Альтернативное топливо

              РЕФЕРАТ

АЛЬТЕРНАТИВЫ ТОПЛИВА

Содержание

Стр.

1. Альтернативные виды топлива…………………………………………………..3

2. Получение и применение топлив из угля………………………………………...4

2.1 Получение бензина в Луганске…………………………………………………..4

3. Топлива из биомассы……………………………………………………………….5

4. Газовые топлива…………………………………………………………………….7

4.1. Газовые углеводородные топлива. ………………………………………………7

4.2. Сжиженные газы…………………………………………………………………..8

4.3. Природный газ ………………………………………………………………….8

5. Спиртовые топлива……………………………………………………………..…9

6. Топлива с ненефтяными добавками………………………………………………10

7. Водородные топлива…………………………………………………………….12

7.1. Аммиак как вид топлива………………………………………………………14

8. Применение в дизелях диметилэфера (ДМЭ)………………………………….15

9. Вода как топливо и как примесь к топливу……………………………………15

10. Разработка государственной программы по использованию альтернативных видов топлива……………………………………………......17

Используемая литература

Альтернативные виды топлива

С точки зрения эксплуатации лучше и удобней бензинового топлива нет. Однако ограниченность запасов топлива нефтяного происхождения (а это, пожалуй, главное) сделало актуальным поиск замены его альтернативными видами.

Мировой опыт свидетельствует, что важную роль в уменьшении объема выбросов может сыграть частичная замена жидких моторных топлив альтернативными видами. Кроме этого, по прогнозам специалистов к 2010 г. в мире заметно будет ощущаться недостаток топлива нефтяного происхождения из-за сокращения его добычи. Что касается Украины, то такая проблема остро стоит уже сейчас. Поэтому создание альтернативной базы топлива для ж/д транспорта очень важно для Украины, так как у нас очень велика зависимость от поставок энергоносителей другими странами.

При рассмотрении возможностей применения того или иного топлива в ДВС необходимо учитывать его стоимость, доступность, безопасность использования, воздействие продуктов его сгорания на окружающую среду.

Любое альтернативное топливо имеет свои преимущества и недостатки, которые определяются в зависимости от таких факторов:

•   производственные издержки;

•   доступность для потребителя;

•   воздействие на окружающую среду;

• необходимость приспособления двигателя к процессу питания новыми топливами;

•   безопасность использования;

•   одобрение потребителем.

Современный подход предполагает учет «полного жизненного цикла» альтернативных топлив, включающего экономические затраты и экологические издержки при его добыче, переработке и применении в энергетической установке.

Перевод транспорта на альтернативные виды топлива снижает его негативное воздействие на окружающую среду. По уменьшению вредных выбросов альтернативные топлива располагаются следующим образом: природный газ, сжиженный нефтяной газ, смешанный бензин, диметиловый эфир, биодизельное топливо. Однако необходимо отметить, что перевод автотранспорта на тот или иной вид альтернативного топлива является проблемой не столько экологической, сколько в большей степени и экономической.

В этом отношении альтернативные виды топлива значительно более привлекательны, так как позволяют нам сразу войти в параметры новых требований мирового уровня с точки зрения экологии. [1]

Переработка таких видов сырья, как уголь, горючие сланцы, природные битумы и биомасса, сегодня представляется как новое, перспективное направление для удовлетворения растущей потребности общества в моторных топливах и химическом сырье. Тем не менее для большинства из них технология переработки имеет давнюю, порой многовековую историю. Поэтому, рассматривая сегодня производство жидких и газообразных топлив из различных, альтернативных нефти, сырьевых источников, правильнее говорить не об открытии, а о возрождении процессов в условиях новой ресурсной ситуации и современного уровня развития науки и техники.

На технологию и технико-экономические показатели производства альтернативных моторных топлив большое влияние оказывают агрегатное состояние и физико-химические свойства исходного сырья. Использование твердых видов сырья — угля, сланцев, битумосодержащих пород, биомассы — требует, помимо особенностей добычи, включения дополнительных стадий его подготовки к переработке, отсутствующих в схемах производства моторных топлив из нефтяного сырья. К таким стадиям относятся сушка, измельчение и фракционирование, разделение углеводородной и минеральной составляющих, отделение и утилизация шламов и ряд других.

Большинство альтернативных видов сырья отличается от нефти и ее фракций более низким содержанием водорода (повышенным отношением С : Н в их составе), а также высоким содержанием кислорода, азота и серы. Это определяет и более низкую удельную теплоту сгорания такого сырья, поэтому превращение его в жидкие и газообразные топлива сводится, как правило, к удалению минеральной составляющей и нежелательных гетероатомов, насыщению водородом в требуемых количествах.

Получение и применение топлив из угля.

Уголь – неоднородное твердое тело, состоящее из различных сложных и простых по своей структуре органических и неорганических веществ. Его свойства меняются в широких пределах, что оказывает большое влияние на процессы получения синтетических топлив. При полной переработке угля получается 45— 55% (масс.) моторных топлив и химических продуктов.

В связи с высокой стоимостью производства жидких моторных топлив из углей в течение многих десятилетий изучается возможность непосредственного использования угля в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Впервые идея применения угольной пыли для этой цели была высказана еще в 1893 г. Р. Дизелем.

Опыт создания дизелей, работающих на пылеугольном топливе, показал возможность использования для этой цели широкого ассортимента твердого топлива, включая каменный уголь, торф, древесину, их смеси, органические отходы. Основным требованием к твердому топливу является приемлемая воспламеняемость, высокая температура и скорость сгорания, минимальные отложения в камере сгорания, связанные как с содержанием в топливе золы, так и с ее составом.

Дальнейшим развитием методов использования пылеугольного топлива является применение его в виде суспензии в смеси с дизельными топливами, маслами и другими жидкими продуктами. Такая схема позволяет упростить конструкцию двигателя, повысить надежность его работы и улучшить топливно-экономические показатели. Так, фирмой «Sulzer» (Швейцария) совместно с фирмой «Теrmо Э1екtrоn» (США) создана конструкция двухтактного дизеля для работы на смеси 68% порошкообразного угля и дизельного топлива. Для этой цели предложено также использовать топливную суспензию, состоящую из 50% угольного порошка, 20% масла и 30% воды [2].

Бензин в Луганске. Идея проекта производства бензина из угля на слуху у луганчан недавно, однако, резонанс вызвала ощутимый. И причина здесь видна невооруженным глазом – проект перспективен, однако дорогостоящ. Украина сегодня по запасам угля является одной из лидирующих стран Европы. И когда говорят о том, Что Луганщина может стать основой энергетической безопасности Украины – это не голословные заявления и не популизм.

Возникает вполне резонансный вопрос – а какой уголь может подойти для производства бензина? Подойдет ли уголь Домбасса для этого? Когда метод Фишера – Тропшатолько начинали применять, в 30 – х годах при этом уровне техники и технологий говорили о том, что для производства жидких углеводородов из углей, газификации и сжижению можно подвергать угли с низкой степенью метаморфозности.

По состоянию на сегодняшний день в мире ежесуточно вырабатывается примерно 12 миллионов тонн такого топлива. По средним данным из тонны угля можно будет получить 150 кг бензина, 270-280кг дизельного топлива, все остальное – продукты углехимии и газ, который можно будет применять в энергетике. При цене нефти выше 17 долларов за баррель (сейчас, как известно, около 70-и) производство бензина из угля является конкурентноспособным.

На Северодонецком «Азоте» есть технологическая линия по производству аммиака и при незначительной доработке можно использовать при производстве жидкого топлива. Теоретически это может быть 300 тонн ежегодно.

Произведенное из угля топливо обладает свойствами, которые не присущи топливу, произведенному непосредственно из нефти, в первую очередь с точки зрения экологии. Топливо, произведенное из угля, содержит мало серы, соответствует европейским стандартам качества. Но самое главное – выбросы углерода в виде дыма и сажи на 40 – 50 % ниже [6].

Топлива из биомассы

Использование биомасс в энергетических целях — комплексный процесс, включающий выращивание и сбор биологических веществ, различные методы их подготовки и переработки в жидкие, газообразные и твердые топлива. Биомасса является возобновляемым ресурсом, а переработка сельскохозяйственных, лесных и бытовых отходов способствует охране окружающей среды от загрязнений.

Растительная биомасса представляет собой сложную смесь различных соединений. Растительная биомасса характеризуется высоким содержанием кислорода, достигающим 40%, пренебрежимо малым содержанием такого нежелательного элемента, как сера.

К недостаткам биомассы как сырья для получения моторных топлив относятся рассредоточенность ее запасов и необходимость поддержания зоологического равновесия. Сырая биомасса отличается высокой влажностью (ЗО—90%). Энергоплотность сырой биомассы колеблется в пределах 1 —15 ГДж/м3, и даже после сушки ее теплота сгорания остается относительно низкой—16—24 ГДж/т.

Во многих странах изучается возможность использования растительных масел в качестве топлива для дизельных двигателей. Особенностью растительных масел по сравнению с товарными дизельными топливами являются более высокая вязкость и плотность, высокое содержание (8—9%) кислорода и обусловленное этим некоторое снижение теплоты сгорания топлива [2]:

По результатам последних исследований альтернативного дизельного топлива можно использовать топлива с добавками масел растительного происхождения. В последние годы для применения добавок к топливу дизельных двигателей наибольшее внимание уделяют рапсовому маслу, которое имеет наиболее похожие свойства с дизельным топливом.

Значительно повышается производство и использование двухкомпонентных моторных топлив в странах европейского союза и несомненно в нашей стране. Например, в 2004 году в Великобритании были созданы условия для изготовления моторного топлива на основе рапсового масла (192 млн. л на год), так называемый «биодизель» (во время химической реакции рафинированное масло смешивается с метанолом в присутствии катализатора). Анализ ситуации, которая складывается на рынке нефтепродуктов, показывает, что до 2010 года 5,73 % всего топлива, потребляемого ЕС, будет приходиться на альтернативное топливо. При этом общее потребление транспортом дизельного топлива в станах ЕС еще в1998 году составил более 126,6 млн. т., а потребность, только, в биодизельном топливе составило более 2,53 млн.т. [3]. При работе дизельных двигателей на растительных маслах к. п. д. несколько выше, чем при работе на товарном дизельном топливе, однако мощность снижается на 5—20% в зависимости от вида масла. Из-за пониженной теплоты сгорания топливная экономичность двигателя несколько ухудшается и, кроме того, наблюдается повышенное количество углеродистых отложений при длительной работе. Эксплуатационные свойства растительных масел могут быть улучшены путем их очистки или введения специальных присадок.

На основании экспериментов установлено, что предка мерные дизели при работе на растительных маслах имеют лучшие характеристики и менее склонны к выходу из строя, чем дизели с неразделенной камерой сгорания. Так, в исследованиях тракторного дизеля «Steur WD 408/43» на смеси рапсового масла и дизельного топлива в равном соотношении после 287 ч эксплуатации наблюдалось залегание колец, засмоление выпускного канала и значительные отложения на выпускных клапанах, хотя распылители форсунок и элементы топливного насоса высокого давления оставались без изменения. При испытаниях смеси подсолнечного масла с дизельным топливом в соотношении 2 : 8 на предкамерных дизелях типа «Deutz F3L 912» после 400 ч эксплуатации обнаружено закоксовывание сопловых ка­налов распылителей форсунок. В то же время предкамерные дизели фирмы «Deutz» удовлетворительно работали на очищенном подсолнечном масле на протяжении около 2000 тыс. ч в условиях рядовой эксплуатации.

Целесообразность использования растительных масел в качестве моторных топлив признается преимущественно в Австралии и ряде стран Тихоокеанского бассейна, сельское хозяйство которых специализировалось на производстве арахисового и кокосового масел. Такая возможность подтверждена приведенными в Австралии в 1979—1980 гг. полевыми испытаниями тракторов и грузовых автомобилей с дизельными двигателями на арахисовом масле. Выполненный в ФРГ системный технико-экономический анализ основных направлений использования биомассы показал, что для этой страны наибольший интерес представляет рапсовое масло. Для условий Бразилии фирмой «Caterpilller» рекомендуются смеси растительных масел (из соевых бобов, подсолнечника или земляных орехов) с дизельным топливом в соотношении 1 : 9 [2].