Внедрение в эксплуатацию водотопливной эмульсии для дизельных двигателей
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
µме дизеля и соответственно затрат на них.
.2 Применение водоугольных суспензий
Может рассматриваться, как вариант использования в ЛЭУ в случае критического положения с дизельным топливом. В этом случае определённый интерес представляет возможность использования водоугольных эмульсий.
По данным НИИ экономики энергетики РАО ЕЭС России, в балансе топлива при производстве электроэнергии в нашей стране в 2006 году доля природного газа составила 51%, а угля - около 18%, в то же время в США на угле вырабатывается 52% электроэнергии, в Германии -54%, в Китае - 72%, в Польше - 94%.
По ожидаемой выработке основных месторождений нефти и газа, запасы которых в десятки раз меньше запасов угля, структура потребления энергоресурсов будет неотвратимо изменяться в сторону увеличения потребления угольного топлива.
В сложившихся условиях становится очевидным перспективность научно-технических разработок по созданию новых эффективных видов топлива на основе угля, к ним относится и водоугольное топливо (ВУТ) суспензия, в том числе с добавками любого углеводородного сырья (нефти, спиртов, метанола и других горючих жидкостей).
Являясь альтернативным для традиционных видов топлива - угля, мазута, газа, водоугольное топливо (ВУТ) предназначено для их замены, а также для улучшения экологической обстановки в местах работы промышленных и бытовых котельных на угле или мазуте.
Сущность традиционного приготовления водоугольного топлива, как в Российской Федерации, так и за рубежом, заключается в тонкодисперсном измельчении угля, перемешивании его с водой и различными химическими добавками, которые добавляются для повышения текучести полученной суспензии, предотвращения расслоения и придания ей стабильности. Соотношение угля и жидкости в водоугольных суспензиях составляет от 50 / 50%, до 75 / 25%.
Измельчение угля традиционно проводят в шаровых или стержневых мельницах как сухого так и мокрого помола, которые отличаются большой металлоемкостью, высокими удельными затратами энергии на измельчение одной тонны угля, низким КПД измельчения - 0,6%, большими капитальными затратами при строительстве заводов приготовления ВУТ.
Представляемая технология предусматривает измельчение угля фракции 0-10 мм до тонкодисперсного состояния в воде как с добавками, так и без них.
В основу технологии по приготовлению водоугольных суспензий заложено свойство углеводородного сырья, угля, нефти, и других углеводородных соединений подвергаться гидрогенизации, т.е. присоединению водорода к атомам углерода под большим давлением, до 700 атмосфер, и при высокой температуре (от 400 до 5500С).
Вторым фактором, позволяющим обеспечивать не только измельчение, перемешивание, но и химические эффекты присоединения, замещения, слияния и разрыва молекул - является использование кавитации.
В кавитационных аппаратах, применяемых для тонкодисперсного измельчения угля, всасывающие полости выполнены таким образом, что в них возникают разрежения, и закачиваемая диспергатором водоугольная пульпа находится под значительным разрежением, способствующим насыщению пульпы кавитационными пузырьками.
При переходе пульпы через диспергатор возникают зоны и импульсы с повышенным давлением.
Кавитационные пузырьки, оказавшиеся в зоне повышенного давления или под действием импульса повышенного давления, начинают интенсивно схлопываться.
Продолжительность схлопывания пузырька длится 108с.
В точке исчезновения пузырька возникают мгновенные перепады давления от 400 до 2500 МПа, мгновенные значения температуры 2000 - 3400 К; на поверхности пузырька возникают и при его исчезновении концентрируются электрические заряды, напряженностью до 1011 В/м.
Таким образом, на молекулярном уровне в достаточном простом оборудовании возникают условия для протекания реакций гидрогенизации.
Кавитация приводит к возникновению реакционно-способных радикальных частиц. В случае воды такими радикальными частицами являются атом водорода и гидроксильный радикал:
2O -> H + OH + e
Модель физико-химических процессов, протекающих в кавитационном пузырьке и в прилегающем к нему объеме жидкости (вода; вода + H2O2; O3; 02) включает элементарные акты, приводящие к образованию продуктов сонолиза воды:
гомолитическое расщепление воды с образованием радикалов Н и ОН, при рекомбинации которых образуется, в том числе и пероксид водорода Н202;
образование гидроперекисных радикальных соединений при наличии в реакционной среде кислорода;
взаимодействие радикальных продуктов сонолиза воды с пероксидом водорода;
дальнейшие вторичные процессы возбуждения и перезарядки продуктов сонолиза воды.
Таким образом, в водной среде, находящейся в поле кавитационных колебаний, присутствуют гидроксил-, пероксид-, и другие радикальные частицы и соединения.
Гидроксил-радикал является мощнейшим окислителем, который может существовать в воде; обладая высоким окислительным потенциалом. Гидроксил-радикал способен окислять практически все органические соединения. Вместе с этим, гидрокислорадикал является типичным электрофилом и по этой причине легко вступает в реакцию с молекулами, содержащими ароматическое кольцо.
Внешне технология приготовления водоугольного топлива выглядит следующим образом: уголь измельчается в молотковой дробилке и фракцией от 0 до 10 мм, ленточным конвейером направляется в смеситель, в который подается вода. Приготовленная в смесителе во