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:
-
Опыт автоматизации для реконструкции энергообъектов Главное направление научно-технического прогресса в области производства электро-энергии и тепла традиционно сохраняется за теплофикацией. Прогнозируемый к 2010 году прирост потребления тепла в России может составить около 1,5…2,9 млрд ГДж/год. Рост теплопотребления должен обеспечиваться как за счет применения новых технологий теплоснабжения, так и за счет повышения эффективности действующих энергообъектов путем проведения мероприятий...
-
Блиц Правительство РФ повысило почти на девять долларов ставку экспортной пошлины на нефть, вывозимую с территории России. Премьер-министр Михаил Касьянов подписал соответствующее постановление. Таким образом, новая ставка экспортной пошлины на нефть с 1 октября этого года составит 33,8 доллара за тонну. Кроме того, правительство с первого октября подняло почти на восемь долларов ставку экспортных пошлин на нефтепродукты. С 1 октября став...
-
От нефтяного бизнеса - к новым технологиям: На внедрении изобретений можно зарабатывать миллионы Предприниматели Аркадий Мелентъев и Сергей Гулов год назад наладили выпуск принципиально нового сварочного аппарата. Сегодня их предприятие работает с месячным оборотом $380 000. До этого бизнесмены более или менее успешно работали в нефтяном бизнесе. Им принадлежала небольшая франчайзинговая сеть автозаправочных станций в Москве и Подмосковье. Для нового бизнеса они решили искать новые технологии. Информацию об изобретениях получил...
-
Блиц Продолжаются работы на ОАО «Котласский ЦБК». 12 сентября отгружена система контроля и управления для многотопливного (газ, мазут, уголь) котлоагрегата БКЗ-160, ст.№4 ТЭЦ-1. Комплект поставки СКУ котлоагрегатом включает в себя 4 шкафа управления, 2 шкафа информационных сигналов,11 шкафов силовой автоматики, шкаф АВР, шкаф питания, 4 шкафа розжига горелок, пульт оператора и пульт аврийного останова. В качестве привода питателей сыр...
-
Турция: Турцию не интересуют казахстанские нефть и газ Государственная организация планирования Турции заявила, что страну не интересуют казахстанские нефть и газ. По мнению организации, входящей в состав аппарата турецкого правительства, в настоящее время Турция не испытывает потребности в казахстанских углеводородах, так как все потребности страны могут быть удовлетворена за счет традиционных поставщиков из других стран. Более того, казахстанские нефть и газ не понадобятся Турции и в сред...