЭС» ввела в эксплуатацию второй гидроагрегат Сангтудинской ГЭС-1, расположенной на реке Вахш. В торжественной церемонии пуска приняли участие президент Таджикистана Эмомали Рахмон, глава администрации президента России Сергей Нарышкин, министр энергетики России Сергей Шматко, председатель правления «Интер РАО ЕЭС» Евгений Дод, глава ОАО «ФСК ЕЭС» Андрей Раппопорт. Проектная мощность второго агрегата ...
