К топливам растительного происхождения возможно отнести биодизель, расти-тельные масла, а также любые вещества растительного происхождения, которые могут сгорать в цилиндрах двигателей.
В Европе в качестве топлив растительного происхождения широко используется биодизель [1].
Из-за подорожания дизельного топлива в Украине интенсивно налаживается про-изводство биодизеля в Украине [2].
Следует отметить, что решением этой проблемы начинают заниматься наиболее эффективно не крупные государственные предприятия, а мелкий бизнес, представители которого еще обладают достаточным уровнем знаний и способностью к ее техниче-ской реализации.
Возрастает интерес к этим топливам и в России [3].
Следует отметить, что переход на чистые топлива растительного происхождения связан с определенными психологическими проблемами. Поэтому предлагается по-степенный переход на такие топлива путем смешивания их с уже используемым ди-зельным топливом, с увеличением концентрации, а, в конечном счете, в применении только топлив растительного происхождения.
Учитывая, что автотракторный парк стран СНГ состоит в основном из дизельных двигателей, а работоспособность этих двигателей определяется техническим состояни-ем топливной аппаратуры, то переход на топлива растительного происхождения с бо-лее высокой вязкостью позволяет продлить срок работы этих двигателей даже в усло-виях запредельного износа плунжерных пар топливного насоса [4].
Поэтому целью данной статьи является выявление путей использования смесей топлив растительного происхождения с другими топливами.
Основные направления применения смесей условно возможно разделить сле-дующим образом:
• биодизель с дизельным топливом;
• биодизель с метанолом;
• растительные масла с дизельным топливом;
• присадки растительного происхождения.
Испытания всех топлив проводились на одном вихрекамерном дизельном двига-теле 2Ч8,5/11 со штифтовым распылителем, при переводе на работу на одном цилинд-ре. Описание испытательного стенда и методики испытаний приведены в работах [5, 6].
При испытаниях фиксировались хромель – копелевыми термопарами температура отработавших газов в выпускном патрубке (Тог) и стенки в вихревой камере сгорания (Ткс). Определялись оксиды азота (NOx), оксид (СО) и диоксид углерода (СО2). Дым-ность (N) замерялась на измерителе дымности стендовом ИДС-3С.
Определялись характеристики топлив: плотность с помощью денсиметра с ценой деления 0,001 г/см3 (ГОСТ 3900-85), кинематическая вязкость на вискозиметре ВПЖ-2 (ДСТУ ГОСТ 33-2003, ИСО 3104-94), температура вспышки в закрытом тигле (ГОСТ 6356-87).
При испытаниях двигателя на разных топливах некорректно использовать удель-ный расход топлива поскольку теплота сгорания топлив различная. В работе [7] вво-диться понятие приведенного удельного расхода топлива, учитывающего различную теплоту сгорания топлив.
Поскольку этот параметр является аналогом КПД двигателя, то в дальнейшем в статье приводится КПД двигателя.
Следует отметить, что результаты испытаний биодизелей зависят от технологии приготовления. Сравнительные испытания биодизелей, приготовленным по разным технологиям, выявили, что биодизель, изготовленный по упрощенной технологии имеет на 10% хуже КПД, чем биодизель, полученный по отлаженной технологии, что объясняется недостаточной глубиной переработки сырья. Поэтому для испытаний был взят биодизель (БИО ЭСТ), изготовленный по отлаженной технологии из соевого масла, приближающий по своим характеристикам к стандарту Европы EN 14214.
Упрощенно топливо возможно рассматривать как своеобразный «коктейль» из углеводородов с разными физико-химическим свойствами. При этом необходимо оп-тимальное соотношение этих углеводородов, чтобы обеспечивался запуск двигателя, а во время сгорания достигалось тепловыделение по углу поворота коленчатого вала, обеспечивающее получение максимального КПД двигателя. Важное значение имеет содержание легких углеводородов, ответственных за пусковые свойства двигателя. При впрыскивании топлива в камеру сгорания они в первую очередь испаряются и обеспечивают воспламенение остального топлива. Если их будет не достаточно, то двигатель не запустится. Если будет наблюдаться избыточное содержание таких угле-водородов, то будет происходить быстрое сгорание, что ухудшит показатели двигате-ля, уменьшится КПД, возрастет дымность. Это объясняется тем, что высокое содер-жание легких углеводородов приводит к резкому увеличению скорости сгорания. При использовании топлив растительного происхождения и особенно их смесей необхо-димо стремиться к получению оптимального состава по экономическим и экологиче-ским параметрам. Приведенные ниже результаты испытаний смесей топлив позволяют оценить направления поиска таких топлив.
БИОДИЗЕЛЬ С ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВОМ
Хотя за рубежом широко используется в дизелях биодизель, но в странах СНГ наблюдается некоторая настороженность к использованию чистого биодизеля. В тоже время смесь биодизеля с дизельным топливом воспринимается более привлекательно. Поэтому целью этих исследований было выявление влияния добавки биодизеля в ди-зельное топливо на характеристики смесей и показатели двигателя.
Испытания проводились двумя сериями с содержанием биодизеля от 10 до 50 об. % и от 50 до 100 об. %.
. В таблице 1 представлены характеристики смесей и результаты испытаний первой серии.
Таблица 1.
Физико-химические характеристики смесей биодизеля с дизельным топливом и результаты испытаний на дизеля
Показатели | Смесь биодизель : дизельное топливо | | 100:0 | 90:10 | 80:20 | 70:30 | 60:40 | 50:50 | 40:60 | 30:70 | 20:80 | 10:90 | 0:100 | | Состав топлива С | 0,77 | 0,780 | 0,790 | 0,80 | 0,810 | 0,820 | 0,830 | 0,840 | 0,850 | 0,860 | 0,87 | | Н | 0,12 | 0,121 | 0,121 | 0,122 | 0,122 | 0,123 | 0,124 | 0,124 | 0,125 | 0,125 | 0,126 | | О | 0,11 | 0,099 | 0,089 | 0,078 | 0,068 | 0,057 | 0,046 | 0,036 | 0,025 | 0,015 | 0,004 | | С/Н | 6,42 | 6,47 | 6,52 | 6,57 | 6,62 | 6,67 | 6,72 | 6,76 | 6,81 | 6,86 | 6,90 | | кг воздуха/кг топлива | 12,62 | 12,81 | 12,99 | 13,17 | 13,35 | 13,54 | 13,72 | 13,90 | 14,09 | 14,27 | 14,45 | | Плотность (20оС), г/см3 | 0,885 | 0,878 | 0,873 | 0,868 | 0,862 | 0,858 | 0,852 | 0,847 | 0,842 | 0,835 | 0,83 | | Вязкость (20оС), мм2/с | 7,62 | 6,84 | 6,46 | 6,04 | 5,64 | 5,04 | 4,98 | 4,69 | 4,38 | 4,22 | 4 | | Температура вспышки, оС | 173 | - | 110 | 100 | 90 | 90 | 90 | 85 | 85 | 80 | 80 | | Низшая теплота сгорания, кДж/кг | 37200 | 37720 | 38247 | 38779 | 39319 | 39865 | 40418 | 40978 | 41545 | 42119 | 42700 | | Результаты испытаний дизеля при мощности 2 кВт и Θ=10o до верхней мертвой точки | | КПД | 0,239 | - | - | - | - | 0,236 | 0,235 | 0,239 | 0,237 | 0,235 | 0,238 | | Тог, оС | 357 | - | - | - | - | 336 | 331 | 327 | 335 | 337 | 337 | | Ткс, оС | 587 | - | - | - | - | 546 | 540 | 511 | 506 | 499 | 488 | | NOx,чнм | 507 | - | - | - | - | 444 | 433 | - | 420 | 417 | 395 |
С увеличением добавки биодизеля в дизельное топливо происходит увеличение плотности, вязкости и температуры вспышки в закрытом тигле.
При неоднократных сравнительных испытаниях максимальный рост КПД двига-теля при работе на биодизеле, по сравнению с дизельным топливом составил около 6 %, что согласуется с результатами работы [8].
С ростом концентрации биодизеля в смеси с дизельным топливом КПД двигателя улучшается, при этом снижается дымности, но растет уровень выделения оксидов азо-та. Для уменьшения уровня выделения оксидов азота возможно использовать регули-ровку по углу опережения впрыскивания топлива.
Характер изменения КПД двигателя позволяет рекомендовать уменьшение угла опережения впрыскивания как способ снижения выделения оксидов азота при работе на биодизеле при сохранении лучшей экономичности, чем при работе на дизельном топливе.
БИОДИЗЕЛЬ С МЕТАНОЛОМ
Весьма привлекательным является использование метанола в качестве топлива для дизелей. Это объясняется наличием сырья, отлаженного производства и относи-тельной дешевизной метанола.
Если для бензиновых двигателей использование метанола как добавки к бензину (15 %) не представляет проблемы, то при использовании метанола в дизелях возника-ют трудности. Основная причина это то, что дизельное топливо без специальных при-садок не смешивается с метанолом, что исключает его подачу в смеси с дизельным то-пливом в камеру сгорания.
Существует несколько способов использования метанола в дизеле: непосредст-венная подача во впускной патрубок, подача продуктов конверсии метанола (СО и Н2) во впускной патрубок после реактора (термического или термокаталитического) и по-дача непосредственно в камеру сгорания.
Первый способ не дает большого положительного эффекта, второй сложен. Тре-тий требует усложнения топливной аппаратуры. Это объясняется тем, что метанол имеет низкое цетановое число (меньше 5) [9], по сравнению с цетановым числом ди-зельного топлива (45-50), что затрудняет его самовоспламенение в камере сгорания дизеля.
Поэтому для обеспечения нормального сгорания необходимо использование за-пальной дозы топлива, например, дизельного топлива. Это требует применение двух топливных систем, одной для подачи метанола, второй для подачи запального топлива [10].
Предлагается еще один способ подачи метанола в камеру сгорания при исполь-зовании серийной топливной аппаратуры.
Метанол используется при производстве биодизеля и он до определенной кон-центрации растворяется в биодизеле. Были проведены исследования по определению максимальной концентрации метанола в биодизеле без наличия расслоения. Также были проведены испытания при подаче метанола во впускной патрубок и при подаче метанола в камеру сгорания в смеси с биодизелем. Начало расслоения оценивалось визуально по появлению границы раздела фаз. Исследования выявили, что расслоение смесей метанола с биодизелем наступает при 25 (об. %) метанола, при содержании 20 (об. %) метанола расслоение наступает примерно через 30 дней. Следует отметить, что должен использоваться обезвоженный метанол и учитывать, что со временем проис-ходит поглощение влаги из атмосферы, что приводит к расслоению смесей. Характе-ристики смесей и результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Физико-химические характеристики смесей метанола с биодизелем и результаты испытаний на дизеле | Показатели | Метанол:БИО ЭСТ | | | 100:0 | 20:80 | 15:85 | 10:90 | 5:95 | 1:99 | 0,5:99,5 | 0,4:99,6 | 0:100 | | Состав топлива: С | 0,375 | 0,691 | 0,711 | 0,731 | 0,750 | 0,766 | 0,768 | 0,768 | 0,77 | | Н | 0,125 | 0,121 | 0,121 | 0,121 | 0,120 | 0,120 | 0,120 | 0,120 | 0,12 | | О | 0,5 | 0,188 | 0,169 | 0,149 | 0,130 | 0,114 | 0,112 | 0,112 | 0,11 | | С/Н | 3,00 | 5,71 | 5,89 | 6,06 | 6,24 | 6,38 | 6,40 | 6,40 | 6,42 | | кг воздуха/кг топлива | 6,522 | 11,40 | 11,71 | 12,01 | 12,32 | 12,56 | 12,59 | 12,60 | 12,62 | | Плотность, (20оС), г/см3 | 0,79 | 0,863 | 0,870 | 0,875 | 0,879 | 0,882 | 0,883 | 0,881 | 0,884 | | Вязкость, (20оС), мм2/с | 1,84 | 4,13 | 4,53 | 5,16 | 5,92 | 6,94 | 7,09 | 7,16 | 7,45 | | Температура вспышки, оС | 8 | - | - | - | - | 40 | 55 | 61 | 173 | | Низшая теплота сгорания, кДж/кг | 19700 | 34004 | 34816 | 35619 | 36414 | 37043 | 37122 | 37137 | 37200 | | Результаты испытаний дизеля при мощности 2 кВт и Θ=19o до верхней мертвой точки | | КПД | - | - | 0,236 | 0,236 | - | 0,232 | - | 0,234 | 0,25 | | Тог, оС | - | - | 289 | 300 | - | 298 | - | 297 | 298 | | Ткс, оС | - | - | 521 | 489 | - | 528 | - | 533 | 568 | | NOx,чнм | | | 747 | 676 | | 765 | | 804 | 845 |
С увеличением добавки метанола происходит уменьшение плотности, вязкости и снижается температура вспышки в закрытом тигле.
При подаче метанола непосредственно во впускной патрубок уже при небольшой концентрации метанола (отношение метанола к дизельному топливу 0,35 об. %) наблю-далось увеличение жесткости работы и резкое ухудшение КПД двигателя. В тоже время двигатель нормально работал при концентрации метанола в смеси с биодизелем равной 15 об. %. Эксплуатация автомобиля с дизельным двигателем на смеси такого состава не вызвала нареканий на тяговые характеристики двигателя.
Была выявлена следующая общая тенденция: с ростом концентрации метанола в смеси с биодизелем по сравнению с биодизелем, КПД двигателя ухудшается, но при этом снижается уровень вредных выбросов с отработавшими газами. При добавке 10 об. % метанола, оксиды азота снижаются до 30%, и дымность до 40%. Уменьшение NOx возможно объяснить снижением локальных температур, что объясняется высокой тем-пературой испарения метанола. Это подтверждает снижение температуры стенки вихре-вой камеры сгорания.
Следует отметить, при использовании этого способа возникают проблемы при пе-реводе двигателя после работы на этой смеси на дизельное топливо, поскольку в фильт-ре происходит смешивание смеси с дизельным топливом и наблюдается расслоение, что ведет к остановке двигателя. Перед такой заменой необходимо полностью слить смесь из топливной системы двигателя.
РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА С ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВОМ
Доказана принципиальная возможность работы дизеля на растительных маслах рядом фирм «Elsbett» [11], MWB AG (Германия) [12] и исследовательских центров [13].
Пионером в этой области была фирма «Elsbett» (Германия), которая использовала для этой цели двигатель со специальной формой камеры сгорания. В настоящее время, из-за экономических трудностей, фирма прекратила выпуск этих двигателей, но разра-ботала мероприятия по переводу некоторых существующих двигателей на работу на растительные масла. Мероприятия направлены на усовершенствование топливной сис-темы, которая снабжается высокопроизводительным топливоподкачивающим насосом, высокоэффективным фильтром, подогревателем масла (топлива) и управляющим бло-ком. Разработаны системы, которые предназначены для работы только на растительном масле, так и двухтопливные, которые предусматривают работу, как на дизельном топ-ливе, так и на растительном масле. Особенностью второй системы является то, что, что перед работой необходимо прогреть двигатель на дизельном топливе, а затем автомати-ка переключает двигатель на работу на растительном масле.
Использование смесей растительных масел с дизельным топливом позволяет обес-печить постепенный переход к таким топливам [14].
Кроме этого возможно смешивание различных масел и создание топлив с заданны-ми свойствами [15, 16].
В таблице 3 приведены характеристики и результаты испытаний смеси подсолнеч-ного масла с дизельным топливом.
Таблица 3.
Физико-химические характеристики смесей подсолнечного масла с дизельным топливом и результаты испытаний на дизеле
Показатели | Смесь подсолнечное масло : дизельное топливо | | | 100:0 | 90:10 | 80:20 | 70:30 | 60:40 | 50:50 | 40:60 | 30:70 | 20:80 | 10:90 | 0:100 | | Состав топлива С | 0,77 | 0,780 | 0,790 | 0,80 | 0,810 | 0,820 | 0,830 | 0,840 | 0,850 | 0,860 | 0,87 | | Н | 0,12 | 0,121 | 0,121 | 0,122 | 0,122 | 0,123 | 0,124 | 0,124 | 0,125 | 0,125 | 0,126 | | О | 0,11 | 0,099 | 0,089 | 0,078 | 0,068 | 0,057 | 0,046 | 0,036 | 0,025 | 0,015 | 0,004 | | С/Н | 6,42 | 6,47 | 6,52 | 6,57 | 6,62 | 6,67 | 6,72 | 6,76 | 6,81 | 6,86 | 6,90 | | кг воздуха/кг топлива | 12,62 | 12,81 | 12,99 | 13,17 | 13,35 | 13,54 | 13,72 | 13,90 | 14,09 | 14,27 | 14,45 | | Плотность (20оС), г/см3 | 0,916 | 0,909 | 0,895 | 0,886 | 0,883 | 0,87 | 0,866 | 0,857 | 0,848 | 0,84 | 0,831 | | Вязкость (20оС), мм2/с | 61,6 | 49,8 | 34,3 | 26,8 | 20,4 | 15,4 | 12 | 9,1 | 7,1 | 5,8 | 4 | | Температура вспышки, оС | 243 | 134 | 105 | 98 | 96 | 96 | 96 | 95 | 95 | 90 | 80 | | Низшая теплота сгорания, кДж/кг | 37000 | 37570 | 38140 | 38710 | 39280 | 39850 | 40420 | 40990 | 41560 | 42130 | 42700 | | Результаты испытаний дизеля при мощности 2 кВт и Θ=18o до верхней мертвой точки | | КПД | | | | | | 0,219 | | 0,238 | | 0,229 | 0,221 | | Тог, оС | | | | | | 347 | | 331 | | 341 | 356 | | Дымность, % | | | | | | 11,4 | | 14,5 | | 23,1 | 25,9 | | СО, % | | | | | | 461 | | 406 | | 408 | 409 | | СО2, % | | | | | | 11,5 | | 11,2 | | 11,4 | 11 |
Лучший КПД двигателя наблюдается при содержании в смеси около 30 об. % подсолнечного масла.
Близкие результаты получены в смесях рапсового масла с дизельным топливом [2]. При этих испытаниях оптимум приходится на смесь состава рапсовое мас-ло:дизельное топливо - 50:50.
Учитывая, что в этих смесях с уменьшением дымности наблюдается рост оксидов азота, то была оценена возможность их снижения за счет уменьшения угла опережения впрыскивания топлива (таблица 4).
Таблица 4.
Сравнение изменения вредных выбросов с ОГ от угла опережения впрыскивания для дизельного топлива и смеси подсолнечного масла с дизельным топливом -30:70
| | Θ=18о до ВМТ | Θ=10о до ВМТ | Отличие, % | | ДТ | | NOx, чнм | 739 | 621 | 16 | | N, % | 5,3 | 10,1 | 91 | | ПМ:ДТ-30:70 | | NOx, чнм | 1066 | 591 | 46 | | N, % | 4,7 | 5,6 | 19 |
При сравнительных испытаниях для смеси наблюдается более высокая динамика снижения NOx (46%), чем у ДТ (16%). Для дымности наблюдается обратная картина, для смеси рост дымности составляет 19%, у ДТ - 91%. Это возможно объяснить сни-жением задержки воспламенения у смеси вследствие наличия кислорода в составе топ-лива. В сумме это благоприятно влияет на снижение суммарной токсичности.
Возможно рекомендовать подбор угла опережения впрыскивания, например, оп-тимального по критерию, оценивающему суммарное вредное воздействие NOx и дым-ности.
ПРИСАДКИ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
В двигателях широко применяются присадки различного назначения, как для улучшения топливной экономичности, так и экологических показателей [17].
Использование удачно подобранных присадок с необходимой концентрацией приводит к улучшению показателей двигателя: повышению КПД двигателя, снижению вредных выбросов с отработавшими газами [18].
Однако те же присадки не имеют такого же воздействия в смесях с топливами растительного происхождения, в частности, с растительными маслами [19].
На запрос по этому поводу на фирму LIQUI MOLY GmbH (Германия) был полу-чен ответ, согласно которому рекомендовалось увеличить концентрации присадок.
Но даже увеличение концентрации присадок не всегда приводит к улучшению показателей двигателя. В некоторых случаях наблюдается ухудшение показателей дви-гателя.
В тоже время известно использование в качестве присадки терпенов, веществ растительного происхождения, которые получают из хвойных пород деревьев. В рабо-те [20] приведены результаты испытаний дизельного топлива в смеси с сосновым мас-лом (содержание терпеновых спиртов до 75%) в диапазоне 0,05…0,2 масс. %.
Добавка 0,2 масс. % соснового масла в дизельное топливо при работе на дизель-генераторе 1ДТ12Т привело к улучшению КПД двигателя на 4% и снижению NOx на 33%, альдегидов на 83% и СО на 21%.
Было выдвинуто предположение, что добавка терпенов (скипидара) к смеси рас-тительных масел с дизельным топливом обеспечит улучшение сгорания в камере сго-рания [21].
Живичный скипидар (масло терпентинное) представляет собой продукт перера-ботки сосновой живицы и имеет температуру вспышки 34оС и температуру самовос-пламенения 300оС, что ниже, чем у растительных масел и дизельного топлива [22].
При исследованиях наблюдалось полное растворение скипидара в смеси с раз-личными растительными маслами. Для проверки возможности использования скипи-дара в качестве добавки в масла была приготовления смесь состава: скипидар - 5 об. %, подсолнечное масло – 10 об. %, соевое масло 5 об. %, кукурузное масло 5 об. %, гор-чичное масло - 5 об. % и дизельное топливо 70 об. %. Результаты испытаний приведе-ны в таблице 5.
Таблица 5.
Физико-химические характеристики смесей с добавкой скипидара и результаты испы-таний на дизеле
| Параметры | ДТ | Ск:ПМ : СоМ : КМ : ГМ: ДТ – 5 : 10 : 5 : 5 : 5 : 70 | Ск : ДТ – 30 : 70 | | Характеристики топлив | | Плотность, г/см3 | 0,832 | 0,854 | 0,839 | | Вязкость, мм2/с | 4,14 | 7,95 | 3,4 | | Температура вспышки в закрытом тигле, оС | 85 | 80 | 67 | | Низшая теплота сгорания, кДж/кг | 42700 | 40990 | 40990 | | Результаты испытаний при мощности двигателя 1,64 кВт | | КПД | 0,223 | 0,222 | 0,221 | | Тог, оС | 254 | 254 | 258 | | Коэффициент избытка воздуха | 2,31 | 2,35 | 2,35 | | СО2, об. % | 4,73 | 4,17 | 6,42 |
Экономичность дизеля при работе на смеси находится на уровне экономичности, при работе на дизельном топливе, что подтверждает возможность использования ски-пидара в качестве присадки. Выявлена возможность работы двигателя при содержании скипидара равном 30 об. %.
При этом наблюдается снижение дымности и небольшой рост оксидов азота, что требует, как уже отмечалось, регулировку угла опережения впрыскивания топлива.
Представляло интерес сравнить КПД двигателя в одном испытательном цикле при работе на дизельном топливе, биодизеле и смеси растительного масла с дизель-ным топливом. Учитывая, что масла отличаются свойствами от места произрастания, то для чистоты эксперимента для испытаний использовалось подсолнечное масло, ко-торое служило сырьем для получения биодизеля.
Обозначения на рис. 1: БИО ЭСТ – биодизель из соевого масла; БП (02.02.07) –биодизель из подсолнечного масла и дата получения; ПМ:ДТ "Л" -25:75- смесь под-солнечного масла с дизельным топливом марки «Л» в пропорции 25 об. % к 75 об. %. Низшая теплота сгорания принималась для биодизелей, растительного масла и дизель-ного топлива, соответственно, 37200, 37000, 42700 кДж/кг. Для расчетов принимались следующие стоимости топлив на 28.12.06 в евро/кг: ДТ- 0,67; ПМ- 0,53; БП-0,6, БИО ЭСТ-0,57.
Рис. 1. Изменение КПД двигателя при работе на различных топливах растительного происхождения
Лучшим оказался биодизель марки БИО ЭСТ. При этом следует отметить, что КПД двигателя при работе на ДТ «З» хуже, чем на ДТ «Л».
В этом свете представляло интерес сравнить экономические показатели двига-теля в одном испытательном цикле при работе на указанных топливах. По результатам испытаний определялась стоимость одного кВт•ч (Таблица 6).
Таблица. 6
Стоимость одного кВт∙ч для разных топлив по результатам испытаний на дизеле 1Ч8,5/11 | Топливо | Расход топливапри мощности двигателя 2 кВт,кг/ч | КПД двигателя, % | Стоимостьтоплива, евро/кг | Стоимость1 кВт∙ч, евро | Изменение стоимости1 кВт ч, % | | ДТ «Л» | 0,723 | 0,226 | 0,667 | 0,241 | - | | БИО ЭСТ | 0,824 | 0,228 | | 0,233 | +3,38 | | БП 02.02.07 | 0,866 | 0,217 | 0,594 | 0,257 | -6,71 | | БП 27.11.06 | 0,896 | 0,21 | 0,602 | 0,269 | -11,82 | | БП 29.04.06 | 0,872 | 0,216 | 0,598 | 0,261 | -8,27 | | ПМ:ДТ "Л" -25:75 | 0,786 | 0,215 | 0,632 | 0,248 | -3,03 | | ПМ:ДТ "Л" -50:50 | 0,816 | 0,215 | 0,598 | 0,244 | -1,32 | | ПМ:ДТ "Л" -75:25 | 0,83 | 0,219 | 0,564 | 0,234 | +2,81 |
Из таблицы следует, что по экономическому критерию наиболее выгодно исполь-зовать биодизель марки БИО ЭСТ ЧП «Химпоставщик» (Украина, г. Северодонецк, himexelen@is.ua). Производимый в промышленных масштабах биодизель «БИО ЭСТ» по своим характеристикам приближается к европейским нормам на биодизель EN 14214. В Украине в настоящее время существует несколько технических условий на биодизель, но нет на него стандарта. За основу планируется принять стандарт EN 14214, что в перспективе позволит обеспечить возможность экспорта биодизеля укра-инского производства в страны ЕС. Оценку соответствия полученного биодизеля ука-занному стандарту планируется проводить на фирме ASG Analytik-Service Gesellschaft mbH (Германия, juergen.bernath@asg-analytik.de), которая имеет право сертификации биодизеля по указанному стандарту.
В таблице 7 приведено сравнение характеристик испытанных ДТ марки „Л”, БИО ЭСТа и стандарта на биодизель EN 14214.
Таблица 7
Физико-химические характеристики топлив
| Характеристики | Дизельное топливо по ДСТУ3868-99 | БиодизельБИО ЭСТ,ЧП «Химпоставщик» | БиодизельEN 14214(Европа) | | Плотность ρ (20оС), г/см3 | 0,831 | 0,884 | - | | Плотность ρ (15оС), г/см3 | - | 0,887 | 0,86-0,9 | | Вязкость ν (20оС), мм2/с | 4 | 7,3 | - | | Вязкость ν (40оС), мм2/с | - | 4,73 | 3,5-5 | | Низшая теплота сгорания, кДж/кг | 42700 | 37200 | - | | Цетановое число | 45 | 51 | 51 min | | Т-ра вспышки в закрытом тигле, оС | 80 | 173 | 120 min | | Температура помутнения, оС | -12 | -3 | | | Температура застывания, оС | -24 | -5 | | | Йодное число, г I2/100 г | 1 | 129,5 | 120 max | | Содержание воды, мг/кг | нет | 300 мг/кг | 500 max | | Содержание фосфора, мг/кг | - | 9 | 10 max |
Одним из традиционных недостатков биодизеля является высокая температура за-стывания. В настоящее время ведутся исследования по поиску присадок, обеспечи-вающих снижение температуры застывания до приемлемого уровня, что позволит ис-пользовать биодизель как всесезонное топливо.
Выводы. Для потребителей использование того или иного топлива растительно-го происхождения должно определяться экономической целесообразностью на данный момент времени. Потребитель сам должен решать, что ему выгодно: изготавливать биодизель из масел и применять его в существующих двигателях или после переделка систем двигателя или конструкции камеры сгорания использовать сырые нерафиниро-ванные масла.
Приведенные результаты показывают, что возможно широкое использование смесей различных топлив. Это могут быть смеси биодизеля с дизельным топливом. При этом следует отметить, что уже небольшая добавка биодизеля (5-10 об. %) поло-жительно влияет на экономичность двигателя и снижение дымности. Определяющее значение имеет качество биодизеля.
Обычно наличие добавки топлив растительного происхождения в смеси приво-дит к улучшению экономичности по КПД двигателя, снижению дымности, но росту оксидов азота, которое может быть компенсировано уменьшением угла опережения впрыскивания топлива. При этом динамика изменения дымности и оксидов азота бо-лее благоприятна для смесей с наличием топлив растительного происхождения, чем для дизельного топлива. Другим путем одновременного снижения оксидов азота и дымности может являться добавка метанола в биодизель, но в этом случае наблюдает-ся ухудшение КПД двигателя.
Литература 1. Werner Korbitz. Status and Development of Biodiesel Production and Projects in Europe // SAE Techn. Pap. Ser.- 1995. – № 952768.- pp.. 249-254.
2. Марченко А. П., Минак А. Ф., Семенов В. Г., Линьков О. Ю., Шпаков-ский В. В., Обозный С. В. Расчетно-экспериментальные исследования по оценке влия-ния подогрева альтернативных топлив на показатели работы дизеля // Вестник Нацио-нального технического университета «ХПИ», Двигатели внутреннего сгорания, Харь-ков: 2005. - № 1. – С.8-17.
3. Матиевский Д. Д., Кулманаков С. П., Лебедев С. В., Шашев А. В. Приме-нение топлива на основе рапсового масла в дизелях / Ползуновский вестник. Барнаул (Россия) - 2006. - № 4. - С. 118-127.
4. Bannikov M. G., Tyrlovoy S. I., Vasilev I. P. Chattha A. J. Investigation of characteristics of a fuel injection pump of a diesel engine fuelled with viscous vegetable oil-diesel oil blends // Proc. Instn. Mech. Engrs. Part D. Journal of Automobile Engineering, 2006. - vol. 270.- № 6. - pp. 787-792.
5. Zlobin V. N., Bannikov M. G., Vasilev I. P., Cherkasov J. A., Gawrilenko P. N. Potential of use of ion implantation as a means of catalyst manufacturing // Automobile Engi-neering. - 2002. – Vol. 216.- № D5. - P. 385-390.
6. Васильев И. П. Экологически чистые направления получения и исполь-зования топлив растительного происхождения в двигателях внутреннего сгорания // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2005. - № 1. - С. 19-25.
7. Dietrich W., Schönbeck A. Das MWM-Zündstrahl-Alkohol-Brennverfahren // MTZ.- 1982. - v. 43. –№ 12. - S. 583-588.
8. Werner Korbitz. Status and Development of Biodiesel Production and Projects in Europe // SAE Techn. Pap. Ser.- 1995. – № 952768.- pp.. 249-254.
9. Лиханов В. А., Попов В. М. Работа дизеля на метаноле с двойной систе-мой топливоподачи // Двигателестроение.- 1986. – № 8.-P. 47-50, 63.
10. Pischinger F., Havenith C., Finsterwalder G. Methanol-Dierekteinspritzung bei Fahrzeugdieselmotoren // ATZ.- 1976. - 81.- № 6.-P. 271-275.
11. http://www.mwb.ag // BHKW Anlagen mit Pflanzenölmotoren. NWB Motorenwerke Bremerhaven AG Niederlassung Nordhasen.
12. http://www.elsbett.com // Elsbett AG Pflanzenöl: die marktreife kraftstoffalternative.
13. Higelin P., Charlet A. The use of sunflower of oil as diesel for DI engines // 4th International conference ICE. - 1997. - Р. 1-5.
14. Деклараційний патент 13567 Україна, C 10 G 3/10. Паливна композиція із суміші рослинних олій та дизельного палива / Васильєв І. П.; Східноукраїнський на-ціональний університет імені Володимира Даля (UA).- № 2005 08198; Заявлено 22.08.05; Опубл. 17.04.06. Бюл. №4.
15. Клюс О., Васильев И., Ростовская Н. Анализ показателей дизеля при ра-боте на многокомпонентных смесях растительных масел с дизельным топливом // EKSPLOATACJA POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH. – Szczecin: POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA (Poland). - 2004. - NR 11. - P. 45-54.
16. Деклараційний патент 13693 Україна, C 10 G 3/00. Паливо з рослинної олії / Васильєв І. П.; Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля (UA).- № 2005 09580; Заявлено 12.10.05; Опубл. 17.04.06. Бюл. №4.
17. Данилов А. М. Присадки и добавки. Улучшение экологических характе-ристик нефтяных топлив. - М.: Химия, 1996. – с. 232 с.
18. Скитченко В. А., Васильев И. П. Влияние присадок в дизельном топливе на экономические и экологические показатели вихрекамерного дизеля // Вісн. Східноукр. нац. ун-ту імені Володимира Даля. - 2005. - № 10 (92). - С. 184-189.
19. Vellguth G. Einnung von Pflanzenölen und Pflanzenölderivaten als Kraftstoff für Dieselmoren // Grundl. Landtechnik. 1982. 32.-№ 5. –S. 177-186.
20. Топливная композиция: А. с. 514885 СССР, МКИ С 10 L 1/18. / Мальцев А. Д. (СССР); - № 2079621/04; Заявлено 02.12.74; Опубл. 25.05.76, Бюл. № 19. –3 с.).
21. Деклараційний патент 13695 Україна, C 10 L 1/10. Паливна композиція з терпенами / Васильєв І. П.; Східноукраїнський національний університет імені Воло-димира Даля (UA).- № 2005 09582; Заявлено 12.10.05; Опубл. 17.04.06. Бюл. №4.
22. ГОСТ 1571-82. Скипидар живичный. Технические условия. – Взамен ГОСТ 1571-76; Введ. 01.07.83. –М.: Изд-во стандартов, 1990. –13 с.
И. П. Васильев, Восточноукраинский национальный
университет им. В. Даля, г. Луганск, Украина
Источник: ГСМ
C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка дизельных топлив можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок дизельных топлив в России».
|
