О нем знают давно
Использование растительных масел в качестве моторного топлива известно давно. Еще в 1900 году на Всемирной выставке в Париже экспонировался двигатель, работающий на арахисовом масле. Первоначально биодизелем называли смесь минерального дизельного топлива с рапсовым маслом. В настоящее время в западных странах понятием «биодизель» определяется не что иное как метиловый эфир, обладающий свойствами горючего материала и получаемый в результате химической реакции из растительных жиров. Именно эфиры растительных масел можно назвать настоящим биодизелем.
С 90-х годов в странах Европы ведутся работы по созданию мощностей для промышленного производства биодизеля из масла озимого рапса. В странах ЕС производство растительного биотоплива поддерживается государством. В 1991 году Евросоюз утвердил программу «Евродизель», предусматривающую компенсацию 50% капвложений в увеличение соответствующих мощностей и иные льготы. В этих странах производство биодизеля составляет почти 4,5 млн. т. Лидирует в регионе пока Италия, на которую приходится более 30% от общего объема продукта.
По итогам 2004 года потребление биодизтоплива в Германии удвоилось и теперь эквивалентно среднегодовому потреблению горючего 300 тыс. легковых автомобилей. Но, пожалуй, на этом остановимся поподробнее, чтобы окончательно уяснить, чем все-таки биотопливо привлекает сегодня потребителей.
Итак, в Германии большие надежды возлагаются на рапс в качестве замены дизельного топлива. Для использования топлива, получаемого из растительного сырья, рассматриваются два пути: этерификация растительных масел до кондиций дизельного топлива; модифицирование дизельного двигателя таким образом, чтобы при сгорании сырого масла в нем не образовывался вредный нагар.
Первый путь уже реализуется на автомобильном транспорте. Топливо Biodiesel, представляющее собой рапсовый метиловый эфир (RME), уже отпускается в Германии более чем на 800 заправочных колонках. Поскольку RME – чрезвычайно агрессивная жидкость, топливные баки, топливопроводы и иные элементы, соприкасающиеся с ним, должны иметь специальное исполнение, стойкое к RME.
Поставки растительного сырья ограничены посевными площадями, спецификой сельского хозяйства, а также возможностями переработки. Ожидается, что в 2006 году использование в качестве топлива рапсового масла и RME суммарно составит около 2,3% от общего потребления автотранспортом дизельного топлива. До 2020 года эта доля может дойти лишь до 4%.
Однако специалисты полагают, что разработка специальных двигателей малоэффективна. Низкий потенциал растительного сырья по сравнению с абсолютным потреблением дизельного топлива становятся причиной того, что на автотранспорте целесообразнее использовать RME в обычных дизелях, а не сырое масло в специальных двигателях.
На железнодорожном транспорте это граничное условие не приемлемо. Абсолютное потребление дизельного топлива здесь значительно меньше, чем в автомобилях. Так, в 1995 году оно составило 3,3% от потребления на автотранспорте, включая расход в устройствах обогрева. Ответ на вопрос о предпочтительности RME или сырого рапсового масла на железнодорожном транспорте также будет иным, чем на автомобильном.
Поиски новых источников энергии вызваны рядом причин:
ограниченностью запасов обычных источников;
зависимостью от стран – экспортеров нефти;
парниковым эффектом, обусловленным поступлением в атмосферу двуокиси углерода;
загрязнением атмосферы выхлопными газами.
Наряду с этим рост потребности в растительном сырье для получения топлива может повысить доходность сельского хозяйства.
Процесс изготовления рапсового масла делится на два этапа: первичный отжим из семян и вторичный – из жмыха. С помощью последующей экстракции остаточное содержание масла в жмыхе может быть дополнительно снижено. После отжима масло фильтруют и обезвоживают, очищают от кислотных компонентов и осадка, а затем осветляют. Для производства RME требуются дополнительные затраты на этерификацию. Диапазон температур этерификации в зависимости от способа составляет 20-1000 C.
Рапсовое масло получают на децентрализованных (без экстракции) и на централизованных маслозаводах. В Германии сейчас в общей сложности работает 80 децентрализованных и 12 централизованных заводов. Дальнейшая переработка масла в RME возможна лишь специальными этерификационными установками. В настоящее время топливо Biodiesel выпускают восемь немецких фирм, две из которых работают за границей.
Плюсы и минусы
Полнее уяснить картину работы этих видов топлива поможет некоторое сравнение аспектов их свойств. Ведь, как известно, все познается в сравнении.
Дизельное топливо может сгорать в двигателях с непосредственным впрыском или же в предкамерных и вихрекамерных. Непосредственный впрыск применяется в двигателях высокой мощности. Удельный расход топлива при данном способе впрыска ниже, чем в двух других случаях. В то же время, сгорание топлива в последних случаях лучше, ибо в выхлопе содержится меньше вредных веществ.
Рапсовое масло и RME отличаются от дизельного топлива температурой кипения. У дизельного топлива она приближается к 100° C, у RME – около 320° C. У рапсового масла температура кипения тоже выше, чем у дизельного топлива. При низкой нагрузке дизеля (в том числе на холостом ходу) температура поршня снижается. Рапсовое топливо, имеющее повышенную температуру кипения и осевшее на охлажденном поршне, уже не испаряется и не воспламеняется при смешивании с воздухом. Несгоревшее топливо поршневыми кольцами перемещается вниз, попадает в картер, где соединяется со смазочным маслом, в результате чего масло разжижается попадающим в него RME, что в дальнейшем может привести к выводу дизеля из строя. При использовании в качестве топлива рапсового масла его попадание в смазочное масло приводит к образованию в картере резиноподобной субстанции. В связи с этим заменять масло в двигателях, работающих на рапсовом топливе, приходится чаще.
По своим свойствам рапсовое масло во многом отличается от дизтоплива. Это, прежде всего, относится к вязкости – важнейшему параметру, определяющему качество распыления и сгорания топлива. Вязкость масла может быть понижена нагреванием или разжижением за счет добавления дизельного топлива. Рапсовое масло, будучи более вязкотекучим, чем дизельное топливо, при использовании в качестве горючего должно быть достаточно теплым. При слишком низких температурах оно требует подогрева.
Рапсовое масло не может длительно использоваться в обычных дизелях с непосредственным впрыском, так как оно полностью не сгорает. Результатом этого, кроме смешивания со смазочным маслом, являются продукты коксования, откладывающиеся на форсунках, поршнях и поршневых кольцах. В предкамерном и вихрекамерном двигателях длительное использование рапсового масла возможно, так как в этом случае оно дополнительно подогревается перед воспламенением, что способствует лучшему смешиванию с воздухом и более полному сгоранию.
В дизеле с непосредственным впрыском есть возможность таким образом изменить конструкцию поршней, головки цилиндров и форсунок для длительного использования в качестве топлива растительных масел. Помимо этого, могут быть разработаны специальные двигатели с непосредственным впрыском, предназначенные для работы на рапсовом масле. В таких двигателях следует учитывать, что:
температура поршня значительно выше, чем в обычных дизелях;
ограничена возможность проникновения несгоревшего топлива в смазочное масло;
обеспечивается более высокий к.п.д. по сравнению с обычным дизелем.
Таким образом, RME благодаря процессу этерификации по характеристикам оказывается значительно ближе к дизельному топливу. Это топливо может применяться на любых типах дизелей. Поскольку все дизели, как правило, оптимизированы по использованию дизельного топлива, то переходу на RME должна предшествовать дополнительная калибровка системы впрыска, улучшающая сгорание топлива.
Преимущество: биологическая безвредность
По сравнению с минеральным маслом, 1 л которого способен загрязнить 1 млн. л питьевой воды и привести к гибели водной флоры и фауны, растительное масло, как показывают опыты, при попадании в воду не причиняет вреда ни растениям, ни животным. Кроме того, оно подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% масла, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер при попадании в них исходного масла.
В общем, использование растительных видов топлива необходимо для того, чтобы снизить выброс в атмосферу двуокиси углерода. При сгорании рапсового топлива выделяется такое количество СО2, которое было потреблено из атмосферы растением за весь период его жизни. В то же время, не следует упускать из виду и дополнительные выбросы углекислого газа, связанные с использованием транспортных средств, а также сельскохозяйственной техники, работающей, в основном, на дизтопливе. При изготовлении RME особенно велики дополнительные выбросы СО2, так как этот процесс связан с использованием метанола и расходом энергии. Рапсовое топливо снижает выбросы углекислого газа в атмосферу, однако считать его экологически чистым было бы неправильно. В отношении выбросов СО2 рапсовое масло более экологично, чем RME.
При исследовании других компонентов вредных выбросов рассматривались различные виды подвижного состава (легковые и грузовые автомобили, тягачи, тепловозы и др.). При этом, использовались всевозможные методы исследования, зависящие от характера эксплуатации подвижного состава и выбираемой в связи с этим точки на характеристике зависимости частоты вращения от крутящего момента. Для автомобильного транспорта используют, как правило, исследование по 13 пунктам.
Для железнодорожного подвижного состава применяют метод ISO-F, предусматривающий проверку по трем пунктам, так как здесь для рассмотрения берут только три режима – полной и неполной нагрузки, холостого хода. Для всех видов подвижного состава устанавливают единые условия эксплуатации, когда время работы распределяется следующим образом: в режиме холостого хода – 60%, при полной нагрузке – 25%, при частичной – 15%. Результаты исследований нередко нельзя сравнивать из-за различия применяемых методик.
Для автотранспорта лимитируются следующие компоненты выбросов: окись углерода СО, углеводороды СН, окислы азота NOX и сажа. Если здесь оценивать результаты частичного перехода на рапсовое масло или RME, то существенный выигрыш будет только по выбросам сажи. По окислам азота наблюдается увеличение объема выброса. Применение окисляющего катализатора при использовании RME значительно снижает выбросы СО, СН и сажи.
Для железнодорожного подвижного состава в настоящее время еще нет предельных норм выбросов, установленных государственным законодательством. Существует лишь закон железных дорог Германии (DBAG), согласно которому выбросы следует исключать или снижать до минимального уровня. Разработаны также рекомендации МСЖД. Они-то и послужили основой для создания методики проверки ISO-F. Согласно им предусмотрены следующие предельные нормы в граммах на 1 кВт/ч: для СО – 3, СН – 0,8, NOX – 12. Для оценки содержания в выхлопе сажи используется число Боша. Нормами для сажи предусмотрена выраженная в этих единицах величина 1,6-2,5.
В области железнодорожного подвижного состава существует тенденция к использованию двигателей с более низким выхлопом, имеющих пониженную частоту вращения и увеличенный срок службы. Однако здесь важен также расход топлива. Оптимизация дизелей по величине расхода ведет к увеличению в выхлопе окислов азота. В этом отношении рапсовое топливо наименее пригодно для решения проблемы. Из недостатков следует назвать также повышенный уровень шума от двигателей, работающих на рапсовом масле или RME. Одним из преимуществ топлива на базе рапса можно считать пониженное содержание в выхлопе окислов серы.
_http://www.tek.ua/article0$pa!401$a!346351.htm
------------------------------------------------------------
_http://www.sciteclibrary.ru/texsts/rus/stat/st614-4.htm
Но для эксплуатации дизеля чисто на растительном масле без добавленя соляры рекомендуется ставить конверсион-кит вот типа такого _http://www.diesel-therm.com/vegetable-oil-kit.htm т.к маcло должно быть температурой ~до 70°C для нормальной работы дизеля
Автор
Тема: Био дизель (Прочитано 7238 раз)
