Сажа – двигатель прогресса
Синтез-газы, спутники металлургических и химических производств, как правило, сжигаются. Между тем, они содержат до 70% водорода, оксид углерода и метан – т. е. высококалорийны, причем продукты их сгорания экологически чисты. Последнее подтвердили испытания синтез-газа как топлива для двигателя внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием. Уровень токсичности выхлопов был примерно таким же, как при работе ДВС на водороде.
К сожалению, синтез-газ, как и природный, приходится под большим давлением закачивать в баллоны или сжижать, что требует сети заправочных станций. Баллоны громоздкие, тяжелые. На автомобиль надо ставить редукторы высокого и низкого давления, испарители, смесители, многочисленные вентили и клапаны. При полном переходе на газ затруднен запуск холодного двигателя, снижается пробег между заправками.
Все это приводит к мысли об использовании «твердого» газа, не требующего баллонов. Если его удельный вес будет больше, чем сжиженного, пробег между заправками значительно возрастет. Эксперименты доказали, что ничего фантастического в этой идее нет. Почти семьдесят лет назад был получен технический углерод – сажа, которая образуется при сжигании газов в печах с недостаточным содержанием кислорода в воздухе. Техническая сажа выпускается промышленно и применяется в автомобильных шинах, автоэмалях, типографской краске.
Таким образом, попутные газы многочисленных производств можно перевести в твердую фазу. Но как трансформировать технический углерод обратно в синтез-газ в автомобиле?
Известно, что углерод не только отличное топливо, но и мощный восстановитель элементов, вступивших во взаимодействие при окислительной реакции. Например, пропустив водяной пар через раскаленный до 7500С углерод, можно получить раскаленный синтез-газ (50% водорода и 50% оксида углерода). Реакция идет с поглощением тепла, а углерод при этом – активный катализатор. Многочисленные эксперименты показали, что для образования синтез-газа вода и углерод расходуются в соотношении 4:3. Таким образом, автомобилю нужно всего несколько килограммов «твердого» газа на расстояние 500 км; водой можно заправиться по дороге, а тепло брать от выхлопных газов и от системы охлаждения ДВС.
Важно, что для работы на твердом газе не нужна переделка ДВС и его агрегатов. Просто на выпускном коллекторе устанавливается малогабаритная реакционная камера из жаропрочной стали или чугуна с теплообменником. Камера соединяется трубкой с водяным бачком или радиатором, а вторая трубка отводит синтез-газ в карбюратор или, для дизельных ДВС, во впускной коллектор. При этом в карбюраторе используют жиклер с меньшим отверстием, а в дизельном топливном насосе высокого давления регулируют рейку привода на меньшую производительность. Такое устройство не только экономит основное топливо (более 50%), но и снижает температуру выхлопных газов, их токсичность и шумность. Корпус глушителя не прогорает.
Кстати, именно в глушителе собирается много сажи от неполного сгорания топлива, а «лишняя» сажа в виде дыма и копоти выделяется из него в атмосферу. Теперь сажа становится топливом, не вылетает на ветер. Это коренным образом меняет ситуацию. Чтобы не допустить лишних потерь энергоносителей, мы разработали сменный фильтрующий элемент из стекловаты, который устанавливается в штатный корпус глушителя и там собирает более 90% сажи, но не создает сопротивления выхлопным газам.
С таким фильтром ДВС даже с сильно изношенными деталями поршневой группы делается экологически чистым, кроме того, он запасает несгоревшую рабочую смесь в виде «твердого» газа. Когда фильтр полностью насытится сажей, его заменяют чистым, а загрязненный устанавливают в реакционную камеру. Когда первый фильтр полностью очистится в камере от сажи (стекловолокно в реакцию не вступает), а второй заполнится техническим углеродом в глушителе, их вновь меняют местами. То есть циркуляция углеродного топлива в двигателе идет по почти идеальному замкнутому циклу.
Такое изобретение хорошо вписывается в широко распространенную в западных странах концепцию использования возобновляемых видов топлива – например, метанола, спиртов, масел и их смесей, получаемых из специально выращенных для этих целей растений или из органических отходов (в том числе биогаза). Сжигание каждого из указанных топлив или их смесей сопряжено со многими трудностями, среди которых: различная теплотворная способность, степень сжатия, полнота сгорания и т. д. Кроме того, технические спирты и метанол токсичны при хранении, а растительное масло и биогаз содержат примеси, не нужные в цилиндрах ДВС.
Используя новое решение, можно перевести любые виды возобновляемых топлив в единую форму - технический углерод. При этом тепло, полученное при их неполном сгорании, можно использовать в производстве и в быту, а полученный топливный концентрат – в транспортных средствах, сельскохозяйственных машинах, добывающих и перерабатывающих агрегатах, силовых и энергетических установках. Карбюраторные и дизельные ДВС работают на унифицированном твердом топливе, поэтому не требуют дополнительных регулировок, зависящих от свойств каждого исходного топливного компонента. Термохимический реактор успешно работает не только на саже, техническом углероде, но и на более тяжелых фракциях – каменном угле, коксовой крошке, древесном угле и различных обугленных органических отходах. Для получения углерода в виде углей можно использовать отходы деревообработки: ветки, опилки, а также стебли и листья сорняков, стебли и шелуху подсолнечника, стержни кукурузных початков и т.д. Углерод полностью преобразуется в синтез-газ, а незначительное количество шлаков и примесей остается в виде золы в реакторе, не попадая в цилиндры. После 3-4 заправок золу удаляют из камеры вручную или пылесосом. Техническое обслуживание занимает несколько минут, после чего устройство вновь заправляется сажей или углем и готово к эксплуатации.
Отправить на Email
Также читайте в номере № 10 (38) октябрь 2003 года:
-
Новая система по производству углеводородного топлива вблизи мест их добычи В Центральном научно-исследовательском институте им. академика А. Н. Крылова была разработана система по производству углеводородного топлива из нефти или газового конденсата и на его основе выработки тепловой и электрической энергии, производству из морской воды товарной пресной и питьевой воды, получению из отходов опреснения морской воды полезных химических элементов и соединений и обеспечению результатами этого производства прибрежн...
-
Кабели, провода и аксессуары в Москве С 30 сентября по 3 октября 2003 года в Москве, в Культурно-выставочном центре «Сокольники», прошла 2-я Международная специализированная выставка кабелей, проводов, арматуры, соединительных устройств, кабельных систем, техники и технологий прокладки и монтажа кабельно-проводниковой продукции «Кабели, провода и аксессуары-2003» (Cabex-2003). Выставка организована MVK (Международной выставочной компанией), ассоциацией «Электрокабель» и В...
-
В Москве состоялась презентация форума «Насосы. Компрессоры. Арматура» В рамках Международной промышленной недели в КВЦ «Сокольники» 17 сентября состоялась презентация двух выставочных мероприятий, которые пройдут в ноябре этого года, - Международного специализированного форума «Насосы. Компрессоры. Арматура-2003» и выставки «Россварка-2003». В президиуме присутствовали генеральный директор ЗАО «Международная выставочная компания» А. К. Квасников, директор форума Т. В. Симонова, генеральный директор Ассо...
-
Сергей Богданчиков: «Не нравится мне этот шум в отрасли» События вокруг «ЮКОСа» не повлияли на российский нефтяной рынок, считает президент государственной нефтяной компании «Роснефть» Сергей Богданчиков. Он рассказал журналистам о своем взгляде на эту ситуацию, возможной приватизации «Роснефти» и месте компании в меняющейся структуре российской «нефтянки». ...
-
Балтийская строительная неделя В Санкт-Петербурге успешно завершилась Балтийская строительная неделя. С 1997 по 2002 г. она проходила под названием «Batimat». Решение об изменении названия выставки принято по нескольким причинам. В переводе с французского «batimat» означает «здание, основное строительство», тогда как тематика выставки несколько шире и включают самостоятельные экспозиции оборудования, вентиляции и отопления, сантехники, интерьеров, окон и дверей, кера...