Система питания дизелей тепловозов безуглеродным топливом
- 作者: 1, 1
-
隶属关系:
- Самарский государственный университет путей сообщения
- 期: 卷 1 (2023)
- 页面: 441-442
- 栏目: Теплотехника и тепловые машины
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/409770
- ID: 409770
如何引用文章
全文:
详细
Обоснование. Научное сообщество всего мира борется за снижение выбросов оксидов углерода, вызывающих парниковый эффект, как в повседневной жизни каждого человека, так и в массовой промышленности. В энергетической стратегии ОАО «РЖД» от 11.02.2008 № 269р предусмотрено замещение до четверти используемого углеродного топлива альтернативным. Многие труды отечественных ученых в данном направлении дали реальные положительные результаты:
Наиболее токсичными и вредящими экологии компонентами выхлопных газов дизелей локомотивов являются оксиды азота NOX, имеющие 2 класс опасности. Научные исследования ученых по всему миру показывают, что аммиак можно не только применять для обезвреживания опасных выбросов отработавших газов, но и использовать его как топливо [1].
Цель — определить метод и условия для применения аммиака в двигателях внутреннего сгорания тепловозов.
Методы. Аммиак имеет недостаток — впитывает в себя влагу. Учитывая этот факт, применение аммиака при штатной топливной системе тепловозных дизелей (подача с помощью топливных насосов высокого давления через форсунки) невозможна. Это рано или поздно приведет к заклиниванию топливной аппаратуры. Выявлено, что аммиак обладает температурой воспламенения гораздо более высокой, чем дизельное топливо (640 и 340–380 °С соответственно) имеет большое октановое число — 130, и возгорается он при степени сжатия 30–40. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что аммиак следует подавать в цилиндры так же, как в газодизельных тепловозах — вместе с воздухом по принципу применения 15–30 % запальной дозы дизельного топлива. Когда есть поджиг, большая начальная температура горения, аммиак хорошо сгорает.
Результаты. Для производства внешнего смесеобразования возникает необходимость создания специального устройства [2]. Предлагаемое техническое решение не требует больших капиталовложений и не является сложным устройством благодаря простоте его реализации. На рис. 1 представлен макет, выполненный с применением аддитивных технологий.
Рис. 1. Макет устройства для внешнего смесеобразования
Технологией предусматривается частичное изменение впускного коллектора за турбокомпрессором: установка корпуса со штуцером подвода аммиака с образованием кольцевой полости, в которой выполнены тангенциально расположенные отверстия, после смесеобразования аммиачно-воздушная смесь проходит через перфорированную решетку для гомогенизации и подается в каждый цилиндр двигателя. Стоит отметить, что в целях наращивания технологического суверенитета страны, запатентованы устройство, способ и программный продукт для расчета синтеза рабочего цикла дизелей, использующих альтернативное топливо.
Также проведены модельные и вычислительные эксперименты, подтверждающие эффективность снижения вредных выбросов. Рекомендуемые пропорции смешения 40–60 % аммиака с 60–40 % дизельного топлива.
Выводы. Применение предложенной технологии позволит компании ОАО «РЖД» выполнить поставленные перед собой задачи: снизить экологическую нагрузку от локомотивных дизелей, заменить дорогое углеводородное топливо, запасы которого по прогнозам ученых иссякнет примерно через 50 лет, альтернативным.
全文:
Обоснование. Научное сообщество всего мира борется за снижение выбросов оксидов углерода, вызывающих парниковый эффект, как в повседневной жизни каждого человека, так и в массовой промышленности. В энергетической стратегии ОАО «РЖД» от 11.02.2008 № 269р предусмотрено замещение до четверти используемого углеродного топлива альтернативным. Многие труды отечественных ученых в данном направлении дали реальные положительные результаты:
Наиболее токсичными и вредящими экологии компонентами выхлопных газов дизелей локомотивов являются оксиды азота NOX, имеющие 2 класс опасности. Научные исследования ученых по всему миру показывают, что аммиак можно не только применять для обезвреживания опасных выбросов отработавших газов, но и использовать его как топливо [1].
Цель — определить метод и условия для применения аммиака в двигателях внутреннего сгорания тепловозов.
Методы. Аммиак имеет недостаток — впитывает в себя влагу. Учитывая этот факт, применение аммиака при штатной топливной системе тепловозных дизелей (подача с помощью топливных насосов высокого давления через форсунки) невозможна. Это рано или поздно приведет к заклиниванию топливной аппаратуры. Выявлено, что аммиак обладает температурой воспламенения гораздо более высокой, чем дизельное топливо (640 и 340–380 °С соответственно) имеет большое октановое число — 130, и возгорается он при степени сжатия 30–40. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что аммиак следует подавать в цилиндры так же, как в газодизельных тепловозах — вместе с воздухом по принципу применения 15–30 % запальной дозы дизельного топлива. Когда есть поджиг, большая начальная температура горения, аммиак хорошо сгорает.
Результаты. Для производства внешнего смесеобразования возникает необходимость создания специального устройства [2]. Предлагаемое техническое решение не требует больших капиталовложений и не является сложным устройством благодаря простоте его реализации. На рис. 1 представлен макет, выполненный с применением аддитивных технологий.
Рис. 1. Макет устройства для внешнего смесеобразования
Технологией предусматривается частичное изменение впускного коллектора за турбокомпрессором: установка корпуса со штуцером подвода аммиака с образованием кольцевой полости, в которой выполнены тангенциально расположенные отверстия, после смесеобразования аммиачно-воздушная смесь проходит через перфорированную решетку для гомогенизации и подается в каждый цилиндр двигателя. Стоит отметить, что в целях наращивания технологического суверенитета страны, запатентованы устройство, способ и программный продукт для расчета синтеза рабочего цикла дизелей, использующих альтернативное топливо.
Также проведены модельные и вычислительные эксперименты, подтверждающие эффективность снижения вредных выбросов. Рекомендуемые пропорции смешения 40–60 % аммиака с 60–40 % дизельного топлива.
Выводы. Применение предложенной технологии позволит компании ОАО «РЖД» выполнить поставленные перед собой задачи: снизить экологическую нагрузку от локомотивных дизелей, заменить дорогое углеводородное топливо, запасы которого по прогнозам ученых иссякнет примерно через 50 лет, альтернативным.
作者简介
Самарский государственный университет путей сообщения
编辑信件的主要联系方式.
Email: egor.mironov.01@inbox.ru
Самарский государственный университет путей сообщения
Email: sakmara-cite@mail.ru
参考
- Фролов С.Г., Росляков А.Д. Уменьшение вредных выбросов транспортных дизелей путем нейтрализации оксидов азота // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2009. № 3. С. 138–142.
- Курманова Л.С. Способы организации рабочего цикла в тепловых двигателях для работы на смеси дизельного топлива и природного газа // Вестник транспорта Поволжья. 2018. № 6. С. 108–114.
补充文件
