Використання рослинної олії в якості палива в середньообертовому дизельному двигуні

Abstract

Маючи високу паливну економічність, дизельні двигуни визначаються відносно високим рівнем викидів шкідливих речовин, що негативно впливає на людей і навколишнє середовище. В перспективі деякі із Європейських країн планують відмовитися від використання двигунів, що працюють на дизельному паливі, після 2030 року. Одним із варіантів використання даного типу двигунів є перевід їх на альтернативні палива з відновлювальних джерел енергії - рослинних олій (рапсове, соняшникове і соєве). До переваг рослинних олій відносять те, що при попаданні на землю вони через пару тижнів розпадаються. Завдяки незначній кількості сірки в рослинних оліях у відпрацьованих газах двигуна практично відсутні оксиди сірки. До позитивних екологічних факторів можна віднести зниження викидів в атмосферу оксидів азоту (NOx), оксиду вуглецю (СО), вуглеводнів які не згоріли (СНх) та сажі (С). Але необхідно відмітити, що використання палив на рослинній основі містить в собі проблеми, пов’язані із підготовкою палива, врахування його фізико-хімічних властивостей, правильною експлуатацією двигуна та використання орних земель для вирощування рослинних олій. У статті представлені результати експериментальних досліджень щодо визначення ефективних показників при роботі на соєвій олії дизельного двигуна 6ЧН 26/34 виробництва «Первомайськдизельмаш», що входить до складу стаціонарного дизель-генератора ДГА-900 потужністю 900 кВт. Зазначений дизельний двигун з нерозділеною камерою згоряння типу «Гесельман», газотурбінним наддувом та проміжним охолодженням наддувочного повітря. Більш в’язка соєва олія має кращі властивості з змащення спряжених пар та вузлів двигуна, в результаті збільшується термін служби самого двигуна та паливного насосу високого тиску в середньому на 60%. Але більш в’язка соєва олія погіршує сумішоутворення, розпилювання та згоряння палива. Пускові якості двигуна також погіршуються. Але при підвищенні температури в’язкість соєвої олії різко зменшується. Проаналізовано причини, що призвели до появи вищезазначених проблем. Крім того, описано особливості та переваги когенераційної силової установки, що дає можливість отримати на виході дві форми корисної енергії – теплову і електричну. Застосування когенерації значно підвищує загальний коефіцієнт корисної дії установки, надає значні можливості для ефективної утилізації тепла та досягнення максимального економічного ефекту.While being highly fuel-efficient, diesel engines are defined by relatively high emissions, which have a negative impact on people and the environment. In the future, most European countries plan to abandon the use of diesel engines after 2030. One way to use this type of engines is to convert them to alternative fuels from renewable energy sources, such as vegetable oils (rapeseed, sunflower and soya bean oils). A significant advantage of vegetable oils is that when they hit the ground, they break down in a couple of weeks. Sulfur oxides are virtually absent due to the small amount of sulfur in vegetable oils in the engine exhaust gases. Other environmental factors include reduced emissions of nitrogen oxides NOx, carbon monoxide CO, unburned hydrocarbons and carbon black C. However, it should be noted that the use of vegetable-based fuel involves problems related to fuel preparation, consideration of physical and chemical properties and proper engine operation and use of arable land for the cultivation of vegetable oils. The article presents the results of experimental studies to determine the effective performance of soybean oil, six cylinder, four-stroke supercharged diesel engine (26 – the diameter of the cylinder, cm; 34 – the piston stroke, cm) produced by "Pervomaiskdieselmash", which is a part of the stationary diesel generator (DGA-900) with the capacity of 900 kW. This diesel engine is with an undivided combustion chamber ("Geselman" type), gas turbine supercharging and intermediate charge air cooling. Soybean oil is more viscous and has better lubrication properties of conjugated vapors and engine compo-nents, as a result, the lifespan of the engine and high-pressure fuel pump increases by an average of 60%. However, more viscous soybean oil impairs fuel mixing, spraying and combustion. Starting qualities of the engine also deteriorate. On the other hand, as the temperature rises, the viscosity of soybean oil decreases sharply. The reasons which led to the emergence of the above-mentioned problems have been analysed. In addition, the features and advantages of the cogeneration power plant have been described, which makes it possible to obtain two forms of useful energy at the output such as thermal and electric. The use of cogeneration significantly increases the overall efficiency of the plant; it provides significant opportunities for efficient heat utilization and achieving maximum economic effect.