Композиционное топливо – новый вид топлива (NVT)

Существующие технологии получения углеводородного топлива основываются на высокотемпературном крекинг-процессе с применением катализаторов. Это процесс расщепления высших углеводородов на углеводороды с меньшим молекулярным весом, вследствие разрыва С---С связей углеводородов в газовой фазе. При этом образуются высоколетучие метильные и этильные радикалы, которые не могут использоваться в топливах. Эти процессы многостадийны, длительны по времени, характеризуются низким выходом бензиновых фракций. Вторая проблема, снижающая потребительские качества углеводородных топлив, связана с организацией процесса горения топлив в двигателях и котлах: возникают побочные продукты неполного сгорания и снижение теплотворной способности топлив. Это связано с тем, что процесс горения требует для своего инициирования и поддержания свободных радикалов, практически 100%-м источником которых является водная фаза, забираемая из воздуха или содержащаяся в виде примесей в топливе. Экспериментально и теоретически доказано, что процесс горения углеводородов без воды не происходит.

Где взять свободные радикалы? Существует несколько источников генерации свободных радикалов: водно-аэрозольная фаза, ион-радикалы в виде микропримесей, электронный поток от систем поджига и др. Однако их концентрация в воздухе и топливе мала. Для повышения концентрации ион-радикалов в наше время используется специальная обработка топлив, называемая активацией. При активации происходит не только увеличение содержания ион-радикалов, но и изменяются свойства жидкости (вязкость, текучесть, поверхностное натяжение и т.д.). В воде и углеводородах возникают новые фазы вещества, стабилизируемые электростатическими силами от связанных зарядов. В этом случае концентрация свободных радикалов может возрастать до 10⁵ раз, что позволяет реализовать низкотемпературное горение, более полное использование топлива, резкого снижения концентрации продуктов неполного сгорания, увеличения срока службы и кпд двигателя. При разработке технологий получения комбинированного активированного топлива (композиционного топлива) на основе высоко-молекулярных нефтяных фракций (дизтоплива, керосина, мазута и т.д.) и воды, использовались вихревые гидрокавитационные и роторно-пульсационные установки (РПА) (Рис.1. и Рис.2.).

Принцип работы этих активаторов основан на интенсивном перемешивании различных видов углеводородов и воды на молекулярном уровне за счет вихревого движения и кавитации. Известно, что при воздействии на твердые вещества в жидкой среде мощными импульсами, они не только подвергаются измельчению, но и приобретают физико-химические и технологические свойства отличающиеся от тех, что приобретают при диспергировании до той же тонины на других измельчителях.

К явлениям, при которых можно достичь такого эффекта, как раз и относится гидродинамическая кавитация.

До недавнего времени она считалась крайне негативным явлением, так как сопровождалась срывом работы гидравлических систем и эрозионным разрушением гидравлического оборудования. Однако, исследования последних лет показали, что при определённых условиях можно вызывать гидродинамическую кавитацию «срывного типа», при которой кавитационные пузырьки схлопываются в жидкости, а не на стенках каналов, что позволяет использовать разрушительный эффект кавитации для интенсивной обработки жидких составов без разрушения рабочих органов оборудования. По сравнению с кавитацией создаваемой в ультразвуковых аппаратах, гидродинамическая кавитация имеет ряд преимуществ: меньшие удельные затраты, более низкая стоимость аппаратов, простота их конструкции и эксплуатации, возможность сочетания с другими воздействиями.

Рис.1. Установка РПА

Рис.2. Вихревой гидрокавитатор

Композиционное топливо – углеводородное топливо + вода, соединённые на молекулярном уровне – принципиально новый вид жидкого топлива, отличающийся от углеводородного топлива особенностями выгорания и теплообмена. В процессе соединения воды и углеводородного топлива, вода становится своеобразным катализатором, улучшающим процесс горения топлива.

Использование установок подготовки композиционного топлива даёт следующие преимущества потребителю на его объектах:

·        увеличение исходного топлива после обработки до 50%;

·        теплота сгорания композиционного топлива не уступает исходному топливу;

·        вязкость композиционного топлива ниже вязкости исходного топлива;

·        не требует изменения системы ввода топлива и не приводит к ухудшению его распыления на существующих системах ввода, по отношению к исходному топливу во всем диапазоне температур топлива и давлений на системах ввода топлива;

·        уменьшение расхода композиционного топлива не менее чем на 15%, по сравнению с расходом исходного топлива, и не приводит к ухудшению работы котлов;

·        хранение композитного топлива при температуре 60…90°С в тех же ёмкостях, что и исходное топливо;

·        композиционное топливо сохраняет свои свойства и качества до 1 года;

·        количество структурно изменённой воды вводимой в топливо, может доходить до 60%....70%;

·        утилизация обводненных мазутов и сточных вод, загрязненных мазутом;

·        при наличии в ёмкостях хранения исходного топлива водяных линз больших размеров, после обработки в устройстве подготовки композиционного топлива создается топливо высокого качества;

·        исключить затраты на обезвоживание исходного топлива;

·        уменьшается количество вредных выбросов в атмосферу (сажи на 30-50%, СО и NO_x в 2-3 раза).

Результаты испытаний и исследований композиционного топлива:

1.     Испытания по сжиганию мазута и КТ на паровом котле ЩБ-А7-М16.

( Таблица 1, Рис. 3,4) (ОАО «Уралбурмаш», 01.10.2002г.)

Таблица 1

подробности  Композиционное топливо NVT.doc

предварительные заявки на rossmi@ya.ru