Способ комплексного повышения экологической безопасности и улучшения экономических показателей энергетических установок

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить экологическую безопасность и улучшить экономические показатели энергетических установок. Способ комплексного повышения экологической безопасности и улучшения экономических показателей энергетических установок включает мокрую очистку отработавших газов в циклонно-пенном аппарате, частичную рециркуляцию очищенных отработавших газов с регулированием их расхода и влагосодержания, а также утилизацию теплоты отработавших газов. Топливо перед смешением с предварительно полученным в электролизере, а затем озонированным католитом (специально обработанной водой) пропускают через каталитический фильтр-преобразователь топлива. Полученную водотопливную эмульсию используют в качестве топлива для энергетической установки. 1 ил.

 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению. Преимущественная область использования - снижение токсичности отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания, котельных и газотурбинных установок и улучшение их экономических показателей.

Известен способ снижения токсичности отработавших газов энергетической установки (патент РФ № 2027870, F 01 N 3/04, F 02 M 25/06, опубл. 27.01.1995), предусматривающий мокрую очистку ОГ в циклонно-пенном аппарате, частичную рециркуляцию очищенных ОГ с регулированием их расхода и влагосодержания, а также утилизацию теплоты ОГ.

Известный способ обеспечивает повышение эффективности очистки ОГ от токсичных составляющих, а также снижение тепло- и влагоуноса с ОГ в атмосферу.

Его недостатком является содействие активизации процессов электрохимической коррозии на деталях и узлах энергетических установок (ЭУ) из-за повышенного содержания в рециркулируемой части ОГ сернистых соединений SO_x. Эти соединения, взаимодействуя с водяными парами, также образующимися в процессе сгорания топлива, образуют сернистую (H₂SO₃) или серную (Н₂SO₄) кислоты. Кроме того, применение данного способа не способствует снижению тепловой напряженности деталей цилиндропоршневой группы, уменьшению нагарообразования и возможности форсировки ЭУ, приводит к абразивному износу деталей ЭУ частицами, содержащимися в рециркулируемой части ОГ, и увеличению дымности ОГ до 10%.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, повышение за счет этого экологической безопасности ЭУ, увеличение их ресурса и улучшение экономических характеристик.

Технический результат изобретения состоит в разработке способа комплексного повышения экологической безопасности и улучшения экономических показателей энергетических установок, включающего мокрую очистку отработавших газов в циклонно-пенном аппарате, частичную рециркуляцию очищенных отработавших газов с регулированием их расхода и влагосодержания, а также утилизацию теплоты отработавших газов, причем топливо перед смешением с предварительно полученным в электролизере, а затем озонированным католитом (специально обработанной водой) пропускают через каталитический фильтр-преобразователь топлива, а полученную водотопливную эмульсию используют в качестве топлива для энергетической установки.

Способ комплексного повышения экологической безопасности и улучшения экономических показателей ЭУ включает предварительную обработку топлива на каталитическом фильтре-преобразователе топлива (КФПТ), добавку к топливу предварительно полученного в электролизере и озонированного католита (специально обработанной воды) с образованием водотопливной эмульсии (ВТЭ), мокрую очистку ОГ в циклонно-пенном аппарате (ЦПА), частичную (до 10%) рециркуляцию ОГ с регулированием их расхода и влагосодержания и утилизацию теплоты ОГ.

Результат достигается тем, что:

- топливо, проходя через КФПТ, подвергается каталитическому воздействию, ослабляющему межмолекулярные связи в нем, и после гомогенизации приобретает однородную насыщенную структуру. Это приводит к снижению расхода топлива, образованию защитных уплотняющих пленок на деталях ЭУ, повышению компрессии, снижает дымность ОГ и дает возможность использовать низкосортные топлива;

- при добавке к топливу предварительно полученного в электролизере и озонированного католита (специально обработанной воды) с образованием ВТЭ улучшается процесс горения топлива, экономичность ЭУ повышается на 5%, сокращается расход масла на угар в 7,5 раза, снижается дымность ОГ, сокращаются на 15-30% выбросы окислов азота, появляются перспективы расширения ассортимента присадок к применяемым горюче-смазочным материалам;

- рециркуляция части ОГ позволяет изменить химический состав топливного заряда и снизить содержание свободного кислорода в камере сгорания, а наличие в рециркулируемой части ОГ паров воды и двуокиси углерода, имеющих высокие удельные значения теплоемкости, приводит к уменьшению температуры пламени внутри камеры сгорания и снижению выхода окислов азота;

- использование ЦПА для очистки ОГ повышает эффективность очистки, способствует глушению шума на полуактавах средних частот до 16 дБ и на полуактавах высоких частот до 26 дБ, практически не меняет сопротивления в тракте выпускного газохода ЭУ, способствует "мокрому" искрогашению и, при необходимости, снижению температуры ОГ до 50-70°С;

- утилизированная теплота ОГ расходуется на подогрев воды и отопление помещений, что, в свою очередь, приводит к экономии энергоресурсов и снижению тепловой нагрузки на окружающую среду.

Схема осуществления предлагаемого способа повышения экологической безопасности и улучшения экономических показателей ЭУ представлена на чертеже.

Способ включает предварительную обработку топлива на КФПТ, добавку к топливу предварительно полученного в электролизере и озонированного католита (специально обработанной воды) с образованием ВТЭ, мокрую очистку ОГ в ЦПА, частичную (до 10%) рециркуляцию ОГ с регулированием их расхода и влагосодержания и утилизацию теплоты ОГ.

Способ осуществляется следующим образом. Исходную воду подают в электролизер 1, где она изменяет свои физико-химические свойства и разделяется на две составляющие: католит, обладающий щелочными свойствами, и анолит, имеющий кислотные свойства. Анолит утилизируют и используют в дальнейшем для промывки и очистки поверхностей деталей котлов и холодильников от различных отложений. Католит озонируют в узле 2 и подают в узел 3 для смешения с топливом и получения озонированной водотопливной эмульсии (ОВТЭ). Одновременно в узел 3 подают топливо, проходящее через каталитический фильтр-преобразователь топлива (КФПТ) 4, в котором оно подвергается каталитическому воздействию, насыщается поверхностно-активными веществами и превращается в однородную насыщенную структуру. ОВТЭ подают в систему питания энергетической установки (ЭУ) 5, куда одновременно подают и воздух из атмосферы. ОГ от ЭУ отводят в циклонно-пенный аппарат (ЦПА) 6, где осуществляют их мокрую очистку исходной водой, искрогашение и, при необходимости, охлаждение. Очищенные ОГ в объеме до 10% отводят на рециркуляцию в ЭУ с регулированием их расхода и влагосодержания в узле 7. Остальную часть очищенных ОГ выбрасывают в атмосферу, а их теплоту утилизируют в узле 8 и расходуют на подогрев воды и отопление помещений.

В результате такого комплексного воздействия на топливо и ОГ существенно снижается расход топлива, увеличивается ресурс ЭУ, улучшаются ее экономические характеристики, а в атмосферу поступают только очищенные и охлажденные газы.

Таким образом, предложенный способ позволяет повысить экологическую безопасность энергетической установки и улучшить ее экономические показатели.

Способ комплексного повышения экологической безопасности и улучшения экономических показателей энергетических установок, включающий мокрую очистку отработавших газов в циклонно-пенном аппарате, частичную рециркуляцию очищенных отработавших газов с регулированием их расхода и влагосодержания, а также утилизацию теплоты отработавших газов, отличающийся тем, что топливо перед смешением с предварительно полученным в электролизере, а затем озонированным католитом (специально обработанной водой) пропускают через каталитический фильтр-преобразователь топлива, а полученную водотопливную эмульсию используют в качестве топлива для энергетической установки.