DICE, The direct injection carbon engine

[nik1]

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.

 

[КГ125]

Но пък който има въглища а няма нефт може да се повози... 

[Joro-01]

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 Октомври 29, 2015 от Joro-01

[Joro-01]

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

Редактирано Октомври 29, 2015 от Joro-01

[КГ125]

Дордето има танкове, военна техника и локомотиви, на дизелът времето няма да мине ! )) 

[Joro-01]

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. 

[nik1]

  On 29.10.2015 г. at 17:08, Joro-01 said:

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 Октомври 29, 2015 от nik1

[nik1]

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)

[Joro-01]

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 Октомври 30, 2015 от Joro-01

[Joro-01]

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.

[Joro-01]

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...

 

[nik1]

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 Ноември 1, 2015 от nik1

[Joro-01]

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

[nik1]

 

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 Ноември 2, 2015 от nik1