Введение к работе
Актуальность работы. В структуре баланса первичных источников энергии подавляющего большинства стран, по мера снижения их удельного веса, идут нефть, уголь, природный газ, ядерная энергетика и наконец возобновляемые энергоресурсы. К возобновляемым энергоресурсам относят : энергию солнца, ветра, морских волн, течений и приливов; теплоту земли, окружающей среды (воздуха, поверхности земли, вода, грунтовых вод) морей и океанов; гидроэнергию; различные коммунальные, бытовые и промышленные отходы; биомассу.
О точки зрения природоохранных мер, защиты окрукающей среды и рационализации использования природных ресурсов, актуальным является увеличение производства энергии из возобновляемых источников. В настоящее время доля энергии (тепловой, электрической) производимой из возобновляемых источников в мире составляет - менее 10%. Прогнозами предполагается увеличение этой доли до 12 к 2000 и до 16-24% в 2020г. Широкое использование возобновляемых источников энергии задеркивается повышенной себестоимостью производства единицы энергии. Так например, в Германия себестоимость ядерной энергии составляет порядка 0,1 германской марки на кВт.час (Ш/кВт.час) энергии, получаемой из традиционных топлив - 0,15, гидроэнергии - до 0,27, ветровой - до 0,3, солнечной - до 0,4-0,65, а затрата на прямое преобразование последней в электрическую составляют 1,8-3 Ш/кВт.час. Стоимость производства энергии из отходов (бытовых, коммунальных и промышленных, в том числе и биомассы) дастигает 0,4 Ш/кВт.час. Прогнозы показывают, что предполагаемая структура возобновляемых источников энергии в ближайшем будущем будет распределяться следующим образом: дреЕесные отхода и биомасса составят около ЗТ% этих источников, гидроэнергия - 35% и солнечно-ветровая - около 27. Если принять, что доля энергии, вырабатываемой на основании возобновляемых источников, составляет около 5-6%, то 26 этой энергии в настоящее время в такой стране как Германия получается на мусороскигаицих установках, установках для сжигания древесных отходов, а также с использованием биомассы.
Причем в подавляющем большинстве случаев, последняя используется для переработки в различные топлива.
В настоящее время известны разработки, посвященные сжиганию в дизелях различных отходов промышленности. К таким работам следует отнести сжигание отработанных масел в двигателе в тех условиях, когда сбор и регенерация масла невыгодны, сжигание различных промышленных отходов на базе спиртов и других синтетических углеводородных соединений, а также использование сухих отходов, с целью производства генераторного газа как топлива. Следует отметить, что использование отходов промышленности в качестве возобновляемых энергоносителей для ДВС носит локальный характер. Причем, локальная задача решается как в плане рационализации использования природных местных ресурсов, охраны окружащей среда от загрязнения промышленными выбросами, так и в качестве локального энергосбережения.
В различных химических и биохимических производствах (например, при производстве пенициллина) используются технологические вещества - растворители, входящие затем в состав отходов. К ним относятся n-бутанол, бутилацетат и другие компоненты. Регенерация отработанных растворителей принципиально возможна путем их отгонки в периодическом режиме, однако она сравнительно дорога и усложняет основной технологический процесс.
Возможным путем решения вопроса уничтожения указанных отходов является сжигание их с целью получения полезной энергии и уменьшения выбросов, загрязняющих окружающую среду.
Таким образом, актуальной проблемой является разработка методов и средств использования различных возобновляемых промышленных отходов для решения локальных задач энергосбережения и реализации природоохранных мероприятий, включающих рационализацию использования природных ресурсов и защиту окружащей среды от загрязнения промышленными отходами.
Цель работы. Разработать метод и средства организации рабочего процесса дизеля, использующего промышленные отходы на базе бутилацетате, в качестве добавки к дизельному топливу.
Задачи работы. Для достижения указанной цели необходимо выбрать метод организации рабочего процесса дизеля, выявить 2
рекомендации по его организации, разработать топливоподащую аппаратуру для реализации такого процесса.
Нзучная новизна работы. 1. Разработаны метод и средства организации рабочего процесса дизеля, использующего отходы производства кг базе бутилацетата, как добавки к дизельному топливу.
2. Получены рекомендации по рациональному процентному
содерканшо бутилацетата в дизельном топливе, а также по выбору
регулировочных параметров дизеля.
3. Разработана система топливоподачи, обеспечивающая
подачу смеси бутилацетата и дизельного топлива в цилиндр
двигателя с целью реализации разработанного рабочего процесса.
Система подачи смесевого топлива включает клапан регулирования начального давления (РИД), обеспечивающий регулирование процентного содержания бутилацетата в смеси в зависимости от режима работы дизеля.
4. В работе показано, что добавка бутилацетата к
дизельному топливу в количестве 45% от цикловой подачи при
работе дизеля на номинальном рекимэ позволяет снизить выбросы
сажи на 40%, окислов азота - на 6-8. При этом содержание СО и
СгАп остаэтся практически неизменным.
Практическая ценность. Использование разработанного рабочего процесса позволяет уменьшить токсичность и дымность ОГ при реализации ездового цикла на 20%, окислов азота - на 5% при непревышении уровня содержания СО и С Нд в отработавших газах (ОГ) дизеля, работающего на дизельном топливе.
Разработанная система топливоподачи позволяет регулировать расход бутилацетата автоматически, в зависимости от режима работы дизеля и следовательно расширяет диапазон работы дизеля, в котором возмозша подача бутилацетата.
Использование отходов производства на базе бутилацетата, как добавки к дизельному топливу, решает не только локальные природоохранные, но и энергетические проблемы. При решении первых устраняется проблема загрязнений окружающей среды бутилацетатом, как отходом химической, биохимической и других промышленностей. Решением вторых экономится дизельное топливо путем использования бутилацетата в качестве энергоносителя. В
эксплуатации экономится до 25 дизельного топлива, путем его замещения бутилацетатом.
Реализация работы. Основные результаты исследования переданы на Саранский биохимический комбинат б качестве обоснования рекомендаций на внедрение. Материалы исследований используются в учебном процессе руда при подготовке инженеров и магистров технических наук.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-технических конференциях инженерного факультета РУДН в 1992 и 1993г.г.
Публикации. По результатам исследований подготовлены и сданы в печать две статьи.
Структура и объеи работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы из 76 наименований. Диссертация изложена на 112 страницах машинописного текста, содержащего 40 иллюстраций и 7 таблиц.