Лекция 3. Топлива на основе угля (1037678), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Снижение расхода условного твердого топлива с 380…400 г/кВт∙ч до280…300 г/кВт∙ч.14Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаПрименение топлив на основе каменногоугля в силовых установках с ПДКафедра поршневых двигателей (Э2)Исторические этапы использования угольнойпыли в качестве моторного топливаII. Период с 1945 по 1970 г.г.Hanse D.J. (Университет штата Северная Каролина, 1949 г.)Объект испытаний: серийный четырехтактный двигатель Hill (модель P-4),D/S = 89/133 мм/мм, n = 1200 об/мин.Особенности: топливо – ТУС (20% битуминозных пылеугольных частиц45…75 мкм и ДТ). Подача топлива осуществлялась системой механическоговпрыска с давлением 12,4 МПа.Результаты: выявлена необходимость доработки сопла распылителя,регулировки начала впрыска в более широких пределах, оптимизация фаз ГРи формы КС.Есин В.В.
(СССР, 1952 г.)Объект испытаний: камера со стенками из прозрачного материала.Особенности: имитация условий тракторного дизеля.Выводы: дальнобойность пылевоздушного факела должна быть небольшойна начальной стадии процесса вдувания и максимальной в конечной стадии.Струя должна быть направлена по оси цилиндра.15Московский государственный технический университет им.
Н.Э. БауманаПрименение топлив на основе каменногоугля в силовых установках с ПДКафедра поршневых двигателей (Э2)Исторические этапы использования угольнойпыли в качестве моторного топливаTracy E.W. и др. (Юго-западный исследовательский институт,США, 1957 г.)Объект испытаний: четырехтактный двигатель Caterpillar объемом 3,4 л.Особенности: топливо – ТУС (30% различных исходных твердых топлив сразмерами частиц порядка 20 мкм и ДТ). Штатная система впрыска топлива.Вывод: рациональное сжигание ТУС возможно только в тихоходныхдвигателях.Marshall H.P. и Shelton C. (Политехнический институт штатаВирджиния, США, 1959 г.)Объект испытаний: одноцилиндровый двигатель Nordberg D/S = 114/133мм/мм, n = 1700 об/мин.Особенности: раздельная подача ДТ штатной системой впрыска и твердоготоплива (50% от массы жидкого топлива) путем механическогораспыливания в потоке воздуха, поступающего в КС.Вывод: для эксплуатации дизеля на ТУС необходимо модернизироватьсистему смазки таким образом, чтобы исключить попадание угольныхчастиц в смазочное масло.16Московский государственный технический университет им.
Н.Э. БауманаПрименение топлив на основе каменногоугля в силовых установках с ПДКафедра поршневых двигателей (Э2)Исторические этапы использования угольнойпыли в качестве моторного топливаIII. Период с 1970 г. по настоящее времяRyan T.W. и др. (Юго-западный исследовательский институт, США,1982 г.)Объект испытаний: одноцилиндровый дизель типа CLR с размерностью D/S =97/95 мм/мм.Особенности: твердое топливо – сажа, кокс и каменный уголь (в концентрации10…20%).
Зазор в сопряжении между иглой и корпусом распылителя был увеличен.Результаты: были внесены изменения в конструкцию двигателя (дополнительноезавихрение воздушного заряда, увеличение степени сжатия с ε = 14 до ε = 17), итопливную систему (уменьшение угла распыливания и интенсивности подачи).Siebers D.L. и др. (Sandra National Laboratories, США, 1986 г.)Объект испытаний: цилиндрическая бомба с оптическим доступом.Особенности: изучение сгорания ВУС.Результаты: задержка воспламенения для различных видов ВУСпримерно в 5 раз превышает аналогичный показатель для ДТ.17Московский государственный технический университет им. Н.Э.
БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Применение синтетических топлив всиловых установках с ПДИсторические этапы использования угольнойпыли в качестве моторного топливаMorgantown Energy Technology Center, Министерство энергетики США,(1988 г.)Цель программы: создание ДВС, способного работать на различных видахугольного топлива (ТУС, ВУС, угольная пыль и продукты газификации угля).Основные направления: изучение особенностей прямого сжигания угольных топливв ДВС; проверка новых принципов работы двигателей на угольном топливе.Особенности: физическое и математическое моделирование процессов.18Московский государственный технический университет им.
Н.Э. БауманаПрименение топлив на основе каменногоугля в силовых установках с ПДКафедра поршневых двигателей (Э2)Примеры использования угольных суспензий впоршневых двигателяхАккумуляторПоперечный разрез двигателяSulzer 1RSA76Sulzer, Швейцария (с 1978 г.)Двигатель: двухтактный с петлевойпродувкой 1RSA76Схема: одноцилиндровыйРазмерность: D/S = 760/1550 мм/ммСтепень сжатия: ε = 10,63Давление наддува: 0,24 МПаМощность: 1471 кВт (2000 л.с.) при120 об/минКПД: 41,2% на ДТ; 40,4% на ТУСТип топлива: водо-угольная суспензия(ВУС) - 50% угольной пыли, 30% воды,20% ДТОсобенности: аккумулятор для подачиТУС, отделенный от линии высокогодавления диафрагмой19Московский государственный технический университет им.
Н.Э. БауманаПрименение топлив на основе каменногоугля в силовых установках с ПДКафедра поршневых двигателей (Э2)Примеры использования угольных суспензий впоршневых двигателяхSulzer, Швейцария (первый этап – с 1978 г., второй – с 1982 г.)Цель программы: изучение возможности использования ТУС и ВУС в качестветоплива для малооборотных двигателей.Результаты: Установлено, что общее время сгорания ТУС и ВУС значительно превышаетвремя, необходимое для сгорания ДТ. Задержка воспламенения ВУС составляет 2…4 мс по сравнению с 0,4…1 мс дляДТ, а скорость нарастания давления выше. Снижение износа поршневых колец путем омеднения конических рабочихповерхностей. Наиболее уязвимым элементом конструкции остается распылитель форсунки(время работы до выхода из строя составляло несколько часов). Средний расход топлива при работе на ВУС во всем диапазоне нагрузокповышался не более, чем на 2%.20Московский государственный технический университет им.
Н.Э. БауманаПрименение топлив на основе каменногоугля в силовых установках с ПДКафедра поршневых двигателей (Э2)Примеры использования угольных суспензий впоршневых двигателяхCooper-Bessemer, США (1992 г.)Двигатель: четырехтактныйгазодизель LSBСхема: 6LРазмерность: D/S = 393,7/558,8 мм/ммМощность: 1185 кВт (1612 л.с.) при360…400 об/минТип топлива: водо-угольная суспензия(ВУС) с содержанием угольной пыли53…55%, запальная доза ДТ – 7…16%.Особенности: вихрекамеры дляактивации процесса сгорания,материал распылителя – карбидвольфрама с добавлением кобальтаПоперечный разрез двигателяCooper-Bessemer LSB21Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаПрименение топлив на основе каменногоугля в силовых установках с ПДКафедра поршневых двигателей (Э2)Примеры использования угольных суспензий впоршневых двигателяхCooper-Bessemer, США (1992 г.)Совмещенная диаграмма двух рабочих процессов в двигателе Cooper-Bessemerсерии LSB при его работе на ВУС22Московский государственный технический университет им.
Н.Э. БауманаПрименение топлив на основе каменногоугля в силовых установках с ПДКафедра поршневых двигателей (Э2)Примеры использования угольных суспензий впоршневых двигателяхGeneral Electric (с 1988 г.)Двигатель: 7FDLСхема: V12Размерность: D/S = 267/229 мм/ммМощность: 2230 кВт (3030 л.с.)при 1050 об/минТип топлива: водо-угольнаясуспензия (ВУС), содержащая 48%угля и 2% присадок; впрыскзапальной дозы ДТ (3…5%)Особенности: аккумуляторнаясистема подачи топлива сразмещением аккумулятора вкорпусе форсунки (давлениевпрыска 140 МПа)Поперечный разрез двигателя GE 7FDL: 1 – форсунка для впрыска ВУС,2 – диафрагменный разделитель, 3 – основной топливный насос, 4 –дополнительный топливный насос для впрыска запальной дозы ДТ23Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаПрименение топлив на основе каменногоугля в силовых установках с ПДКафедра поршневых двигателей (Э2)Примеры использования угольных суспензий впоршневых двигателяхGeneral Electric 7FDLСхема подачи ВУС в двигателе GE 7FDL: 1 – плунжерный насос ВД, 2 – каналслива ДТ, 3 – датчик давления, 4 – диафрагменный разделитель, 5 – обратныйклапан, 6 – редукционный клапан, 7 – канал подвода давления в системугидрозапирания иглы, 8 – система гидрозапирания иглы распылителя, 9 –распылитель, 10 – емкость для хранения ВУС, 11 – насос НД24Московский государственный технический университет им.
Н.Э. БауманаПрименение топлив на основе каменногоугля в силовых установках с ПДКафедра поршневых двигателей (Э2)Примеры использования угольных суспензий впоршневых двигателяхGeneral Electric (1988-1993 г.г.)Особенности: Выделение NOx и CO сократилось более чем на 90%; содержаниедвуокиси серы – на 85% (при использовании специальной системыочистки ОГ). Покрытие поршневых колец карбидом вольфрама позволилосущественно повысить ресурс работы ЦПГ.Схемное решение экспериментального тепловоза, оборудованного 12 цилиндровым двигателем GE7FDL, работающем на ВУС: 1 – двигатель, 2 – ЭБУ, 3 – рециркуляционный насос, 4 – емкость дляВУС, 5 – насос системы очистки, 6 – резервуар для очищенной воды, 7 – резервуар длянеочищенной воды, 8 – электрический нагреватель и термостат, 9 – проточный теплообменникдля подогрева ВУС, 10 – подпиточный насос25Московский государственный технический университет им.
Н.Э. БауманаПрименение топлив на основе каменногоугля в силовых установках с ПДКафедра поршневых двигателей (Э2)Примеры использования угольных суспензий впоршневых двигателяхPielstick (2004 г.)Поперечный разрез двигателяPielstick PC 2.6 - 400Двигатель: PC 2.6 - 400Схема: V18Размерность: D/S = 400/460 мм/ммМощность: 9600 кВт (на жидкихнефтепродуктах), 6400кВт (на ВУС)Тип топлива: водо-угольнаясуспензия (ВУС) на основенизкосортных углей (LRCWF)КПД: при использованииутилизационной турбины достигает48%.Эмиссия вредных веществ в ОГ:существенное снижение NOx (на90% при использованиикаталитических систем очистки)26Московский государственный технический университет им.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
