Биогорива - B - Статии - Информационен и развлекателен портал Borshec

Биогориво Представлява гориво от биологични суровини, получено в резултат на преработка на всякакви растения (царевица, рапица, соя и др.). Прави се разлика между течни биогорива (етанол, метанол, биодизел), твърди биогорива (дърва за огрев, слама, други пелети) и газообразни (биогаз, водород). Нарастващото търсене на биогорива принуждава земеделските производители да намалят площите с хранителни култури и да ги преразпределят в полза на горивни култури.

През последното десетилетие в чужбина най-голям практически интерес проявява течно биологично гориво, произведено от биомаса, семена и плодове от ядливи и индустриални маслодайни семена, както и отпадъци от хранителни масла. Това гориво се използва широко в страните от Европейския съюз (ЕС), Украйна, Беларус, Северна и Латинска Америка. Използва се главно в дизелови двигатели и котелни инсталации. Поради няколко причини в карбураторните двигатели биогоривата все още не са намерили широко приложение.

Трябва да се отбележи, че някои експерти се позовават на биогорива и горивни смеси от петролни въглеводороди и запалими течности, като алкохоли и етери, произведени от растителни и животински суровини, което е напълно неприемливо. Тези смеси представляват отделен вид горива, при които биологичните въглеводороди са само добавка към традиционното петролно гориво или компонент на горивна смес, условията на съхранение, технологичния цикъл на приготвяне, както и горивния процес (реакция на окисляване) на които имат фундаментални разлики. Непознаването на това често води до негативни последици с пожари, повреда на оборудването и смърт.

Биологичните горива трябва да включват само горива от растителен или животински произход и горивни смеси на тяхна основа. Горивните смеси на основата на петролни продукти и биологични добавки, въведени например с цел подобряване на екологичността, нямат нищо общо с биогоривата, но са петролни горива с добавки. Такива горивни смеси понастоящем включват био-бензин, биодизел, масло от биомаса и био-масло.

Поради това е необходимо да се прави разлика между традиционните петролни и биологични горива, както и горивни смеси и биологични добавки.

Какво още трябва да знаете за биогоривата

Биогоривото, наред с очевидните предимства, има редица недостатъци, присъщи на всички въглеводородни горива. Тези недостатъци трябва не само да бъдат известни, но и да се вземат предвид при съхранение и използване на този вид гориво.

Използването на биогориво, както показва опитът от експлоатацията на електроцентрали, изгарящи гориво, пряко зависи от температурата на външния въздух. Така че, вече при температури под + 10 ° C, поради ниското налягане на наситените пари и високата топлина на изпарение, стартирането на карбураторни двигатели при използване на алкохоли в тях става почти невъзможно. Пускането и експлоатацията на дизелови двигатели на биогорива, произведени от маслени култури при ниски външни температури, също е невъзможно поради значително намаляване на течливостта на горивото. Най-подходящи за преработка на биологично гориво и подготовка за изгаряне бяха горивните системи на котли с механични и паромеханични дюзи.

Наред с калоричността, стабилността и корозивността са важни свойства на всяко гориво. Стабилността на горивото е способността му да поддържа физическото си състояние и физикохимичните си свойства за определен период от време при различни условия на съхранение и транспортиране. За да се увеличи стабилността на горивото, в неговия състав трябва да се въведат специални скъпи добавки, което в крайна сметка значително увеличава цената на горивото. За съжаление много видове биогорива и горивни смеси на тяхна основа имат ниска стабилност (няколко часа), което също ограничава обхвата на практическото им приложение.

В момента съществува погрешно схващане, че биогоривата са по-екологични за околната среда от петролните горива. Но префиксът „био“ не означава, че биогоривото е абсолютно екологично гориво. Екологичността на биогоривото, както и всеки друг вид въглеводородно гориво, се проявява в процеса на използването му по предназначение, т.е. директно по време на изгаряне, докато нивото на екологична чистота на горивото зависи повече от качеството на организация на процесите на неговото приготвяне и изгаряне, а не на вида гориво.

Един от проблемите при работата с биогорива е липсата на единни изисквания за качеството на този вид гориво, което усложнява широкото му използване. Пречка за широкото въвеждане на биогорива е ниската енергийна стойност на суровината за производството му. По този начин, за да се получи 1 литър течно биогориво, са необходими повече от 25 килограма царевица, а от един тон рапица могат да се получат само около 60-70 литра рапично масло. Това означава, че производството на големи (необходими за консумация) обеми биогорива изисква преработката на огромно количество суровини и следователно значителни площи за неговото възпроизвеждане.

Търсят стандарти

Не е тайна, че всеки производител препоръчва използването на въглеводородни горива или гама горива, които отговарят на определени технически изисквания в техните горивни инсталации. Тези препоръки са задължителни, тъй като са породени от редица обективни причини. Първо, за всеки тип горивна инсталация може да се използва определен вид въглеводородно гориво, тъй като няма универсално гориво за всички инсталации. На второ място, основата за топлинното изчисление на всяка горивна инсталация е стойността на калоричността на планираното за използване гориво. На трето място, конструктивните материали за производството на елементи от определена горивна инсталация се избират въз основа на корозивността на горивото, предназначено за употреба, и продуктите от неговото горене. И накрая, работата на която и да е инсталация за изгаряне на гориво става невъзможна без висока стабилност на горивото, тоест без поддържане на неговите качествени и количествени показатели за дадено време.

Практическото използване на биогоривата породи цяла гама неизвестни досега експлоатационни проблеми, свързани преди всичко с неговите физикохимични свойства и недостатъчни познания за тях.

По този начин използването на биогорива в съществуващите горивни инсталации налага решаване на редица сложни експлоатационни проблеми, без които пълната подмяна на петролните горива с биогорива става невъзможна.

Как да изгаряме биогорива

Ефективността на използването на биогорива може да бъде постигната чрез създаване на инсталации за изгаряне на гориво, предназначени да използват специфичен вид биогориво, например алкохоли, етери, рапица, палмово масло и др., Или, с други думи, чрез създаване на принципно ново гориво - горещи инсталации. Това обаче отнема много време и е скъпо.

Друг вариант е да се оборудват съществуващите горивни инсталации за гориво с няколко горивни системи (така наречените системи с много горива), способни да обработват и доставят за съвместно или разделно изгаряне всеки отделен вид биогориво, например система от рапично масло, система от метилов алкохол и т.н. Аналози на такива системи вече съществуват. Полигоривните системи отдавна се използват в някои големи комбинирани централи (например в Обединеното кралство за преработка и захранване на традиционни видове въглеводородни горива за изгаряне). Въпреки че и този метод не е евтин.

Ефективността на изгаряне на биогоривата може да бъде подобрена

Известно е, че ефективността на горивния процес на всеки вид въглеводородно гориво, включително биологично, се определя главно от качествените и количествените характеристики на приготвената горивна смес, отразяващи хомогенността на структурата на горивото, дисперсията на молекулите на въглеводорода, еднородност на смесването на горивото и въздуха, хомогенността на сместа, доставена за горене, оптималната концентрация на компонентите, участващи в реакцията на горене и др. Тези характеристики от своя страна зависят от метода на приготвяне и схемата за подаване на гориво и окислител до зоната на горене. Въз основа на гореизложеното, един от реалните начини за увеличаване на ефективността на изгарянето на биогорива е подобряването на процеса на приготвяне на горима смес и въвеждането на нови схеми за нейното подаване в зоната на горене.

Може да се постигне по-ефективно изгаряне на въглеводороди от животински и растителен произход, например с помощта на струйна помпа-пулверизатор, чието използване позволява не само да се премахнат недостатъците на отделната система за подаване на гориво и въздух, използвана днес, но и да се присвоят положителна роля за запалимата вода, присъстваща в състава. Помпата за пръскане едновременно изпълнява функциите на смукател, смесител, дозатор, диспергатор и пръскачка; тя прилага съвместна схема за подаване на гориво и въздух, при която горивото и окислителят се смесват до зоната на горене, а не в нея. Във всмукателната камера на пулверизиращата помпа молекулите на биогоривата се подлагат на разрушаване (разделяне), образувайки хомогенни молекули с по-ниска маса и въглеводородни радикали, които, активно комбинирайки се с водни молекули (ако има такива) и молекулен кислород, образуват фино диспергирано, хомогенно кислородно гориво смес с дадено съотношение на компонентите.

Реактивната помпа-пръскачка е преминала сложни тестове и пилотна работа, включително върху суров нефт, чиито свойства и индивидуални физикохимични параметри са много близки до тези на повечето смеси от въглеводороди от животински и растителен произход.

Опитът от практическото приложение на пръскачката в реални условия е показал нейната ефективност, многофункционалност и гъвкавост, което дава основание да се говори за възможността за нейната адаптация към работа с различни видове биологично гориво.

К. т. Н. Д-р Игор ДУБРОВИН Евгений ДУБРОВИН

Как на практика да заменим дизеловото гориво с биогориво

По-целесъобразно е течното биогориво да се изгаря в съществуващите инсталации за изгаряне на гориво, както беше споменато по-рано, в състава на горивните смеси, във връзка с което е необходимо да се изберат техните компоненти и да се изчисли количественото съотношение, както и да се определи вискозитетът и плътност на сместа.

След това се определя точката на възпламеняване на биосместа от оптималния състав. Като се вземат предвид точките на възпламеняване на рапичното масло, равно на + 138 GС (ГОСТ 8988-2002), и метиловия алкохол - + 17 pointС, точката на възпламеняване на био смес с оптимално съотношение на компонентите ще бъде около + 119˚С, което е малко по-високо от температурата на възпламеняване (+ 35˚ С - + 90˚С) дизелово гориво, съответстващо на GOST 4749‑84.

След това се изчислява вискозитетът и плътността на сместа от посочения състав при температура от + 20˚С.

При посочената температура плътността на биологичната смес е около 844 kg/m 3, а вискозитетът е 5,54 cSt.

Сравнението на вискозитета (2,8-8,0 cSt) и плътността (830-860 kg/m 3) на дизелово гориво със сходни стойности за показателите на биосместа показва, че въпреки превишаването на температурата на възпламеняване, биогоривата от този състав може да замени дизеловото гориво (GOST 4749-84), тъй като точката на възпламеняване характеризира способността на горивото да се самозапали, когато се съхранява в резервоари за гориво.

Смесването на компонентите и поддържането на определените свойства на биосместа може да се постигне, например, чрез прилагане на динамично съхранение и струйно-кавитационна обработка на сместа в технологичния цикъл на приготвяне на горивото.

По този начин, при приготвянето на един или друг вид биогориво трябва да се подхожда не само като се вземат предвид неговите физикохимични свойства, но също така и конструктивните особености и техническите характеристики както на конкретната горивна инсталация, така и на горивната му система.