В течение нескольких месяцев мы регулярно публикуем статьи и отчеты об использовании технологии МГК (микровакуумного гидроударного крекинга) в судовых энергетических установках, исходя из личного опыта. С 2000 года мы в основном применяли данную технологию при обработке и сжигании топочного мазута на береговых котельных и ТЭЦ.
Энергосбережение на флоте
В августе 2006 года мы впервые применили данную технологию для перевода шести судовых дизелей фирмы «Бурмейстер», изготовленных по лицензии в Китае, использующих дефицитный мазут Ф-5, на более дешевый мазут М-100. В течение 9 месяцев мы испытывали их в различных режимах работы при разных нагрузках. Результаты превзошли самые смелые ожидания:
- Экономический эффект от использования более дешевого топлива составил более 15 тыс. долларов в год на один дизель.
- Расход мазута М-100 сократился в среднем от 8 до 12%.
- Температура уходящих газов снизилась на 18-23%.
- Благодаря более полному сгоранию топлива на деталях цилиндра поршневой группы, газовыводящего тракта, практически отсутствует нагар, вследствие чего они меньше подвержены абразивному износу.
- На 40-60% сократились выбросы вредных веществ в атмосферу, причем, полностью отсутствуют сажистые вещества в выхлопных газах, даже при работе дизеля на полной нагрузке.
Таким образом, ничего не меняя в конструкции дизеля, мы привели его в соответствие с требованиями стандартов ЕВРО-3. Я делаю такие заявления, только исходя из отзывов специалистов и личных наблюдений. Ниже я попробую теоретически обосновать вышеуказанный результат.
Итак, топливом называют вещество, которое при сгорании образует продукты, нагретые до высоких температур, за счет находящейся в нем химически связанной энергии. В состав любого топлива в виде основных горючих элементов и их химических соединений входят: углерод (С), водород (Н) и сера (S), кроме того, в топливе, как правило, находится кислород (О) и азот (N), который не является источником выделения энергии.
Углерод (С) является одним из главных составляющих топлива, т.к. его содержание определяет теплоту сгорания.
Водород (Н) из-за того, что его теплота сгорания превышает теплоту сгорания углерода в 4 раза, является второй главной составляющей топлива.
Сера (S), входящая в состав органических соединений, может сгорать и выделять теплоту.
В качестве топлива в СЭУ используют мазут. Он является конечным продуктом нефтепереработки, и в нем в основном сосредоточена балластнонегорючая часть, состоящая из минеральной массы и воды. Свойства мазутов напрямую зависят от исходных свойств сырой нефти и глубины ее переработки. В процессе нефтекрекинга легкие углеводородные фракции: бензины, керосины, дизельное топливо – насыщаются водородом в большей степени, и, соответственно, содержание водорода в мазуте мизерное, поэтому теплотворность мазутов намного ниже, чем в перечисленных фракциях. Снижение теплотворности мазутов определяется также повышенным содержанием в его составе серы, азота, асфальтогенов, смол, золы, влаги, механических примесей и т.д.
Чтобы добиться повышения теплотворности мазутов их обрабатывают на установках ИСУ, использующих технологию МГК. Основным элементом ИСУ является ГАП (генератор акустических процессов), иными словами, гидродинамический ультразвуковой кавитатор (не путать с банальными эмульгаторами!). При прохождении жидкости через кавитатор ей задается огромная скорость, около скорости звука. При этом возникают интенсивные акустические колебания в ультразвуковом спектре частот, создаются в объеме потока кавитационные разрывы. (Кавитация – вскипание жидкости при обычных температурах в зависимости от ее скорости). Закрытие кавитационных разрывов (или схлапывание) сопровождается концентрацией энергии, позволяющей в локальном объеме жидкости доводить температуру до 2000 градусов и давление до 200 атм., что значительно превышает параметры крекинг-процессов при переработке нефти. Таким образом, мазут подвергается дополнительному крекинг-процессу. Я еще раз повторяю, что данные процессы невозможно воспроизвести в обыкновенных эмульгаторах, которые, по большому счету, являются простыми мешалками. Только наши устройства имеют камеру озвучивания и математически рассчитанную геометрию и размеры отверстий статора и ротора. Они подобраны и рассчитаны таким образом, чтобы открываться и закрываться именно на пике стоячей волны, где гидродинамический эффект самый сильный, плюс культура производства предприятий ВПК и качество материалов. По крайней мере, за 7 лет работы на рынке энергосберегающих технологий подобных аналогов мы не встречали.
Но вернемся к рассмотрению процессов, происходящих в кавитаторе. При добавлении воды в мазут перед озвучиванием в процессе кавитирования происходит преобразование длинных молекулярных цепей в более легкие углеводородные радикалы газовых дисциллятных топливных фракций, а измельчение остаточных фракций способствует сокращению потери горючей части топлива, ранее удаляемой в процессе сепарирования (ответ механикам по поводу отсутствия необходимости сепарации топлива при применении наших установок).
Таким образом, мы получили практически новый вид топлива. При попадании топлива в цилиндр, содержащиеся в топливе высокодисперсные частицы водной фазы (1-3 мкм) при прогреве превращаются в паровые пузырьки, которые при взрыве мгновенно дробят капельки топлива на мельчайшие частицы, вследствие чего удельная поверхность испарения топлива многократно, примерно в 200 раз, увеличивается, а сама реакция горения ускоряется до 5 раз. Кроме того, молекула воды при соприкосновении с молекулой углерода частично диссоциирует на кислород и водород. Образовавшийся при диссоциации атом водорода быстро диффундирует в область с избытком кислорода, вследствие чего температура горения увеличивается, и топливо сгорает полностью. Участие в реакции горения дополнительного количества водорода приводит к увеличению количества продуктов сгорания и к повышению теплотворности топлива. Вот откуда и появляется вышеуказанный эффект.
Мутаев Александр Александрович
Для получения контактных данных
(email, телефон и адрес),
зарегистрируйтесь