1598005355-8175385b9c8404424807f40ff9c50b0a (811200), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Теоретически возможный выход водорода может достигать 25 — 28о/с (об.) при се=0,1, однако обычно он не превышает 20% (об.). Кроме того, отмечается интенсивное коксообразование н выпадание сажи. Поэтому на практике, какправило, используется режим с а=0,25 — 0,35. Основные недостатки рассматриваемого процесса те же, что и ранее: энергетические потери и склонность к коксообразованию. Для устранения их используют подачу водяного пара, что обеспечивает выход газа без твердой фазы при г»=0,20 — 0,26. Среди большого числа разработанных конструкций термовоздушных газифнкаторов водородной конверсии наибольшую известность получил газификатор (рис. 4.29), созданный в лаборатории реактивных установок ведомства НАСА (США).
Газификатор представляет собой теплоизолированный реактор с блоком катализатора на основе никеля. Он оснащен теплообменниками для подогрева топлива и воздуха за счет теп,чз 184 Сина1ез- газ Рис. 4.29. Схема термовоздушного газификатора бензина: 1 — эмульененная форсунка; 2 — иеиаригельная спираль; 3 — каталнаатер; 1 — термслара; г — диафрагмы; б — енльфей; у — решетка; г — теллеебненннк; у — керамический корпус; за — реакпнениаи камера; 11 — напальная свеча; 12 — электреклапан; 13 — форсуночная головка; М вЂ шнеков ааинхрнтелтс М вЂ” струйная форсунка получаемого синтез-газа эмульсионной форсункой для подачи топливовоздушной смеси и автоматической системой управления режимом работы газификатора. Запуск газификатора осуществляется с помощью свечи при се=0,6, после чего прн достижении рабочей температуры катализатора (900 — 950'С) он автоматически переходит на рабочий режим са=0,35; к.п.д. газификатора на этом режиме составляет 0,75 — 0,78, а получаемый синтез-газ характеризуется следующим составом (в (об.)): Нз — 21,6, СΠ— 23,6, СО2 — 1,2, Ыт — 51,2.
Газификатор прошел всесторонние испытания в стендовых условиях в составе двигателя, а также на автомобиле «Сйеуго1е1» на беговых барабанах и в дорожных условиях. Испытания показали возможность существенного повышения энергетической эффективности двигателя и снижения выбросов ряда вредных веществ при работе с газификатором [1751. В целом показана возможность повышения энергетической эффективности двигателя и автомобиля за счет водородной конверсии на 25 — 40%, что согласуется с результатами испытаний на бензино-водородном питании при использовании чистого водорода. Паровая конверсия углеводородного топлива в конструктивном оформлении более сложная. Это обусловлено необходимостью иметь дополнительную емкость для воды, систему ее подачи и дозирования.
В Институте газа АН УССР разработана двухступенчатая схема паровой конверсии бензина, которая реализована нз малогабаритной передвижной установкее. Установка УКБ-1 * Длигриенко В. В., Мищенко В. Т., Веселоа В. В. Малогабаритная передвижная установка для паровой конверсии бензина//Каталитическая конверсия углеводородов. Киев: Науйова думка. !979.
Вып. 4. С. 73 — 77. 185 (рис. 4.30) включает сырьевой узел, аппарат для конверсии бензина (совмещающий функции реактора газификации бензина и высокотемпературной конверсии метана), реактор для паровой конверсии оксида углерода и аппарат для сероочистки. Производительность установки (по газу) 0,2 — 2,4 мз/ч, выход водорода 35 — 70% (об.), массовое отношение вода: бензин=3,4 — 5,0, температура 300 — 750'С; масса установки без сырья и катализатора — 75 кг.
При изучении паровой конверсии н-гептана па установке УКБ-1 установлено, что выход водорода и производительность процесса растут с повышением температуры и избытка водяного пара. Увеличение же давления резко снижает выход водорода: в диапазоне 0,5 — 1,5 МПа от 56,8 до 42,!% (об.). В качестве сырья процесса термокаталитической конверсии наибольшее применение получил метанол, что связано с высоким содержанием водорода в этом продукте (свыше !2%), низкой температурой процесса (200 — 300'С), его высокой энергетической эффективностью и простотой организации.
Согласно термодинамическим расчетам, в продуктах конверсии водных растворов метанола может содержаться до 70% Нз, При использовании тепла отработавших газов на каждый моль превращенного метанола утилизируется =75 кДж тепла, благодаря чему теоретический к. п.д.
системы газификатор— двигатель внутреннего сгорания повышается примерно на 11%. К настоящему времени созданы разнообразные конструкции термокаталитических газификаторов метанола. Работа большинства из них реализуется па одной из схем, показанных на Рис. 4.81, Варианты термокаталитической конверсии метанола при атмо- сферном (а) и высоком (б) давлениях: ! — бак с метанолом; 3 — нснарнтель; 3 — реактор; З вЂ” дввгатель; 5 — радпатар двяге- теля; б — насос; ! — отработавшие газы; П вЂ” оклаждающая жндкость; гг! — беазвн; гу — воздук рис.
4.31. В качестве катализатора используют промышленные цинк-хром-медные катализаторы. При температуре =300'С и объемной скорости подачи сырья 2000 — 2500 ч-' обеспечивается степень конверсии не менее 80% паров метанола с выходом 2 мз/ь! синтез-газа с 1 л катализатора, На катализаторе ХпО/ /СцО при температуре 300'С и давлении 147 кПа получен синтез-газ следующего состава (в % (об.) ); Нз — 63, СΠ— 24, СОз — 4, СН« — 1, СНзОСНз — 3, СНзОН вЂ” 5 (1751. По сравнению с системами хранения водородного топлива (криогенной, гидридной и газобаллонной) при использовании метанольного газификатора масса топливной системы снижается в 7 — 10 раз.
Кроме того, отмечается более высокий эффективный к. п.д. двигатели на частичных нагрузках. Например, при стендовых испытаниях двигателя с рабочим объемом 2,4 л и е=8,2 на модельном синтез-газе, соответствующем по составу продуктам конверсии метанола, обеспечивалась устойчивая работа при се=2,4 [176). При этом эффективный к. п. д.
по сравнению с бензиновым вариантом возрос на 21%, а выбросы токсичных компонентов с отработавшими газами практически отсутствовали. Рис. 4.30. Схема установки паровой конверсии бензина: ! — бачкн бензнна н водьк з насос-дозатор; 3 — топочное устройство; з — реактор конверсия бензина; з — змеевнк; б. — реактор паровой- конверсии со; 7 — устройства сероочнсткн; а — стойкн; р, гз — 4!нксаторы; го — тепловая изоляция; г! — корпус; м — гз— термапары; гб — реснвер природного газа; гт — колодяльннк-ка«девсатар; га — влагоотделнтель; тр — ротаметр; зб — регулятор давлезян 186 4.9. ПРОЧИЕ ВИДЪ| АЛЪТЕРНАТИВНЫХ ТОПЛИВ Во многих странах изучается возможность использования растительных масел в качестве топлива для дизельных двигателей, Особенностью растительных масел по сравнению с товарными дизельными топливами являются более высокая вязкость и плотность, высокое содержание (8 — 9%) кислорода и обусловленное этим некоторое сзтижение теплоты сгорании топлива: 187 Масло Плотность, кг/и' Вязкость (37,8'С), мм'/ Теплота сгорания, МДж/л Подсолнечное Рапсовое 926 922 с 36 37 36,4 36,9 Льняное 932 29 37,0 При работе дизельных двигателей на растительных маслах к.
п. д. несколько выше, чем при работе на товарном дизельном топливе, однако мощность снижается на 5 — 20% в зависимости от вида масла. Из-за пониженной теплоты сгорания топливная экономичность двигателя несколько ухудшается и,. кроме того, наблюдается повышенное количество углеродистых отложений при длительной работе. Эксплуатационные свойства растительных масел могут быть улучшены путем нх очистки илн введении специальных присадок. На основании экспериментов установлено, что предкамерные дизели при работе на растительных маслах имеют лучшие характеристики и менее склонны к выходу из строя, чем дизели с неразделенной камерой сгорания. Так, в исследованиях тракторного дизеля «5(енг '14/11 408/43» на смеси рапсового масла и дизельного топлива в равном соотношении после 287 ч эксплуатации наблюдалось залегание колец, засмоление выпускного канала и значительные отложения на выпускных клапанах, хотя распылители форсунок и элементы топливного насоса.
высокого давления оставались без изменения. При испытаниях смеси подсолнечного масла с дизельным топливом в соотношении 2: 8 на предкамерных дизелях типа «Реп(х Г31 912» после 400 ч эксплуатации обнаружено закоксовывание сопловых каналов распылителей форсунок. В то же время предкамерные дизели фирмы «(эен1к» удовлетворительно работали на очищенном подсолнечном масле на протяжении около 2000 тыс.
ч в условиях рядовой эксплуатации [1771. Применительно к двигателям с искровым зажиганием в Японии изучена возможность нспользовання эвкалиптового масла н его смесей с бензннамн н спиртами. Из-за высокой вязкости применение этого масла требовало перерегулнровкн карбюратора, н все равно прн работе автомобиля на чистом масле затруднялся запуск двигателя, ухудшались топливная экономичность н динамические качества.
Установлено, что оптимальным является содержание !Π— 207э масла как в спиртах, так к в бевзннах. Целесообразность использования растительных масел в качестве моторных топлив признается преимущественно в Австралии и ряде стран Тихоокеанского бассейна, сельское хозяйство которых специализировалось на производстве арахисового и кокосового масел. Такая возможность подтверждена приведенными в Австралии в !979 — 1980 гг, полевыми испытаниями тракторов и грузовых автомобилей с дизельными двигателями на арахисовом масле.
Выполненный в ФРГ системный технико-экономический анализ основных направлений использования биомассы показал, что для этой страны наибольший интерес представляет рапсовое масло. Для условий Бразилии фирмой «Са1егр111ег» рекомендуются смеси растительных масел (из соевых бобов, подсолнечника или земляных орехов) с дизельным топливом в соотношении 1: 9. В связи с перспективностью водорода как моторного топлива практический интерес представляет его конверсия в высококипящиетоплива, использование которых было бы более приемлемым для автомобильного транспорта. Одним из таких топлив является аммиак [1781, производство которого хорошо освоено, он относительно недорог и имеет удовлетворительные термодинамические свойства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
