Отиди на
Форум "Наука"

Recommended Posts

  • Потребител

Дизеловите двигатели с "въглищно"/"водно-въглищно" гориво . Исторически и технически обзор.

Предимства. Проблеми за решаване

http://www.usea.org/sites/default/files/122014_The direct injection carbon engine_ccc243_0.pdf

ПС

Основните проблеми са свързани с износването на разните части на двигателите, причинявано от абразивните и химически активните субстанции- главно окиси на силиции, желязо, калции, калии и други, които окиси: 

а) се получват при изгарянето на металните сулфиди в горивото (то представлява въглищни частички във вид на прах или във вид на водна дисперсия), 

б) и/или се съдържат като окиси в него, като силициевият двиокис.

Тези включвания могат да се редуцират при предварителната обработка на суровината, което се отразява на цената на горивото.

 

Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Nik1, пак изби рибата с хубава тема, поздравления за което.

Още не съм ти разгледал линка, споменахме с Ангел (градския ти) за такъв двигател в "Двигатели с вътрешно горене" (доколкото помня), не помня кой намери такъв локомотив, но по принцип нямаше много инфо. Coal water sludge обикновено се ползва за котелно гориво. За "парен" двигсател с вътрешно горене нямаше много тогава, иначе го мислех за гениално изобретение, а сега и да има, мисля му е минало времето. Вече идва времето на електровозите.

Но по темата

Освен проблемите, които си споменал, тук ще трябва и много чистене на отпадъчните газове. Повечето филтри за твърди частици влошават работата (и ефективността) на двигателя. Освен другото дизеловите двигатели замърсяват повече - ако гори богата смес има много неизгорели фракции (Метанови и неметанови летливи органични съединения (МЛОС, НМЛОС) и твърди часици (сажди). Ако гори богата смес се вдига температура и тогава се окислява атмосферният азот и тогава се превишават нормите за азотни оксиди, което колите  се решава с катализатори, но за да работи трябват горещи газове на изход, така че при първият случай е двигателят по-ефективен. Подобни проблеми има и при котлите, не само при дизеловите двигатели. Там обаче понятето е стехиометрина  смес, а бедната на гориво и богата на кислород смес означава повече азотни оксиди. Само да напомня за измамния софтуер на Фолксваген, където софтуерът ппознава кога колата е подложена на тест за емисии и сменя режима на двигателя. Та затова мисля (и заради разпрстранението на хибринди автомобили, елекромобили и такива на горивни клетки) мисля,че на дизеловият двигател макар и с най-високо КПД от топлинните машини му отминава времето.

 

Редактирано от Joro-01
Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Четивото е интересно, не знам дали ще го изчета сега. За линка говоря.

Редактирано от Joro-01
Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Дизелът без борба няма да се предаде :)  Но ще е класически дизел, даже по-качесвен, а не водовъглищна емулсия или въглищен прах. Навлизат вече хибридните и електрически бронирани машини. А за влаковете - все повече стават електровозите. 

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Nik1, пак изби рибата с хубава тема, поздравления за което.

Още не съм ти разгледал линка, споменахме с Ангел (градския ти) за такъв двигател в "Двигатели с вътрешно горене" (доколкото помня), не помня кой намери такъв локомотив, но по принцип нямаше много инфо. Coal water sludge обикновено се ползва за котелно гориво. За "парен" двигсател с вътрешно горене нямаше много тогава, иначе го мислех за гениално изобретение, а сега и да има, мисля му е минало времето. Вече идва времето на електровозите.

Но по темата

Освен проблемите, които си споменал, тук ще трябва и много чистене на отпадъчните газове. Повечето филтри за твърди частици влошават работата (и ефективността) на двигателя. Освен другото дизеловите двигатели замърсяват повече - ако гори богата смес има много неизгорели фракции (Метанови и неметанови летливи органични съединения (МЛОС, НМЛОС) и твърди часици (сажди). Ако гори богата смес се вдига температура и тогава се окислява атмосферният азот и тогава се превишават нормите за азотни оксиди. Но при втория случай е двигателят по-ефективен. Тези проблеми ги има и при котлите, не само при дизеловите двигатели. Само да напомня за измамния софтуер на Фолксваген, където софтуерът ппознава кога колата е подложена на тест за емисии и сменя режима на двигателя. Та затова мисля (и заради разпрстранението на хибринди автомобили, елекромобили и такива на горивни клетки) мисля,че на дизеловият двигател макар и с най-високо КПД от топлинните машини му отминава времето.

 

Според изнесените данни двигателите, захранвани с CWS , водно-въглищна емулсия (те са дизелови, да уточня) имат съпоставими емисии на CO2, и хипотетично са с по-ниски емисии на азотни окиси (температурата на изгаряне е 800-850 градуса целзий) , в сравнение с двигателите, захранваните с класическо дизелово гориво..

/Първият дизелов двигател всъщност е конструиран да работи с въглищен прах, само че прахообразните въглища са взривопасни, и не са били подходящи за експериментите и опитите - пише го буквално в монографията/ 

Пиша "хипотетично", защото некоксуваните въглища освен всичко съдържат свързан в разни съединения азот, който при горене се окислява.

----------------------------------------------------------------------..

Доколкото схващам от данните които прегледах, и ако схващам правилно - то излиза, че ако въглищата се пурифицират в голяма степен, могат да бъдат заместител на дизеловото гориво 

/Може би трябва да открием тема за "пурифицирането" на въглищата, както знаеш вероятно най-голямо електрическо КПД имат горивните клетки, захранвани с въглерод, така че може би има смисъл от такава тема/

Хубаво че е има нови технологии, само да намомня - водеща е икономическата ефективност и цената...Пак според данните цената на киловат часа елекртоенергия, произведена от такива дизелови станции е два пъти по-ниска от цената произведена от дизелови станции, захранвани с класическо дизелово гориво.

Освен това петролът ще поскъпва повече от въглищата, така че смятам технологията за сравнително перспективна 

Забележка: Петролът ще стигне за още 70 години, въглищата за 150-200 години (при сегашните темпове на изчерпване), и цената на петрола ще се казва повече сравнено с тази на въглищата. Идеите за производство на синтетично дизелово гориво не на база петрол, за сега, според мен са в сферата на утопиите - технологии има бол, но няма ресурсите и материалите да се произвждат промишлени количества. 

/Защо пиша дизелово гориво, ами защото КПД-то на дизеловия двигетел не може да бъде достигнато .Ако се изполва водород/еленергия/рапично олио или там каквото за X евро за  килограм/киловатчаса, с които водород/еленергия, да се добива течното въглеводородно гориво, няма да е едно и също колко ще гори автомобила ни/.

 

 

 

 

 

Редактирано от nik1
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Тук има  данни/резулти от един демонстрационен проект на CWF (coal water fuel) дизел, и предполагам че няма фалшифицикация на данните :)

http://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/920195

Ето някои цитати

Combustion Completeness and Duration: For the more successful CWF combustion events where the majority of injected fuel energy was released, the energy release with CWF was comparable to DF2 (diesel fuel) energy release (90% to 95%). There was no evidence of build-up of unburned coal in the cylinder. 

Engine-Out Nitrogen Oxides: At given engine load, the engine-out nitrogen oxides (NOx) level was only 150 parts per million at 25% engine load, compared to 430 ppm for diesel fuel operation (60% reduction). The 150 ppm is equivalent to 0.14 g/kWh or 0.45 lb per million BTU. This was an “engine-out” figure and the coal diesel stack emission level of NOx will be 80-85% lower because an SCR unit part of the design. The estimated stack emission at 25% load point would be about 30 ppm, which is equivalent to 0.03 g/kwh or 0.09 lb per million BTU. This is well below the required standards for coal fired power plants. 

NOx: Measured emissions of NOx from the coal-fueled engine are about 30% to 40% of those of conventional diesel engines, due in part to the flame temperature suppression effect of water in the slurry. Measured coal-fueled diesel NOx emission levels of 600 +200 ppm at 11% O2 (1.8 + 0.6 lb/MMBtu) must be significantly reduced to make the coal-fueled diesel engine commercially viable.

CO and Unburned Hydrocarbon Emissions: The combustion characteristics of the CWF fuel in both the Fairbanks-Morse and Cooper-Bessemer prototype engines have been excellent, as described above in Chapter 3. Carbon monoxide and unburned hydrocarbon emissions are low, in the ranges of 100-300 ppm and 20-200 ppm, respectively. As a result, control methods for these pollutants are not necessary.

---------------

O2 -емисиите са еднакви с тези на захранваният с дизелово гориво аналогичен двигател,

 

Хиппотетични и реални проблеми има със сярата и праховите/твърдите частици..

Оказва се че най-подходящи за производтвото на CWF дизелово гориво  са лигнитите с малко съдържание на пепел. 

Водното съдържание във въглищата в случая няма такова значение, както при класическите двигатели/случаи с външно горене: При тях  част от енергията се губи (изчезва от енергийното уравнение на машината) в изпарение на водата съдържаща се в във въглищата, При дизеловите агрегати (вдигателите с вътрешно горене) водата след изгарянето на основното гориво се превръща в образно казано "полезен/ефективен газ" 

Дизеловите двигатели, захранвани със CWF имат по висок общ КПД от класическите парни машини (бутални и турбинни). При дизеливите двигатели, захранвани със CWF той достига 48-50% (колкото е на дизеловите двигатели, захранвани с дизелово гориво)

Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Да, използва се разширението и тласкането на водата, съответно намалява детонацията (ако мога така да се изразя за скоростта на експлозията (на разширение на газовете)) на въглищния прах.

Аз затова се изразих "парен двигател с вътрешно горене"

Редактирано от Joro-01
Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Още не съм прегледал до края това дето бе така добър да пуснеш, но поне си го свалих на телефона преди малко. Ще коментирам като го изчета.

Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Най ми хареса, че складираното гориво се утаява. Нормално - пр големина на частицата 10um е суспензия, не колоид. За да се тредотврати това се добавя гума ксантан - добавката Е415, стабилизатор на емулсии в хранително вкусовата промишленост (емулгатор). Това гориво ще проявява свойства на ненютонов флуид (то май го и пишеше), някъде в "Естествени науки - общ" - пуснах "Fun с ненютонов флуид". Това също е проблем и трява да се има предвид при има предвид при проектиране на агрегата.

Както казах, харесвам идеята, но засега сякаш проблемите са повече. Получаването на такова гориво вероятно няма да е евтин процес и ще вдигне цената. Горивнаа камера, инжектора и клапаните трябва да са от твърди и устойчиви на корозия материали (неслуайно дадоха графика на скалата на Моос), инжекторът ще трябва да е як..

От друга страна Австралия има въглища в излишък, премиерът им тази година се гордееше, е са сила там, така че.. Германи се връща също при тези двигатели.

Това гориво бих го горял в големи двигателе предимно за стационарни установки или корабни. Сещам се за още едни начин - МХД генератор - горивото обаче да е прах и с някакви калциеви соли за да  се йонизира по-лесно.

Аз четох няъде и за газ турбинни двигатели с въглищно гориво (ако не греша), ум ми не го побира - евтини са им турбините ли...

 

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

В Щатите (Low-rank coal-water fuel facility planned for Mississippi)  планират производстена цена на CWF-горивото от 15 долара за barrel-of-oil-equivalent (BOE), който е 5.6 MМBtu,  (иначе самото гориво е околко два пъти по-ниско енергийно от дизеловото)

(Silverado projects the cost to produce Green Fuel on a barrel-of-oil-equivalent basis at $15 per barrel)

Производствената цена изглежда атрактивна на фона на високото КПД на DICE-двигателите, сравнено с машините с външно горене, използващи въглища

(цената е доста атрактивна сравнена с тази на прородния газ, който купуване за топлофицацията ни, в пъти по-ниска от тази която плащаме за синьото гориво.. в Китай имат промишлено производство на CWF за бойлери)

http://www.investopedia.com/terms/b/barrelofoilequivalent.asp

Не намерих много данни за българските лигнити, но ако се окаже, че част от тях са с ниско съдържание на пепел (освен лигнитите в Източномаришкият басейн, В България има(ме) още общо околко 1 милиард тона изполвами запаси от лигнити в други басеини), то бъдещето не излежда толкова мрачно  - тотална зависмост от внос на скъпи горива, и/или екологично бедствие в Добруджа и по Северното Черноморие (с оглед плановете за подземна газификация на въглищата от Добружанския басейн).

Ако горивото се произвжда в България, то и част от парите ще остават в България (като преки данъци), ще има нови работни места, а ефектът ще се мултиплицира (всеки вложен лев в индустрията ни, увеличава с повече от един лев ръста на общия БНП)

------------------------------------------------------

В по-горните публикации бяха направили някакви разчети. Изглежда цените за поддръжката на машините са определящи,  и в този смисъл би следвало да се намали срокът за техния ремонт (чрез намаляване на износванията)

/По-нататък ще публикувам материали за технологии и други при преработката на лигнитите в CWF-гориво/

 

 

Редактирано от nik1
Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Спмням си че преди търсех на руски, резултати на "водоугольное топливо" има бол, но не и за двигатели. Горят го като котелно гориво мазут).

примерно - http://www.niss.gov.ua/public/File/2012_table/Pr7_25_12_2012.pdf

И все пак попаднах на един прелед, от Украйна е, но все пак. Качвам го като файл (ПДФ) че згубил линка.

 

 

 

01004352585.pdf

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

 

http://www.prnewswire.com/news-releases/non-polluting-15barrel-green-fuel-base-replaces-skyrocketing-90-100barrel-crude-oil-58692727.html

 

По-долу най-общо и схематично е представен процеса на производтство на CWF за DICE

В случая описват производството на CWF от черни въглища със средно съдържание на пепел,  При производството на CWF от лигнитните въглища се извършва допълнително хидротермално третиране на зърната (частиците), с цел да се намали порьозността им. 

http://www.dice-net.org/index.php/development/the-fuel

Редактирано от nik1
Link to comment
Share on other sites

Напиши мнение

Може да публикувате сега и да се регистрирате по-късно. Ако вече имате акаунт, влезте от ТУК , за да публикувате.

Guest
Напиши ново мнение...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Зареждане...

За нас

Вече 17 години "Форум Наука" е онлайн и поддържа научни, исторически и любопитни дискусии с учени, експерти, любители, учители и ученици.

За своята близо двайсет годишна история "Форум Наука" се утвърди като мост между тези, които знаят и тези, които искат да знаят. Всеки ден тук влизат хиляди, които търсят своя отговор.  Форумът е богат да информация и безкрайни дискусии по различни въпроси.

Подкрепи съществуването на форумa - направи дарение:

Дари

 

 

За контакти:

×
×
  • Create New...