Водородные котлы отопления: почему не стоит выбирать котлоагрегат на водородном топливе для отопления частного дома, обзор и сравнение эффективности и экономичности, лучшие модели и их цены

Автомобильные водородные установки — TERMOSTAR

Технология экономии топлива

Установки предназначены для экономии до 40% основного топлива легковых и грузовых автомобилей.

Важным обстоятельством является то, что КПД только самых современных турбированных дизелей составляет всего 50%. Бензиновых намного меньше. Поэтому большая часть потраченного топлива всех автомобилей, составляют потери для Автовладельцев и Экологии.

Глобальная энергосберегающая Исследовательская работа, на двигателях внутреннего сгорания, сосредоточена на том, что бы повысить эффективность сгорания в первые две фазы рабочего хода.

При этом задача максимально уменьшить горение и расход топлива в последующие фазы, предназначенные только для хода и выпуска газов.

Водородный генератор «TERMOSTAR» посредством Электролиза, из воды вырабатывает Атомарный водород (ННО газ), который дополнительно подается в рабочую топливно-воздушную Смесь из Основного топлива.

Атомарный водород на 40% эффективнее обычного Водорода, так как уже имеет в своей атомарной связи молекулу Кислород, для горения.

Именно свойство невероятно быстрого и мощного сгорания Атомарного водорода, способствует сгоранию рабочей смеси более быстрым и полным образом в первые две фазы рабочего хода. А следующие фазы полностью разгружаются.

За счет полного и быстрого сгорания топлива происходит повышение КПД двигателя и рост мощности до 20%, а экономия топлива составит до 40%, Появляется приемственность и тяговитость присущая дизельным автомобилям без повышения компрессии. Атомарный водород придает топливной смеси

высокие детонационные свойства без применения химии и металлических присадок. А имеющиеся присадки в оснавном топливе полностью сгорают повышая экологичность выхлопа.

Для бензиновых двигателей появляется возможность с гибридной установкой «TERMOSTAR» , уверенно перейти с бензина АИ-98 или АИ-95 на более дешевый АИ-92, а это ещё экономия ~ 7-15 % на литр топлива.

Поэтому Гибридная Водородная установка «TERMOSTAR» это верное и эффективное решение: Позволяющее самим вырабатывать Атомарный водород и использовать его как Дополнительное топливо, позволяющее экономить Основное.

как установить для дома своими руками?

Что такое водородный котел отопления? Это инновационное устройство, при помощи которого можно неплохо сэкономить на отоплении и при этом не потерять в эффективности. А благодаря качественной и несложной конструкции, он практически не нуждается в техническом обслуживании. В данной статье мы расскажем о том, что представляет собой подобный агрегат, и можно ли собрать такое устройство самостоятельно.

Читайте в статье:

Особенности использования водородных котлов отопления

В процессе получения тепла в таких устройствах используется водород. Это самый распространенный газ во Вселенной, и вещество, которого немало и на нашей планете. При этом газ абсолютно не токсичен, и при его сгорании не выделяются вредные для человека вещества. Вообще, в такой химической реакции получается вода, и выделяется много тепла.

Между прочим, при сгорании водорода можно добиться высокой теплоотдачи при высоких температурах. Но если присутствуют специальные катализаторы, то температуру горения можно снизить вдвое. Есть у этого топлива и другие преимущества, например:

• Легкость вещества (по сути это самый легкий газ), а потому даже если происходит утечка, вероятность взрыва невелика, так как легкий газ сразу улетучивается.
• Данное топливо можно добывать в любой точке мира.
• Для сжигания водорода можно использовать самые разные котлы.

Как устроен водородный котел отопления?

Далее мы расскажем о конструктивных особенностях подобных приборов. Как правило, любое такое устройство не обходится без:

1. Камеры сгорания топлива.
2. Теплообменника.
3. Емкости для получения водорода.
4. Электролизера.
5. Системы защиты, которая необходима для предотвращения цепной реакции.

Принцип работы данных устройств заключается в следующем. Когда через электролитический раствор пропускают ток, в нем начинается выработка двух газов – водорода и кислорода, а вместе с ними и водяного пара. Такая газовая смесь направляется в специальный сепаратор, где водород отделяется от сопутствующих веществ.

Далее очищенный газ поступает в следующий отсек котла, без возможности возвращения в сепаратор. Это исключает контакт газа с воздушной смесью, а значит, и взрыв. После защитного блока водород поступает в камеру сгорания, которая по совместительству является и теплообменником.

Таким образом, результатом такой химической реакции является разогрев теплообменника и теплоносителя, который далее поступает в отопительную систему. А вот отработанный газ снова направляется в отсек с электролитическим раствором.

Добавим, что для регулировки мощности нагрева в системе имеются специальные каналы с катализатором. Их можно по одному как включать в процесс химической реакции, так и удалять из него.

Как выбрать подходящую модель?

Если вы выбираете водородный котел для отопления дома, то следует учитывать следующие критерии:

• Мощность устройства выбирается исходя из площади отапливаемого помещения, а также с учетом возможностей имеющейся отопительной системы.
• В камере сгорания должно имеется нужное количество теплообменников, чтобы была возможность обустроить сразу несколько отопительных контуров.
• Для изготовления конструктивных элементов должны использоваться только качественные материалы с высоким запасом прочности.
• Блок защиты должен отвечать всем требованиям безопасности, и быть сертифицированным.

Особенности эксплуатации водородных котлов отопления

Каким бы надежным не было устройство для получения тепла из водорода, все равно остается опасность взрыва при контакте газа с воздухом. А потому всегда следует соблюдать элементарные требования безопасности при использовании таких устройств:

1. Регулярно проверяйте температуру теплообменников при помощи специальных датчиков (теплоноситель нельзя перегревать выше допустимых показателей).
2. Котлы можно использовать исключительно в тех режимах, которые предусмотрел производитель, иначе это может привести к запуску цепной реакции.
3. Для стабильной работы устройства необходимо постоянное подключение к источнику электрического тока, наличие электролизера и подача воды.

Плюсы и минусы водородных котлов отопления

Сегодня потребители все чаще останавливают свой выбор именно на водородных устройствах для обогрева помещений. И главным образом потому, что их важными достоинствами являются:

• в результате процесса получения тепла в атмосферу не выбрасываются вредные вещества;
• тепло получается в ходе химической реакции;
• подобные установки имеют высокий коэффициент полезного действия;
• работа котла не сопровождается шумом;
• для нормальной работы системы не требуется дымоход – а потому водородный котел можно поставить в любой части дома.

Естественно, что имеются и свои минусы у таких отопительных приборов, среди которых:

• высокие требования к качеству комплектующих и сборке;
• для обслуживания и ремонта требуются квалифицированные специалисты;
• непросто найти комплектующие на замену;
• происходит расходование воды.

Но все эти минусы не являются существенными, а потому редко останавливают потребителя от приобретения настолько выгодного устройства.

Водородный котел отопления своими руками

Весь процесс изготовления можно разделить на два этапа:

1. Изготовление генератора водорода.
2. Сборка непосредственно котла.

Но если первый этап не ставит перед вами никаких серьезных задач, то на втором вам точно придется повозиться. Ведь нужно будет создать абсолютно герметичную металлическую конструкцию, в которой будет сжигаться водород, при помощи сварочного аппарата. А такое даже для опытного сварщика – дело непростое. А потому гораздо проще приобрести готовый водородный котел в специализированном магазине или заказать его в сети Интернет.

Заключение

Современный водородный котел – это эффективное и безопасное устройство для получения тепла из химической реакции. Такие приборы уже весьма популярны на Западе, в нашей стране о них пока еще знают мало. С этим связаны и некоторые недостатки использования подобных систем, например, недостаток специалистов для монтажа и обслуживания.

Но, как правило, современное качественное устройство настолько просто в эксплуатации, что особых проблем с его использованием обычно не возникает. Однако при этом важно соблюдать все требования безопасности.

Водородный котел можно собрать и самостоятельно. Если у вас есть опыт работы со сваркой и элементарные знания химии из школьного курса. Однако в этом случае вы рискуете что-то сделать не так, и не только потерять в эффективности, но и увеличить риск взрывоопасности вашего прибора.

Водородный котел отопления — принцип работы и сущность системы

Сегодня, благодаря достижениям научно-технического прогресса, который не стоит на одном месте, появляются всевозможные новшества и полезные изобретения. Они затрагивают все сферы, в том числе и комфортное проживание, и отопление домов. Для достижения этой цели совсем недавно на российском рынке появилась уникальная продукция — водородный котел отопления, предназначенный для отопления помещений. В настоящей статье будут рассмотрены особенности водородных котлов, принцип их работы, комплектация агрегата, а также плюсы и минусы данного оборудования.

Особенности водородного котла

В настоящее время водородные котлы отопления мало востребованы на рынке отопительного оборудования России, что объясняется недостаточной информированностью о таком агрегате основной массы потребителей. К примеру, в западных государствах такой альтернативный вид отопления довольно распространен благодаря своей экологической, доказанной чистоте, а также значительной экономии при оплате коммунальных услуг.

В переводе с латинского водород означает «порождающий воду». Данный элемент является наиболее распространенным в мире веществом, солнце на 50% состоит из него, он широко используется в промышленности, а также характеризуется большим количеством уникальных свойств, которые использовались при производстве отопительного водородного котла.

Сама процедура получения водорода проста и понятна. Для этого в обязательном порядке нужна электроэнергия и вода. Электрический ток обеспечивает расщепление молекул воды на водород и кислород, который затем используется для обогрева помещения.

В качестве энергоносителя водород считается наиболее чистым и безопасным элементом, а отопление, в основе которого лежит данное вещество, получается результативным и полноценным.

Принцип работы водородного котла

Принцип функционирования такого агрегата, как водородный котёл отопления купить который сегодня в России довольно проблематично, заключается в реакции, которая возникает при контакте молекулы кислорода и водорода. В итоге взаимодействия этих частиц появляется газ Брауна, а также происходит выделение большого объема тепла.

Для практической деятельности изначально выпускался водородный котел для отопления промышленного назначения. Это оборудование характеризуется большими размерами, занимает значительную площадь, и отличается небольшим КПД, которое не превышает 80%.

Для того чтобы водородная установка для отопления дома нормально функционировала, необходимым условием является соблюдение ряда параметров:

1. Возможность для поступления воды. В основном это водопроводная вода, но можно использовать и дистиллированную. Характеристики потребления жидкости зависят, прежде всего, от мощности агрегата.
2. Обязательный доступ к электрической энергии. Электролизная реакция предполагает наличие электроэнергии.
3. Периодическая смена катализатора. Регулярность зависит от мощности и модификации водородного котла.

Следует заметить, что водородный котёл отопления цена которого составляет примерно 800 долларов, произведенный промышленным способом, характеризуется значительными стандартами безопасности. Такое оборудование менее опасно при работе, чем котлы отопления на газе или твердом топливе.

Важно!!! В отличие от заводской модели, в агрегатах, изготовленных собственными руками, имеется риск утечки взрывоопасного газа Брауна.

По этой причине самодельный котел требует специфического подхода к обеспечению техники пожарной безопасности.

Сущность системы водородного отопления

Нужно сказать, что водородный котёл для отопления частного дома купить который решаются пока не многие россияне, является прекрасной заменой твердым типам топлива, а также природному газу. Стандартная температура сгорания топлива подчас достигает 3000 градусов. Для обеспечения технологического процесса потребуется специальная горелка, приспособленная для такого температурного режима.

Комплект водородного оборудования состоит из следующих компонентов:

• Специальный генератор водорода для отопления дома (электролизер), который обеспечивает реакцию между кислородом и водородом. Для повышения эффективности работы применяются катализаторы.
• Особая водородная горелка для отопления, которая обеспечивает создание пламени. Горелка располагается в топочной камере и способствует разогреву теплоносителя в системе отопления.
• Непосредственно котел, выполняющий функцию теплообменника.

Подчас водородный котёл для обогрева дома купить который можно лишь заказав его в специализированном магазине отопительного оборудования, производится на базе газового или твердотопливного устройства в целях экономии, это дешевле приобретения заводского оборудования. Но при этом нет гарантии, что водородный котел самодельного производства будет отвечать требованиям пожарной безопасности.

Преимущества и недостатки водородного котла отопления

Помимо своей небольшой стоимости водородное отопления характеризуется еще одним немаловажным качеством – оно абсолютно экологически чистое, поскольку водород является составной частью окружающей среды. Процесс горения данного вида топлива совсем не выделяет вредных веществ. Кроме этого, водород из всех других химических элементов является наиболее встречаемым на планете. Он находится в избытке.

Если возникает вопрос – купить или нет водородный котёл цена которого довольно-таки внушительна, следует описать основные плюсы такого оборудования.

Плюсы водородного котла:

1. Такой водородный генератор для отопления характеризуется высоким КПД – свыше 90%.
2. Водородная горелка обладает экологической безопасностью. При функционировании агрегата образуется только пар, который абсолютно безвреден, как для организма проживающих в жилом помещении людей, так и для окружающей среды.
3. Водородное отопление не предполагает наличие огня. Тепло образуется посредством химической реакции с задействованием катализатора. Водород объединяется с кислородом, что приводит к генерации тепловой энергии, которая попадает в теплообменник.
4. В перспективе, если тема применения водородных котлов продолжит развиваться, то экономику всего мира ждет подъем и небывалый расцвет.
5. Водородные горелки функционируют бесшумно, что также является несомненным плюсом.
6. Генераторы водорода для отопления при самостоятельном монтаже не требуют сооружения и использования дымоходов, что очень удобно.

Указав на достоинства водородного котла отопления, будет несправедливым не указать на его недостатки, которые также имеют место быть:

• При стандартной комнатной температуре водород имеет газообразную консистенцию. Помимо этого, вещество считается довольно взрывоопасным, что создает определенные трудности при его транспортировке.
• Хоть в западных государствах водородные котлы набирают все большую популярность, в России им уделяется недостаточное внимание, что может создать некоторые сложности с его приобретением и установкой.
• Для подготовки специалистов, способных проверять и сертифицировать водородные баллоны, необходимо время.

Советы по созданию водородной системы отопления

Специалисты советуют немного усовершенствовать систему отопления на водороде.  Важно!!! Строго запрещено усовершенствовать водородную систему отопления своими силами, поскольку велика вероятность, что это может способствовать разгерметизации агрегата и поступлению газа в жилое помещение.

Несколько рекомендаций по водородной отопительной системе:

1. Если на горелку установить датчик пламени, это значительно повысит безопасность всей системы отопления. При внеплановом затухании огня, датчик в автоматическом режиме передаст электролизу указание о прекращении поступления газа Брауна в горелку.
2. Нужно установить датчики температуры в теплообменнике, которые будут реагировать на перегрев воды.
3. К горелке рекомендуется добавить запорную арматуру, которая функционирует в автоматическом режиме и соединяется с датчиком температуры котла.

Подводя итоги статьи можно с полной уверенностью сказать, что если усовершенствования водородных технологий в области отопления будут развиваться и дальше, то в скором будущем такие отопительные системы могут совсем вытеснить традиционные типы оборудования. Это объясняется тем, что котёл водородный купить который в таком случае можно будет в любом специализированном магазине отопительного оборудования, по всем компонентам превосходит иные агрегаты.

Первое — водород является экологически чистым веществом. Второе – в окружающей среде объем водорода неограничен. Третье – он прост в добыче и характеризуется мизерными финансовыми расходами.

как сделать установку обогрева своими руками

Согласно школьному курсу физики следует, что тепло можно получить разными способами. Но далеко не все полученные результаты можно использовать во благо для человека. Тепловые носители чаще всего используются для отопления жилища или любого помещения. Все уже привыкли к централизованному, газовому или даже электрическому методу обогрева, но далеко не все знают еще об одном виде – водородном.

Водородный котел отопления

Специфика водородного отопления

Впервые систему отопления на водороде получили в Италии. Главной задачей изобретателей стал поиск решения таких задач как:

• экологическая безопасность;
• отсутствие шума в помещении от работающих конструкций;
• общая безопасность от не высоких температур внутри оборудования;
• доступность материалов при изготовлении конструкций.

Со всеми задачами водородная установка для отопления дома справилась на все 100%. Кроме того такая система легко и быстро обогревает даже большие помещения и значительно экономит денежные средства даже в сравнении с газовым видом отопления.

Водородное отопление дома не требует особых энергоносителей, безвредно, но использует затраты только на электрическую энергию для работы генератора.

Водородный генератор для отопления дома

Достоинства и недостатки водородного обогрева

Метод хотя и является новинкой в нашем регионе, но уже позволяет выделить следующие преимущества:

• установка отопительных конструкций на водороде доступна для частных строений, где отсутствуют газо- и тепло- снабжение, к примеру на даче;
• безопасность работы обеспечивает получение тепла без присутствия открытого огня;
• теплоноситель не нагревается больше чем 40С°, что позволяет использовать конструкцию для системы «теплый пол»;
• сырье для отопления помещения не требует специального места хранения большого размера, как, к примеру, вид отопления на твердых видах топлива.

Но, не смотря на множество положительных моментов водородный обогрев, имеет и некоторые неудобства, к которым можно отнести следующие факторы:

• водород взрывоопасен, особенно при транспортировке;
• так как технология еще новая, то профессионала умеющего правильно изготовить и подключить оборудование найти не реально;
• сертификация баллонов для водорода также может вызвать некоторые неудобства;
• подключение конструкции своими руками практически невозможно из-за сложностей и незнания вопроса.

Принцип работы

Основная работа обогрева на водороде заключается в химической реакции, где взаимодействуют молекулы кислорода и водорода. Для этого потребуется большая емкость и следующие виды оборудования:

• наличие питания через электрическую сеть;
• наличие источника жидкости;
• котел со временем может потребовать замену катализатора.

Система водородного отопления состоит из генератора, который разлагает воду на составляющие с помощью катализаторов, горелки и котла.

Общий принцип работы заключается в подаче воды в герметичную емкость, где содержаться нержавеющие пластины. Под действием электроэнергии жидкость расщепляется на водород и кислород, после этого водород проходит в котел, где с помощью горелки идет преобразование в тепло.

Описание работы водородного котла

Основные материалы

Водородное отопление дома выполняется с помощью дистиллированной воды, в которую добавляется гидроксид натрия, обычное соотношение вещества составляет 1 сл. ложки на 10 л жидкости. Если же найти дистиллят проблематично, то подойдет и обычная вода из крана, при условии отсутствия в ней  тяжелых металлов. Решением вопроса может стать установка специальных фильтров для воды. Для остального оборудования потребуются следующие материалы:

• котел. Наиболее приемлемым материалом для котла при водородном отоплении является нержавеющая сталь. Такой вид металла хорошо сопротивляется коррозии и не притягивает к себе иные частицы;
• трубки и горелка. Приобрести подходящую горелку не составит труда, благо ассортимент в специализированных магазинах достаточно большой, а вот трубки желательно взять общим диаметров до 1,25 дюйма.

Если задаться целью, внимательно изучить вопрос и проконсультироваться со специалистами, то установка системы водородного отопления даже выполненная своими руками не представит особых трудностей. Такой вид отопления вполне может оправдать себя в частных строениях, где нет газоснабжения, но присутствует электрический ток.

Схема работы водородного котла

Меры предосторожности

При монтаже водородного отопления дома, также как и при возведении любой конструкции для отопления следует ознакомиться с правилами безопасности. Водород – взрывоопасен! Кроме того не обладает специфическим запахом, что не позволяет найти утечку без соответствующего оборудования. Поэтому самостоятельно собранные котлы могут представлять большую опасность для строения и жильцов.

Чтобы не допустить трагедии следует тщательно подойти к вопросу, просчитать все риски и выполнять работы только с помощью профессионала в этой области. Особое внимание следует уделить наличию предохранительных клапанов на горелке и полной герметичности системы.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your <a href="/youtube/v3/getting-started#quota">quota</a>.

Пошаговая инструкция по созданию котла отопления на водородном топливе

Водородный котёл представляет собой инновационное научное решение, благодаря которому можно отапливать объекты с минимальными финансовыми затратами и высокой эффективностью. Он не нуждается в обслуживании и надёжен в эксплуатации, но имеет сложную конструкцию и предъявляет высокие требования к качеству применяемых комплектующих. Возможно ли сделать своими руками котёл отопления на водородном топливе?

Свойства водорода как топлива

Водород является самым лёгким газом без цвета и запаха, который находится на десятом месте по распространённости химическим элементом на планете. Он не токсичен и даже при протекании реакции горения не выделяет вредных веществ.

В качестве топлива водород использовать выгодно по следующим причинам:

• высокая отдача тепла (более 121 МДж/кг) за счёт достижения при горении температуры +60000С,
• возможность снижения температуры горения до +3000С, при условии использования катализаторов,
• безопасность при утечках за счёт быстрого улетучивания в атмосферу, так как его вес легче воздуха в 14 раз,
• возможность добычи топлива в любой точке планеты,
• неприхотливость к типу используемого котла.

Устройство водородного котла

Водородный котёл отопления состоит из следующих конструктивных элементов:

• теплообменника,
• камеры сгорания топлива,
• электролизера,
• ёмкости для выработки водорода, в которую помещён электролит,
• двухступенчатого блока защиты, предотвращающего протекание цепной реакции.

Устройство водородного котла

Принцип работы

Работа котла на водородном топливе реализуется следующим образом:

1. В электролизере, после поступления электролитического раствора и пропускания через два погружённых электрода электрического тока, начинается выработка газа h3 и O2, а также водяного пара.
2. Газовая смесь поступает в химический сепаратор, в котором происходит отделение водорода из общего объёма. При этом очищенный газ через специальный клапан отводится в следующий узел установки без возможности обратного хода. Такое конструктивное решение позволяет исключить взрыв при контакте водорода с воздушной смесью.
3. Через защитный блок очищенный газ поступает в камеру сгорания, в которой расположен теплообменник. В ходе химической реакции водорода с кислородом в присутствии катализатора происходит нагрев теплообменника, в котором находится теплоноситель, используемый в отопительной системе объекта.
4. Отработанный после химической реакции газ снова поступает в камеру с электролитическим раствором.

Регулировка мощности нагрева осуществляется за счёт наличия в системе нескольких специальных каналов с катализатором, которые в процессе работы котла могут участвовать в химической реакции или быть исключены из неё.

Критерии выбора модели

Водородный котёл для дома необходимо подбирать с учётом следующих критериев:

• мощность нагрева должна соответствовать требованиям используемой отопительной системе и теплоносителя, а также учитывать площадь отапливаемых помещений,
• размеры камеры сгорания должны быть оснащены необходимым количеством теплообменников, позволяющими организовать несколько отопительных контуров,
• электросеть в здании должна выдерживать мощность потребления электроэнергии котлом,
• все конструктивные элементы котла должны быть изготовлены из качественных материалов и иметь достаточный запас прочности и износостойкости,
• блок защиты должен быть сертифицированным и соответствовать стандартам безопасности.

Пример водородного котла отопления

Особенности эксплуатации

Важной особенностью использования водородного топлива является опасность его взрыва при контактировании с воздухом. Поэтому важно придерживаться следующих правил эксплуатации:

• необходимо периодически следить за температурой датчиков, установленных на теплообменниках, и не допускать перегрева теплоносителя выше допустимых норм,
• запрещено эксплуатировать котёл в режимах, которые не предусмотрены производителем или могут вызвать протекание цепной реакции,
• при повышении давления газа в камере сгорания необходимо принять меры по его стабилизации и выяснить причины таких изменений,
• для непрерывной работы котла нужно позаботиться о стабилизированном электропитании,
• важно периодически менять электролизер и следить за подачей воды.

Преимущества и недостатки

Выбор в пользу котлов, работающих на водородном топливе, обоснован следующими их преимуществами:

• отсутствие выхлопов вредных веществ в атмосферу,
• тепло выделяется в ходе химической реакции, для которой наличие пламени не требуется,
• высокий КПД тепловой установки,
• отсутствие шума в работе котла,
• не требуется установка дымохода, благодаря чему допускается устанавливать котёл в любом месте помещения.

При всех достоинствах водородных котлов, также стоит учитывать и их недостатки:

• небольшое количество предприятий, занимающихся получением и сжижением водорода,
• необходимость контроля давления в баллоне с водородом, чтобы не допустить взрыва,
• высокие требования к качеству сборки всех узлов, а также применяемым при изготовлении материалам,
• для ремонта и обслуживания требуется привлечение специалистов,
• сложности с поиском деталей,
• большой расход воды.

При всех достоинствах водородных котлов, также стоит учитывать сложности с поиском деталей

Как сделать водородный котёл своими руками?

Прежде чем сделать водородный котёл своими руками, необходимо подготовить следующие материалы:

• стальные высоколегированные нержавеющие листы толщиной 2-4 мм,
• очистной водяной фильтр,
• прозрачные газовые шланги высокого давления с диаметром 8 мм,
• герметичная пластиковая ёмкость объёмом 1,5-2 л,
• штуцер на шланг 8 мм,
• два болта 150х6 мм, гайки и шайбы под них,
• профильная труба 20х20 мм и 40х40 мм.

Для изготовления потребуются следующие инструменты:

• болгарка с диском по металлу,
• отвертка и рожковый ключ под болты,
• инструменты для нарезания резьбы 6 мм,
• строительный нож для резания шлангов,
• дрель с набором свёрл,
• сварочный аппарат.

Для изготовления водородного котла потребуется болгарка с диском по металлу

Процесс изготовления котла качественно можно разделить на следующие этапы:

1. Создание генератора водорода.
2. Изготовление и сборка котла.

Этап создания генератора водорода

Пошагово генератор водорода изготавливается следующим образом:

1. Стальной лист нарезаем на пластинки размером 50х50 мм в количестве 16 штук. Один из углов срезаем под углом 450, а в противоположном – просверливаем отверстия диаметром 6 мм.
2. На один болт насаживаем пластинки, прокладывая их с двух сторон шайбами с толщиной 1-2 мм. Фиксируем их гайкой. На второй болт насаживаем оставшиеся пластинки аналогичным образом. В итоге получаем конструкцию, напоминающую два радиатора, которые могут быть вставлены друг в друга так, чтобы пластины не касались своими поверхностями.
3. Берём пластиковый контейнер и делаем в его крышке два отверстия под болты так, чтобы пластинки радиаторов можно было расположить друг над другом и они не касались.
4. Закрепляем два радиатора к пластинке.
5. Вставляем конструкцию внутрь контейнера и закрепляем на болты. При этом между крышкой и корпусом прокладываем мягкие резиновые прокладки для повышения герметичности ёмкости.
6. Проделываем в крышке два отверстия 8 мм под резиновые трубки: одно для подачи водорода, а второе – для воды.
7. В отверстия вставляем два патрубка, изготовленных из стальной трубы и нарезанной резьбой. Прокладываем с двух сторон прокладки и фиксируем на гайки.
8. Проверяем герметичность сборки, подключив к одному патрубку компрессор, а ко второму манометр. Накачиваем давление 2 атмосферы и следим за показаниями манометра в течение 30 минут. Если оно не изменилось, то сборка завершена, в противном случае устраняем допущенные при герметизации ошибки.
9. Проверяем работоспособность генератора в рабочих условиях: устанавливаем обратный клапан к патрубку, подключаем к нему баллон с водородом, ко второму – воду, а к двум электродам (два болта радиаторов) – электрический ток.

Этап создания и сборки котла

Водородные котлы для частного дома, предназначенные для отопления, пошагово необходимо создавать следующим образом:

1. Разрезаем профильную трубу 20х20 мм болгаркой на 8 частей по 300 мм.
2. Трубу 40х40 мм разрезаем на 3 части: две по 80 мм и одна – 200 мм.
3. В трубе 200 мм с сечением 40х40 мм по середине длины с двух противоположных боковых сторон прорезаем отверстия под трубу 40х40 мм. Затем в отверстия вставляем трубки 40х40 мм длиной 80 мм под прямым углом и привариваем их.
4. К трём торцевым частям крестовины привариваем заглушки, а к четвёртой – заглушку с патрубком для подсоединения трубы с водородом.
5. На расстоянии 70-80 мм от центра крестовины на каждой её части просверливаем по одному отверстию диаметром 10-14 мм. Получится четыре отверстия.
6. Привариваем форсунки (аналогичные обычным газовым) в 4 подготовленные отверстия.
7. Привариваем к каждой торцевой части по две профильные трубы 20х20 мм так, чтобы они образовывали прямой угол с плоскостью крестовины.
8. Из листовой стали вырезаем три стенки корпуса котла 300х300 мм. В 2-х из них делаем 4 отверстия диаметром 20-30 мм по месту расположения форсунок, а в третьем – с диаметром 10 мм.
9. Разрезаем трубу диаметром 20-30 мм на куски длиной 50-60 см и привариваем их к вырезанному на восьмом шаге стальному листу меньших размеров.
10. Берём трубу диаметром 20 мм с длиной меньшей на 30-40 мм длины сваренных труб и просверливаем в ней два отверстия вверху и внизу так, чтобы была возможность приварить её.
11. Трубу прикладываем к стальному листу с меньшими отверстиями и привариваем.
12. Готовую конструкцию переворачиваем и устанавливаем второй стальной лист, при этом трубки должны войти в проделанные ранее отверстия. Затем привариваем трубки к листу.
13. Привариваем к стальному листу конструкцию с горелкой.
14. Привариваем патрубки для циркуляции теплоносителя к соответствующим отверстиям корпуса.
15. На вводный патрубок устанавливаем температурный датчик, а на горелку – детектор пламени. Соединяем оба датчика с автоматическими контроллерами или визуально-звуковыми системами оповещения.
16. Проверяем корпус на герметичность.
17. Затем создаём внешний защитный корпус подходящих размеров из стальных листов, в который помещаем все узлы конструкции и соединяем их. Особое внимание необходимо уделить герметичности всех соединений и тщательно её перепроверить. Подключаем электричество к электродам. Выполняем тестовый запуск установки.

Для того, чтобы в электролизере ускорить химическую реакцию, необходимо в воде растворить щёлочь или соль. Это улучшит проводимость воды и повысит выход водорода.

Котлы на водородном топливе изготовить своими руками вполне возможно, так как практически все детали можно приобрести без проблем в строительных магазинах. Однако сложности возникают при изменении конструкции с целью повышения характеристик, что требует привлечения специалистов для выполнения сложных расчётов. Создание котлов без продумывания основных параметров сделает их неэффективными и опасными для эксплуатации.

водородных котлов: альтернатива газу центрального отопления?

Отопление наших домов природным газом не может продолжаться, если мы хотим снизить выбросы углерода в результате отопления домов. И здесь на помощь приходит водородный котел. Водород — это низкоуглеродная альтернатива природному газу, которую можно доставлять на объекты через существующую газовую сеть.

ВАЖНО: Купить или установить водородный котел пока невозможно. Однако такие производители, как Baxi и Worcester Bosch, разработали рабочие прототипы.

Зачем нужна альтернатива центральному газу?

Ископаемое топливо не только заканчивается, но и при его продолжающемся использовании в атмосферу выбрасываются парниковые газы, например углерод. Эти газы не могут покинуть нашу атмосферу, вызывая повышение температуры по всему миру, что меняет наш климат.

В рамках глобальной климатической чрезвычайной ситуации правительство Великобритании работает над сокращением выбросов углерода в стране. В частности, правительство Великобритании приняло закон, согласно которому выбросы углекислого газа в нашей стране будут нулевыми к 2050 году.

На отопление приходится около трети общих выбросов углерода в Великобритании. Таким образом, поиск альтернативного топлива и технологий значительно снизит наш углеродный след.

Правительство Великобритании уже приняло меры по повышению энергоэффективности газовых котлов и поэтапному отказу от использования масляных котлов.К тому же с 2025 года газовые котлы не будут устанавливаться в новостройки.

Однако в настоящее время 8/10 домов в Великобритании используют газовые котлы в качестве топлива для центрального отопления. И хотя возобновляемые системы отопления, такие как тепловые насосы и солнечные батареи, не выделяют углерод в атмосферу, замена всех газовых котлов на возобновляемые источники энергии будет дорогостоящей и непрактичной.

Итак, вместо замены отопительных систем лучшим решением было бы сделать топливо с низким содержанием углерода. Водород — это низкоуглеродная альтернатива природному газу, которая может обеспечивать отопление и горячую воду в домах с помощью бойлера.

Что такое водородный котел?

Водородный котел будет работать так же, как существующие газовые котлы. Ключевое отличие состоит в том, что он может обогревать дом не только природным газом, но и чистым водородом.

Водородные котлы устанавливаются так же, как и газовые, и выглядят очень похоже. Они будут подключены к газовой сети, а топливо будет доставляться к блоку по мере необходимости в отоплении и горячей воде.

Многие внутренние части тоже будут идентичны.Только несколько компонентов, таких как датчик пламени и горелка, потребуется заменить, чтобы они соответствовали водороду.

Если газовая сеть будет переведена на 100% подачу водорода, то инженеры, зарегистрированные в Gas Safe, будут обучены их установке. Таким же образом их обучают установке котлов, работающих на сжиженном нефтяном газе, а также на природном газе.

А как насчет водородных котлов на топливных элементах?

Водород — хорошо известный источник топлива, который уже используется в водородных топливных элементах. Водородный топливный элемент расщепляет водород на различные части для выработки электроэнергии.Побочным продуктом этого процесса также является тепло, которое можно использовать для обогрева дома.

Хотя технология водородных топливных элементов существует, существует несколько вариантов ее установки. Один из немногих вариантов в Великобритании был разработан ведущим производителем котлов Viessmann.

Viessmann Vitovalor — это система микро-ТЭЦ (комбинированного производства тепла и электроэнергии), которая может помочь снизить ваши счета за электроэнергию и отопление. Однако он значительно дороже газового котла и может стоить от 10 000 до 15 000 фунтов стерлингов, включая установку.

Можно ли купить водородные котлы?

Купить водородный котел пока невозможно, но все современные котлы способны работать с определенным уровнем водорода. Хотя они могут быть недоступны для покупки, некоторые производители котлов разрабатывают прототипы водородных котлов. В их число входят Бакси и Вустер Бош, которые также призывают к тому, чтобы все новые котлы, установленные с 2025 года, были готовы к работе с водородом.

Водородный котел сможет отапливать дом на природном газе.Затем, если будет произведен переход на водород, он может продолжать работать на 100% водороде после короткого визита инженера-теплотехника.

Преимущества и недостатки водородных котлов

Водород дает ответы на многие вопросы в поисках низкоуглеродной альтернативы ископаемому топливу.

Привычные системы отопления

Перевод газовой сети на водородный позволит домовладельцам продолжать отапливать свои дома с помощью котла. В то же время снижение выбросов углерода.Альтернативой может быть установка возобновляемой системы отопления — технология, незнакомая большинству людей.

Более экологично, чем природный газ

Когда наши котлы сжигают ископаемое топливо, в атмосферу выбрасывается углерод, который наносит ущерб нашей планете. Когда водород сжигается, он производит только воду и тепло без углерода. Даже если бы мы использовали комбинацию природного газа и водорода, мы могли бы значительно сократить выбросы углерода.

Нет необходимости в замене инфраструктуры

Водородная сеть может использовать те же трубопроводы, арматуру и котлы, что и природный газ, поэтому будет очень мало необходимости инвестировать в изменение инфраструктуры.Даже если бы переключение произошло сегодня, многие котлы могли бы продолжать работать, а домовладельцы могли бы избежать затрат, связанных с заменой системы отопления.

Высокоэффективное топливо

Водород содержит много энергии, так как 1 кг водорода содержит такое же количество энергии, как 2,8 кг бензина.

Несмотря на все преимущества водорода, существует несколько проблем, которые необходимо решить, прежде чем переход на водородную сеть станет возможным.

Производство водорода дорогое (на данный момент)

Производство водорода в больших количествах для удовлетворения спроса в настоящее время обходится недешево.Водород можно производить либо путем электролиза, то есть с использованием электричества для разделения воды на кислород и водород, либо путем парового риформинга метана (STR).

При производстве водорода может выделяться углерод, если он не улавливается

Хотя водород не выделяет углерод при использовании в котле, производство водорода может выделять углерод. Для решения этой проблемы необходимо разработать методы производства с низким содержанием углерода. Например, для электролиза необходимо использовать возобновляемую электроэнергию от ветряных или солнечных ферм, а не электричество, произведенное путем сжигания ископаемого топлива.

SMR включает нагрев метана в природном газе с паром и катализатором, но при этом образуется не только водород, но и углерод. Чтобы сделать этот метод низкоуглеродистым, необходимо использовать системы улавливания углерода (CSS), чтобы предотвратить утечку углерода в атмосферу.

Когда будут доступны водородные котлы?

Правительство работает с отопительной отраслью для исследования и испытания водорода в качестве топлива для отопления, а также возможных методов производства водорода. Эти проекты включают:

HyDeploy

Проект HyDeploy, реализуемый в Университете Кил, Стаффордшир, проверяет жизнеспособность использования смеси водорода и природного газа 20:80 в национальной энергосистеме.При смеси 20:80 никаких изменений в большинстве бойлеров в Великобритании или в процессе установки не потребуется. Текущая цель состоит в том, чтобы к 2025 году перейти на смесь водорода и природного газа в соотношении 20:80.

Интересно, что конденсационные газовые котлы cano, выпущенные после 1996 года, работают на газе, содержащем до 23% водорода. Это означает, что пока у вас есть современный газовый котел, вы должны быть готовы к первой фазе водородной сети.

По состоянию на июль 2020 года результаты этого проекта находятся на рассмотрении Управления по охране труда и технике безопасности (HSE) с надеждой на начало публичных испытаний в конце 2020 года.

Hy4Heat

В рамках проекта Hy4Heat исследуется и тестируется возможность создания 100% водородной сети.

По состоянию на июль 2020 года проект дает очень положительные результаты. Приборы, используемые в водородной сети, будут очень похожи на природный газ, но безопасность является основным направлением проекта. Использование природного газа может быть небезопасным без надлежащих мер, и то же самое относится и к водороду. Это другой тип газа, поэтому монтажникам потребуется обучение, чтобы они могли безопасно работать с водородом.Однако исследования по этому поводу все еще продолжаются.

У нас уже есть водородные автомобили на наших дорогах, и в прошлом в газовой сети использовалась смесь 50% водорода. Если / когда водородная сеть будет готова, большинство современных котлов можно будет относительно просто модифицировать для работы со 100% водородом. Это означает, что домовладельцы не столкнутся со значительными расходами или неудобствами. Кроме того, установщикам потребуется лишь небольшое дополнительное обучение.

Программа поставок водорода

Во всем мире есть проекты, пытающиеся найти эффективный способ производства низкоуглеродного водорода.Правительство Великобритании вложило 20 миллионов фунтов стерлингов в Программу поставок водорода, чтобы выяснить, насколько жизнеспособной будет водородная сеть. Это включает в себя проект HyDeploy в университете Кил. В рамках проекта проводятся испытания использования 20% водорода и 80% природного газа в частной газовой сети без замены трубопроводов или котлов.

Сколько будет стоить водородный котел?

Пока неизвестно, сколько будут стоить водородные котлы. Однако маловероятно, что цены будут слишком отличаться от цен на газовые котлы.

Как правило, газовый котел стоит от 400 до 3000 фунтов стерлингов без учета его установки.

Цены на котел варьируются в зависимости от производителя, модели и типа котла. Типы котлов включают комби (самые популярные), обычные и системные. Ваша существующая система отопления, тип недвижимости и потребность в отоплении и горячей воде будут определять наиболее подходящий бойлер для вашего дома.

Наш справочник по ценам на новые котлы и стоимости замены дает исчерпывающее представление о том, сколько будет стоить новый котел.

Как сделать отопление дома более эффективным сегодня

Если вам необходимо заменить свой котел, современный конденсационный газовый котел сможет работать с предложенной подачей 20% водорода, а когда в будущем будет подача 100% водорода, ваш котел можно будет модифицировать.

еще не готовы к установке в домах, но это не значит, что вам нужно ждать, чтобы сделать ваш дом более эффективным. Это потому, что современные конденсационные газовые котлы очень эффективны и могут сделать ваш дом более комфортным.Не только это, но вы также сократите выбросы углерода и, возможно, ваши счета за отопление.

В качестве альтернативы вы можете обратиться к низкоуглеродной системе отопления, такой как тепловой насос, солнечная энергия или котел на биомассе. Все эти системы отопления работают на возобновляемых источниках энергии и не выделяют углерод в атмосферу.

Вы можете получить бесплатные расценки на установку новой системы отопления прямо здесь, в Справочнике по котлам. Просто заполните нашу онлайн-форму, и мы подберем вам специалистов по установке в вашем регионе.Каждый из них предоставит вам бесплатное ценовое предложение, которое вы сможете сравнить и быть уверенным, что получаете самую конкурентоспособную цену.

Получите БЕСПЛАТНУЮ котировку котла

Водород по сравнению с другими видами топлива

Подобно бензину или природному газу водород является топливом, с которым необходимо обращаться должным образом. При соблюдении простых правил его можно использовать так же безопасно, как и другие обычные виды топлива.

Выпущено Министерством энергетики США, Книга данных по водороду. предоставляет полезные данные о свойствах водорода, в том числе:

• Химические характеристики водорода (например, плотность, диапазон воспламеняемости, характеристики точки кипения, теплотворная способность)
• Сравнение характеристик водорода и многих других топлив.

Гистограммы, представленные в следующих разделах, сравнивают некоторые ключевые свойства водорода со свойствами нескольких широко используемых видов топлива — природного газа, пропана и паров бензина.

Газообразный водород

Водород не имеет цвета, запаха, вкуса, нетоксичен и не ядовит. Он также не вызывает коррозии, но может привести к хрупкости некоторых металлов. Водород — самый легкий и мельчайший элемент, и в атмосферных условиях он представляет собой газ.

Природный газ и пропан также не имеют запаха, но промышленность добавляет серосодержащий одорант, чтобы люди могли их обнаружить. В настоящее время одоранты не используются с водородом, потому что не существует известных одорантов, достаточно легких, чтобы «путешествовать» с водородом с той же скоростью диспергирования.Современные одоранты также загрязняют топливные элементы, которые являются важным применением водорода.

Водород примерно в 57 раз легче паров бензина (как показано на Рисунке 1) и в 14 раз легче воздуха. Это означает, что если он выпущен в открытую среду, он обычно быстро поднимается и рассеивается. Это преимущество безопасности во внешней среде.

Водород — это очень маленькая молекула с низкой вязкостью, поэтому она склонна к утечкам.В замкнутом пространстве протекающий водород может накапливаться и достигать огнеопасной концентрации. Любой газ, кроме кислорода, является удушающим в достаточной концентрации. В закрытой среде утечки любого размера вызывают беспокойство, поскольку водород невозможно обнаружить человеческими органами чувств и он может воспламениться в широком диапазоне концентраций в воздухе, как обсуждается в следующем разделе. Правильная вентиляция и использование датчиков обнаружения могут снизить эти опасности.

Водород имеет высокое содержание энергии по массе, но не по объему, что представляет особую проблему для хранения.Чтобы хранить достаточное количество газообразного водорода, его сжимают и хранят при высоком давлении. В целях безопасности резервуары с водородом оснащены устройствами сброса давления, которые предотвращают чрезмерное повышение давления в резервуарах.

Сжигание водорода

Температура самовоспламенения вещества — это самая низкая температура, при которой оно может самовоспламеняться без наличия пламени или искры. Температуры самовоспламенения водорода и природного газа очень похожи.Оба имеют температуру самовоспламенения более 1000 ° F, что намного выше, чем температура самовоспламенения паров бензина, как показано на Рисунке 2.

Диапазон воспламеняемости водорода (от 4% до 75% в воздухе) очень широк по сравнению с другими видами топлива, как показано на рисунке 3. При оптимальных условиях сгорания (объемное соотношение водорода и воздуха 29%) энергия, необходимая для инициировать горение водорода намного ниже, чем требуется для других обычных видов топлива (например,g., небольшая искра воспламенит его), как показано на рисунке 4. Но при низких концентрациях водорода в воздухе энергия, необходимая для начала горения, аналогична энергии других видов топлива.

Водород горит бледно-голубым пламенем, которое почти невидимо при дневном свете, поэтому его почти невозможно обнаружить человеческими чувствами (см. Видео о характеристиках водородного пламени в разделе «Подтверждающие примеры» в правом столбце этой страницы).Примеси, такие как натрий из океанического воздуха или других горючих материалов, придают цвет водородному пламени. Датчики обнаружения почти всегда устанавливаются с водородными системами, чтобы быстро определить любую утечку и свести к минимуму возможность необнаруженного пламени. По сравнению с пламенем пропана (справа) на Рисунке 5 водородное пламя (слева) почти невидимо, но его можно увидеть с помощью тепловизионной камеры, показанной на переднем плане. Ночью видно водородное пламя, как показано на Рисунке 6.

Кроме того, водородное пламя излучает небольшое количество инфракрасного (ИК) тепла, но значительное ультрафиолетовое (УФ) излучение.Это означает, что когда кто-то находится очень близко к водородному пламени, ощущение тепла мало, что делает случайный контакт с пламенем серьезной проблемой. Передержка ультрафиолета также вызывает опасения, поскольку может вызвать эффекты, похожие на солнечный ожог.

Если большое облако водорода соприкасается с источником воспламенения, воспламенение приведет к тому, что пламя вернется к источнику водорода. В открытых пространствах без ограничений пламя будет распространяться через легковоспламеняющееся водородно-воздушное облако со скоростью несколько метров в секунду и даже быстрее, если температура облака выше температуры окружающей среды.В результате происходит быстрое выделение тепла, но небольшое избыточное давление, а продуктом сгорания является пар. Следует отметить, что сгорание водорода происходит быстрее, чем сгорание других видов топлива. Облако водорода сгорит за секунды, и вся энергия облака будет высвобождена.

Однако, если водородные газовые смеси попадают в замкнутые пространства, очень вероятно возгорание, которое может привести к ускорению пламени и возникновению высокого давления, способного взорвать здания и бросить шрапнель.Легковоспламеняющиеся смеси водорода в замкнутых пространствах, таких как трубы или воздуховоды, в случае воспламенения легко вызовут ускоренное пламя и условия, которые могут привести к переходу к детонации. Детонация не происходит в неограниченных водородно-воздушных смесях без сильных ударных волн (т. Е. Взрывчатых веществ).

Утечка в системе хранения водорода под давлением (> 200 фунтов на квадратный дюйм) приведет к образованию струи, которая может распространяться на несколько метров. В случае воспламенения струйное пламя может нанести серьезный ущерб всему, с чем сталкивается.

Расширение жидкого водорода

Жидкий водород имеет другие характеристики и другие потенциальные опасности, чем газообразный водород, поэтому для обеспечения безопасности используются другие меры контроля. В жидком виде водород хранится при -423 ° F, температуре, которая может вызвать криогенные ожоги или повреждение легких. Датчики обнаружения и средства индивидуальной защиты имеют решающее значение при работе с потенциальной утечкой или разливом жидкого водорода.

Объемное отношение жидкости к газу составляет приблизительно 1: 850.Итак, если вы представите себе галлон жидкого водорода, то такое же количество водорода, существующего в виде газа, теоретически займет около 850 галлонов контейнеров (без сжатия). Водород претерпевает быстрое фазовое превращение из жидкости в газ, поэтому для обеспечения безопасности в водородные системы встроены устройства вентиляции и сброса давления.

Жидкий водород также бесцветен. Он очень холодный и сохраняется только при хранении в криогенном хранилище. Хранение обычно находится под давлением до 150 фунтов на квадратный дюйм.При попадании на поверхности с температурой окружающей среды жидкий водород быстро закипит, а его пары будут быстро расширяться, увеличиваясь в 848 раз в объеме при нагревании до комнатной температуры. Если жидкий водород ограничен (например, между клапанами, закрывающими часть трубы) и оставлен нагреваться без сброса давления, возможно давление, приближающееся к 25 000 фунтов на кв. Дюйм. За исключением специально спроектированных кожухов, существует высокая вероятность разрыва открытых замкнутых пространств при таком давлении с образованием струй газа под высоким давлением и высокоскоростной шрапнели.При таких обстоятельствах очень вероятно возгорание. Если большое количество водорода вытесняет кислород в воздухе, водород действует как удушающее средство.

Влияние свойств водорода на расчет

Понимание свойств водорода имеет решающее значение для правильного проектирования оборудования или рабочего пространства. Рабочее пространство может быть настроено так, чтобы снизить опасность, понимая и используя некоторые характеристики водорода. Некоторые типичные свойства водорода, метана и бензина представлены в разделе «Влияние свойств водорода на конструкцию объекта».

Приложение G: Технологии производства водорода: Дополнительное обсуждение | Водородная экономика: возможности, затраты, препятствия и потребности в исследованиях и разработках

в обширные географические районы не должна быть препятствием для использования угля для производства водорода в течение как минимум следующих 30 лет, поскольку спрос не будет сильно отличаться от текущих тенденций.

Воздействие потребления и транспортировки угля на окружающую среду

Использование большего количества угля для производства водорода будет иметь ряд экологических последствий.Сама по себе добыча угля вызывает множество экологических проблем, начиная от повсеместного нарушения земель, эрозии почвы, пыли, воздействия на биоразнообразие, отвалов отходов и так далее до проседания и заброшенных горных выработок. После того, как уголь добыт, его необходимо переместить из шахты на электростанцию ​​или другое место использования.

Основными загрязнителями в результате обычного сжигания угля являются оксиды серы (SO _x ), оксиды азота (NO _x ), твердые частицы, CO ₂ и ртуть (Hg).SO _x решается за счет угля с низким содержанием серы, а также десульфуризации дымовых газов (FGD). Согласно данным, собранным Управлением энергетической информации Министерства энергетики США, примерно 30 процентов угольного энергетического оборудования в США было оснащено какой-либо технологией сокращения выбросов FGD или SO _x на конец 1999 года. ¹⁶ Более новые процессы для выработки электроэнергии, такие как выработка электроэнергии с комбинированным циклом с комплексной газификацией, которая предполагает преобразование, а не процесс сжигания, более эффективны для снижения критериальных выбросов загрязняющих веществ, чем существующие технологии контроля загрязнения (East-West Center, 2000).

Потенциально наиболее важной проблемой будущего для сжигания угля являются выбросы CO ₂ , поскольку на основе чистой энергии сжигание угля производит на 80 процентов больше CO ₂ , чем сжигание природного газа, и на 20 процентов больше, чем остаточное жидкое топливо , которое является наиболее широко используемым другим видом топлива для производства электроэнергии (EIA [2001], Таблица B1). Точно так же выбросы CO ₂ , связанные с получением водорода из угля, будут больше, чем выбросы при производстве водорода из природного газа.При использовании имеющихся в настоящее время технологий выбросы CO ₂ составляют около 19 кг CO ₂ на килограмм произведенного водорода, по сравнению с примерно 10 кг CO ₂ на килограмм водорода, произведенного из природного газа.

Атмосферные выбросы угольных электростанций вызывают озабоченность у различных организаций — национальных (критерии загрязнителей [CO, твердые частицы, ¹⁷ O ₃ , NO ₂ , SO ₂ и Pb], определены и регулируется EPA в соответствии с национальными стандартами качества окружающего воздуха) и международными (парниковые газы, рассматриваемые в соответствии с Рамочной конвенцией ООН об изменении климата, — это в основном CO ₂ , CH ₄ , N ₂ O, гидрофторуглероды, перфторуглероды, и SF ₆ ).С 1970-х годов электроэнергетика США добилась значительного прогресса в сокращении выбросов SO ₂ , NO ₂ и твердых частиц, несмотря на значительное увеличение потребления угля, за счет использования FGD, фильтрации, электрофильтров и селективных каталитических нейтрализаторов. уменьшение (SCR). В той мере, в какой новые технологии контроля выбросов могут быть применены к существующим предприятиям и что могут использоваться новые технологии производства электроэнергии, ожидается дальнейший прогресс в общем сокращении выбросов (Ness et al., 1999).

Текущие угольные технологии

В традиционной выработке электроэнергии на угле используется котел для сжигания, который нагревает воду для получения пара, который используется для приведения в действие паровой турбины и генератора расширения. Существуют различные конструкции котлов для сжигания угля, самые современные и эффективные из которых используют пылевидный уголь и производят сверхкритический (высокого давления / высокой температуры) пар. Общий КПД обычно находится в диапазоне от 36 до 40 процентов.Хотя эта традиционная технология сжигания является основным продуктом для выработки электроэнергии в течение десятилетий, она не подходит для производства водорода. В технологиях производства водорода используется процесс преобразования, а не процесс сжигания. Эти процессы преобразования, такие как газификация, подходят для производства энергии и / или водорода.

Чистые угольные технологии

В чистых угольных технологиях используются альтернативные способы преобразования угля, чтобы снизить выбросы на предприятиях и повысить их термический КПД, что приводит к снижению общей стоимости электроэнергии по сравнению с затратами на электроэнергию на обычных установках.Разрабатываемые системы включают системы котлов с низким уровнем выбросов (LEBS), высокоэффективные энергетические системы (HIPPS), комбинированный цикл интегрированной газификации (IGCC) и сжигание в псевдоожиженном слое под давлением (PFBC) (Ness et al., 1999). Цель состоит в том, чтобы достичь термического КПД в диапазоне от 55 до 60 процентов (более высокая теплотворная способность [HHV]) (Ness et al., 1999). За исключением систем IGCC, все остальные полагаются на все более сложные системы контроля выбросов; IGCC использует другую систему преобразования для сокращения выбросов с самого начала.Именно эта технология газификации лучше всего подходит для получения водорода из угля.

Технологии газификации

Системы газификации обычно включают частичное окисление угля кислородом и водяным паром в высокотемпературных реакторах с повышенным давлением. Кратковременная реакция протекает в сильно восстановительной атмосфере, которая создает синтез-газ, смесь преимущественно CO и H ₂ с небольшим количеством пара и CO2. Этот синтез-газ можно дополнительно сдвинуть для увеличения выхода H ₂ .Газ можно очищать обычными способами для извлечения элементарной серы (или получения серной кислоты), а поток CO ₂ с высокой концентрацией можно легко изолировать и отправить на

WNS водородный водонагревательный автоматический водородный водогрейный котел с мокрой обратной связью

WNSHotWaterBoilerburningoilorgas

SteamBoiler / HotWaterBoiler / ChinaSteamBoiler / ChinaHotWaterSteamBoiler

MainTechnologyParameterList

XUZHOUDOUBLERINGSMACHINERYCO., ООО —— ПрофессиональныйПоставщик котла

Сайт:

Прочая продукция поставщика

Те же продукты

Использование водородно-метановых смесей в двигателях внутреннего сгорания

1. Введение

В современном мире, где постоянно внедряются новые технологии, потребление энергии на транспорте быстро растет. Ископаемое топливо, особенно нефтяное топливо, вносит основной вклад в производство энергии [1].Потребление ископаемого топлива неуклонно растет в результате роста населения, а также повышения уровня жизни. Из рисунка 1 видно, что население мира неуклонно росло в течение последних пяти десятилетий, и ожидается, что эта тенденция сохранится [2]. В результате общее потребление энергии выросло примерно на 36% за последние 15 лет [3]. Ожидается, что в будущем потребление энергии будет расти, поскольку ожидается, что население мира вырастет на 2 миллиарда человек в следующие 30 лет [2].Эти тенденции в области энергетики можно увидеть на Рисунке 2. Повышенный спрос на энергию требует увеличения производства топлива, таким образом истощая существующие запасы ископаемого топлива более быстрыми темпами. Кроме того, около 60% текущих мировых запасов нефти находится в регионах, которые часто переживают политические волнения [3]. Это привело к колебаниям цен на нефть и перебоям в поставках.

Быстро истощающиеся запасы нефти и ухудшение качества воздуха ставят под вопрос будущее. По мере того как в мире растет осведомленность об охране окружающей среды, растет и поиск альтернатив нефтяным видам топлива [1].

Альтернативные виды топлива, такие как CNG, HCNG, LPG, LNG, биодизель, биогаз, водород, этанол, метанол, диметиловый эфир, генераторный газ и серия P, были опробованы во всем мире. Также рассматривается возможность использования водорода в качестве будущего топлива для двигателей внутреннего сгорания (IC). Однако перед коммерциализацией водорода в качестве моторного топлива внутреннего сгорания для автомобильного сектора необходимо преодолеть несколько препятствий. Смеси водорода и КПГ (HCNG) могут рассматриваться как автомобильное топливо без необходимости каких-либо серьезных изменений в существующем двигателе и инфраструктуре КПГ [4].

Рисунок 1.

Население мира 1950-2050 [2].

Рисунок 2.

Потребление ископаемого топлива с 1983 по 2008 год с приблизительным соотношением текущих запасов к производству в оставшиеся годы [3].

Альтернативные виды топлива получают из других ресурсов, помимо нефти. Преимущество этих видов топлива заключается в том, что они выделяют меньше загрязняющих веществ в атмосферу по сравнению с бензином, и большинство из них более экономически жизнеспособны по сравнению с нефтью и являются возобновляемыми [5]. На рисунке 3 показано процентное соотношение используемых альтернативных видов топлива к общему потреблению автомобильного топлива в мире в качестве футуристической точки зрения.

Рисунок 3.

Процент альтернативных видов топлива по сравнению с общим потреблением автомобильного топлива в мире [6]

2. Технические характеристики водорода

Известно, что водород обладает большим потенциалом в качестве энергоносителя для транспортных средств. В ряде технологий можно использовать водород в качестве энергоносителя, причем двигатель внутреннего сгорания является наиболее зрелой технологией [7]. В настоящее время 96% водорода производится из ископаемого топлива. По данным на 2004 год, в США 90% производится из природного газа с КПД 72%.Только 4% водорода производится из воды путем электролиза. В настоящее время подавляющее большинство электричества получают из ископаемого топлива на заводах, эффективность которого составляет 30%, и в результате электролиза, что означает, что электричество проходит через воду для разделения атомов водорода и кислорода. Использование возобновляемых источников энергии намного эффективнее, чем использование ископаемого топлива для производства водорода. Современные ветряные турбины работают с КПД 30-40%, производя водород с общим КПД 25%. Лучшие доступные солнечные элементы имеют КПД 10%, что дает общий КПД 7%.Водоросли можно использовать для производства водорода с эффективностью около 0,1% (см. Рисунок 4) [8].

Использование водорода в качестве автомобильного топлива обещает значительное улучшение характеристик двигателей с искровым зажиганием [9]. Температура самовоспламенения смеси водорода с воздухом выше, чем у других видов топлива, и, следовательно, водород обеспечивает антидетонационное качество топлива. Высокая температура воспламенения и низкая светимость пламени водорода делают его более безопасным топливом, чем другие, а также нетоксичным.Водород характеризуется самым высоким энергомассовым коэффициентом среди всех химических топлив, а по массовому потреблению энергии он превосходит обычное бензиновое топливо примерно в три раза, а спирт — в пять-шесть раз [10]. Таким образом, результаты ясно показывают, что водородное топливо может повысить эффективный КПД двигателя и снизить удельный расход топлива. Небольшое количество водорода, смешанного с воздухом, дает горючую смесь, которую можно сжечь в обычном двигателе с искровым зажиганием при эквивалентном соотношении ниже предела воспламеняемости смеси бензин / воздух.Получающееся в результате сверхобедненное сгорание обеспечивает низкую температуру пламени и непосредственно ведет к снижению теплопередачи к стенкам, повышению эффективности двигателя и снижению выбросов NO _x в выхлопных газах [11–13].

Рисунок 4.

Различные процессы производства водорода [8]

Скорость горения смеси водорода и воздуха примерно в шесть раз выше, чем у смесей бензина и воздуха. По мере увеличения скорости горения фактическая индикаторная диаграмма приближается к идеальной диаграмме и достигается более высокая термодинамическая эффективность [14,15].На рис. 5 показаны зависимости скоростей ламинарного горения от отношения эквивалентности для водородно-воздушных смесей при нормальном давлении и температуре (NTP) [7]. Сплошные символы на Рисунке 5 обозначают скорости горения без растяжения (или, скорее, скорости горения, которые были скорректированы с учетом эффектов скорости растяжения пламени), измеренные Тейлором [16], Вагелопулосом и др. [17], Kwon and Faeth [18] и Verhelst et al. [19]. Пустые символы обозначают другие измерения, в которых не учитывались эффекты скорости растяжения, как сообщили Лю и МакФарлейн [20], Милтон и Кек [21], Ииджима и Такено [22] и Королл и др.[23]. Эти эксперименты приводят к постоянно более высоким скоростям горения, причем разница увеличивается для более бедных смесей.

Водород — чистое топливо без выбросов углерода; при сгорании водорода образуется только вода и пониженное количество оксидов азота. И наоборот, продукты сгорания ископаемого топлива, такие как CO, CO ₂ , оксиды азота или другие загрязнители воздуха, вызывают проблемы для здоровья и окружающей среды. Водород поможет сократить выбросы CO ₂ , как только его можно будет производить экологически чистым способом либо из ископаемого топлива, в сочетании с процессами, включающими технологии улавливания и хранения CO ₂ , либо из возобновляемых источников энергии.Эти особенности делают водород потенциально отличным топливом для соответствия все более строгим экологическим требованиям в отношении выбросов выхлопных газов из устройств сжигания, включая сокращение выбросов парниковых газов [24–27].

Рис. 5.

Ламинарные скорости горения в зависимости от отношения эквивалентности воздуха к топливу для водородно-воздушного пламени NTP [7]. Экспериментально полученные корреляции получены от Лю и Макфарлейна [20], Милтона и Кека [21], Иидзимы и Такено [22] и Королла и др.[23]. Другие экспериментальные данные взяты из Taylor [16], Vagelopoulos et al. [17], Kwon and Faeth [18] и Verhelst et al. [19].

3. Технические характеристики метана

Природный газ (КПГ) считается альтернативным автомобильным топливом из-за его экономических и экологических преимуществ [28]. КПГ, представляющий собой чистое топливо с метаном в качестве основного компонента, считается одним из наиболее подходящих видов топлива для двигателей, и его использование было реализовано в двигателях с искровым зажиганием.Однако из-за низкой скорости горения СПГ и его плохой способности сжигать обедненную смесь двигатель с искровым зажиганием на КПГ все еще имеет некоторые недостатки, такие как низкий тепловой КПД, большие колебания от цикла к циклу и плохая способность сжигания обедненной смеси, а это снизить мощность двигателя и увеличить расход топлива [29]. Преимущества КПГ по сравнению с бензином: уникальное сгорание и подходящее смесеобразование; благодаря высокому октановому числу КПГ двигатель работает плавно с высокими степенями сжатия без детонации; КПГ с обедненным качеством сжигания приводит к снижению выбросов выхлопных газов и эксплуатационных расходов на топливо; КПГ имеет более низкую скорость пламени; и долговечность двигателя очень высока.КПГ добывается из газовых скважин или связан с добычей сырой нефти. КПГ состоит в основном из метана (CH ₄ ), но часто содержит следовые количества этана, пропана, азота, гелия, диоксида углерода, сероводорода и водяного пара. Метан — основной компонент природного газа [30].

CNG также имеет много других преимуществ. Он имеет высокое октановое число 130, что позволяет двигателю работать с небольшой детонацией при высокой степени сжатия. Кроме того, бензиновые и дизельные двигатели могут быть легко преобразованы в двигатели, работающие на КПГ, без серьезных конструктивных изменений [31].Двигатель, работающий на КПГ, не только обладает хорошим тепловым КПД и высокой мощностью, но и имеет широкий диапазон сгорания. Это преимущество при стремлении к обедненному сгоранию, приводящему к низкому расходу топлива и меньшему образованию NO _x [32]. Двигатель, работающий на КПГ, также имеет очень низкий уровень выбросов твердых частиц по сравнению с другими традиционными двигателями. Эти факты подтверждаются экспериментальным исследованием, проведенным для изучения характеристик сгорания и выбросов как бензина, так и топлива КПГ с использованием преобразованного двигателя с искровым зажиганием [33].В свете этих преимуществ количество транспортных средств, работающих на КПГ, постоянно растет, а старые автомобили переоборудуются в автомобили, работающие на КПГ, путем модификации двигателей [34].

4. Водородно-метановые смеси для двигателей внутреннего сгорания

Традиционно для улучшения способности сжигания обедненной смеси и скорости горения пламени двигателей на природном газе в условиях обедненного горения в цилиндр вводится увеличение интенсивности потока, и это Эта мера всегда увеличивает теплопотери на стенку цилиндра и увеличивает температуру сгорания, а также выброс NO _x [35].Одним из эффективных методов решения проблемы низкой скорости горения природного газа является смешивание природного газа с топливом, обладающим высокой скоростью горения. Водород считается лучшим газообразным кандидатом для природного газа из-за его очень высокой скорости горения, и ожидается, что эта комбинация улучшит характеристики обедненного горения и снизит выбросы двигателя [36]. Смеси водорода в КПГ могут составлять от 5 до 30% по объему. Гитан — это 15% -ная смесь водорода в КПГ по содержанию энергии, которая была запатентована Фрэнком Линчем из Hydrogen Components Inc, США [37].Типичная смесь водорода с 20% по объему в СПГ составляет 3% по массе или 7% по энергии. Общее сравнение свойств водорода, КПГ и смеси 5% УВНГ по энергии и бензина приведено в таблице 1. Следует отметить, что свойства УВГП находятся между характеристиками водорода и КПГ [4].

Самовоспламенение темп. K

Таблица 1.

Общее сравнение свойств водород, КПГ, HCNG и бензин [4].

Водород также имеет очень низкую плотность энергии на единицу объема, и в результате объемная теплотворная способность смеси HCNG уменьшается (таблица 2) по мере увеличения доли водорода в смеси [38].

2 Свойства смесей

Многие исследователи изучали влияние добавления водорода к природному газу на характеристики и выбросы в последние несколько лет [40-65].Блариган и Келлер исследовали двигатель с левым впрыском, работающий на смесях природного газа и водорода [40]. Бауэр и Форест провели экспериментальное исследование горения природного газа и водорода в двигателе CFR [41]. Вонг и Карим аналитически исследовали влияние обогащения водородом и добавления водорода на циклические изменения в двигателях с воспламенением от сжатия с однородным зарядом. Результаты показали, что добавление водорода может уменьшить циклические колебания при одновременном расширении рабочей области двигателя [42].Карим и др. теоретически изучил влияние добавления водорода на характеристики горения метана при различных временах зажигания. Теоретические результаты показали, что добавление водорода к природному газу может уменьшить задержку воспламенения и продолжительность горения при том же соотношении эквивалентности. Это указывает на то, что добавление водорода может увеличить скорость распространения пламени, тем самым стабилизируя процесс горения, особенно процесс обедненного горения [43]. Ilbas et al. В работе [44] экспериментально исследованы ламинарные скорости горения смесей водород – воздух и водород – метан – воздух.Они пришли к выводу, что увеличение процентного содержания водорода в водородно-метановой смеси привело к увеличению результирующей скорости горения и к расширению предела воспламеняемости (рис. 6).

Рисунок 6.

Скорости горения и скорость пламени для различного процентного содержания водорода в метане (= 1,0) [44].

Shudo et al., Проанализировали характеристики горения и выбросов двигателя с прямым впрыском метана со стратифицированным зарядом, предварительно смешанным с обедненной водородом смесью [45].Их результаты показали, что система сгорания достигла более высокого теплового КПД за счет более высокой скорости распространения пламени и более низких выбросов выхлопных газов. Увеличение количества предварительно смешанного водорода стабилизирует процесс сгорания для снижения выбросов выхлопных газов HC и CO, а также увеличивает степень сгорания с постоянным объемом и выбросы NO _x выхлопных газов. Увеличение выбросов NO _x может поддерживаться на более низком уровне с задержкой опережения зажигания без снижения улучшенного теплового КПД.Нагалингам и др. [46] исследовали обогащенный водородом СПГ (гитан). Он отметил, что мощность снижена из-за более низкой объемной теплотворной способности водорода по сравнению с метаном. Однако, поскольку скорость пламени водорода была значительно выше, чем у СПГ, для создания максимального тормозного момента (MBT) требовалось меньшее опережение искры. Уоллес и Каттелан экспериментально изучали смеси природного газа и водорода в двигателе внутреннего сгорания. Эксперименты проводились путем изучения выбросов двигателя, работающего на смеси природного газа и примерно 15% водорода по объему [47].

Raman et al. [48] ​​провели экспериментальное исследование двигателей SI, работающих на смесях HCNG от 0% до 30% H ₂ в двигателе V8. Авторы наблюдали сокращение выбросов NO _x при использовании смесей водорода на 15-20% с некоторым увеличением выбросов углеводородов в результате сверхбедного сгорания. Эксперименты проводились на автомобиле Chevrolet Lumina, который имеет шесть цилиндров, четырехтактный двигатель с водяным охлаждением, с общим объемом цилиндров двигателя 3,135 л, диаметром цилиндра 89 мм, ходом поршня 84 мм и степенью сжатия 8.8: 1. В их исследовании BSFC смеси 85/15 CNG / H ₂ был меньше, чем у природного газа. Значения BSFC снизились как для природного газа, так и для смеси 85/15 CNG / H ₂ , в то время как значения времени зажигания (BTDC) увеличились. BSHC КПГ был выше, чем у топливной смеси. Однако значения выбросов BSNO _x для смеси 85/15 CNG / H ₂ были выше, чем для CNG. Если используется каталитический нейтрализатор, значения BSNO _x резко уменьшаются.Ларсен и Уоллес [49] провели экспериментальные испытания двигателей большой мощности, работающих на смесях углеводородного природного газа. Авторы обнаружили, что смеси HCNG повышают эффективность и сокращают выбросы CO, CO ₂ и HC. Collier et al. исследовали необработанные выхлопные выбросы двигателя для производства сжатого природного газа, обогащенного водородом (HCNG) [50]. Они использовали смеси водород / природный газ переменного состава и пришли к следующим выводам: добавление водорода увеличивает выбросы NO _x при заданном коэффициенте эквивалентности, в то время как оно снижает общие выбросы углеводородов, что хорошо согласуется с результатами Акансу [51].Они также обнаружили, что по мере увеличения процентного содержания водорода предел сжигания обедненной смеси значительно увеличивается. Hoekstra et al. [52] наблюдали снижение NO _x для процентного содержания водорода до 30%, за пределами этого предела никаких улучшений не наблюдалось. Важным моментом была более высокая скорость пламени и, как следствие, уменьшение угла опережения искры для получения максимального тормозного момента, как уже указали Nagalingam et al. [46]. Wang et al. исследовали поведение сгорания двигателя с прямым впрыском, работающего на различных фракциях смесей ПГ – водород [53].Результаты показали, что эффективный тепловой КПД тормоза увеличивается с увеличением доли водорода при малых и средних нагрузках двигателя. Продолжительность быстрого горения уменьшилась, а скорость тепловыделения и выхлопа NO _x увеличилась с увеличением доли водорода в смесях. Их исследование показало, что оптимальная объемная доля водорода в смесях ПГ – водород составляет около 20% для достижения компромисса как в характеристиках двигателя, так и в выбросах.

Ceper [54] исследовал различные смеси CH ₄ / H ₂ экспериментально и численно.Ее экспериментальное исследование проводилось с четырехтактным четырехцилиндровым двигателем внутреннего сгорания Ford объемом 1,8 литра с водяным охлаждением. CH ₄ / H ₂ (100/0, 90/10, 80/20, 70/30) газовые топливные смеси топлив были испытаны при различных оборотах двигателя и соотношении избытка воздуха. Kahraman et al. [55] экспериментально исследовали характеристики и выбросы выхлопных газов двигателя с искровым зажиганием, работающего на метан-водородной смеси (100% CH ₄ , 10% H ₂ + 90% CH ₄ , 20% H ₂ + 80% Ch5 и 30% H ₂ + 70% CH ₄ ) при разных оборотах двигателя и разных избыточных соотношениях воздуха.Результаты показали, что при увеличении скорости и коэффициента избытка воздуха значения выбросов CO снизились. Кроме того, увеличение коэффициента избытка воздуха также снизило максимальное пиковое давление в цилиндре. Eper et al. [56] экспериментально проанализировали характеристики и выбросы загрязняющих веществ четырехтактного двигателя с искровым зажиганием, работающего на смеси природного газа с водородом 0%, 10%, 20% и 30% при полной нагрузке и 65% нагрузке для различного избытка воздуха. соотношения. Результаты показали, что при увеличении коэффициента избытка воздуха значения выбросов CO и CO ₂ снизились.Кроме того, увеличение коэффициента избытка воздуха привело к снижению значений пикового давления, а за счет увеличения количества H ₂ значения пикового давления были близки к ВМТ, а значения термического КПД тормозов увеличились.

Сиренс и Россель [57] определили, что оптимальный состав HCNG для получения низких выбросов HC и NO _x должен варьироваться в зависимости от нагрузки двигателя. Хуанг и др. [58] провели экспериментальное исследование двигателя с непосредственным впрыском и искровым зажиганием, работающего на смесях углеводородного природного газа, при различных временах зажигания и условиях обедненной смеси.Момент зажигания — важный параметр для улучшения характеристик двигателя и сгорания. Dimopoulos et al. [59] оптимизировал современный двигатель легкового автомобиля, работающий на природном газе, для смесей водорода и природного газа и для высоких скоростей рециркуляции выхлопных газов (EGR) в большей части схемы двигателя. Увеличение содержания водорода в топливе ускоряет сгорание, что приводит к повышению эффективности. Анализ «от скважины к колесу» выявил пути производства топливных смесей, которые все еще имеют общие потребности в энергии, немного превышающие эталонный дизельный автомобиль, но снижающие общие выбросы парниковых газов на 7%.

Основываясь на результатах кампании экспериментальных испытаний, проведенных в лабораториях ENEA, Ортенци и др. [60], направленная на определение потенциала использования смесей природного газа и водорода (HCNG) в существующих транспортных средствах с ДВС. Тестируемый автомобиль представлял собой IVECO Daily CNG, первоначально работавший на природном газе, и испытания проводились в ездовом цикле ECE15 для сравнения уровней выбросов исходной конфигурации (CNG) с результатами, полученными с различными смесями (процентное содержание водорода в топливе ) и стратегии контроля (стехиометрический или обедненный ожог).Дулгер численно исследовал двигатель SI, работающий на смеси 80% КПГ и 20% H ₂ [61]. Swain et al. [62] и Юсуф [63] исследовали ту же смесь с другим двигателем. Юсуф использовал двигатель типа Toyota 2TC со следующими характеристиками: год 1976 1: 6 л, 1588 куб.см, максимальная мощность 88 и максимальная скорость 6000 об / мин, диаметр цилиндра 85 мм, ход поршня 70 мм, степень сжатия 9,0: 1 и четырехцилиндровый двигатель. . Двигатель был испытан при 1000 об / мин с использованием опережения зажигания с максимальной эффективностью и легких нагрузок.Когда смесь метана и водорода сравнивалась с работой на чистом метане с теми же отношениями эквивалентности, смесь метана и водорода увеличивала выбросы BTE и NO _x при одновременном снижении преимущества от искры с максимальной эффективностью, несгоревших углеводородов и CO. природного газа снизилось с 0,61 до 0,54. Бедный предел сгорания был определен как операция, при которой по крайней мере 38% циклов не завершают сгорание. За счет добавления водорода эквивалентные отношения могут быть уменьшены примерно на 15% без увеличения продолжительности горения и задержки воспламенения.

Ма и Ван [64] экспериментально исследовали расширение предела работы на обедненной смеси за счет добавления водорода в двигатель SI, который проводился на шестицилиндровом двигателе с впрыском природного газа в корпус дроссельной заслонки. Для сравнения использовали четыре уровня увеличения содержания водорода: 0%, 10%, 30% и 50% по объему. Их результаты показали, что предел работы двигателя на обедненной смеси может быть увеличен за счет добавления водорода и увеличения уровня нагрузки (давления во впускном коллекторе). Влияние частоты вращения двигателя на предел работы на обедненной смеси меньше.При низком уровне нагрузки увеличение оборотов двигателя полезно для увеличения предела работы на обедненной смеси, но это неверно при высоком уровне нагрузки. Влияние частоты вращения двигателя становится еще слабее, когда двигатель переключается на топливо, обогащенное водородом. Синхронизация зажигания также влияет на предел работы на обедненной смеси, и использование как чрезмерно замедленной, так и чрезмерно увеличенной синхронизации зажигания не рекомендуется. Дорожные испытания автобусов городского транспорта были проведены Genovese et al. [65], сравнивая потребление энергии и выбросы выхлопных газов для смесей ПГ и УВГ с содержанием водорода от 5% до 25% по объему.Авторы обнаружили, что средний КПД двигателя в течение ездового цикла увеличивается с увеличением содержания водорода, а выбросы NO _x были выше для смесей с 20% и 25% водорода, несмотря на принятые бедные относительные соотношения воздух-топливо и отсроченное зажигание. Изучив основные экспериментальные статьи, опубликованные в прошлом, мы пришли к выводу, что численный анализ также играет фундаментальную роль в исследовательской деятельности, позволяя лучше спланировать экспериментальные тесты с точки зрения экономии затрат и сокращения времени [66-70].

4.1. Выбросы

Загрязнение воздуха быстро становится серьезной глобальной проблемой, возникающей из-за роста населения и его последующих потребностей. Это привело к увеличению использования водорода в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. Ресурсы водорода огромны, и он считается одним из самых перспективных видов топлива для автомобильного сектора. Поскольку необходимая водородная инфраструктура и заправочные станции в настоящее время не удовлетворяют спрос, широкое внедрение водородных транспортных средств в ближайшем будущем невозможно.Одно из решений этой проблемы — смешать водород с метаном. Такие типы смесей используют уникальные свойства водорода при горении и в то же время снижают потребность в чистом водороде. Обогащение природного газа водородом могло бы быть потенциальной альтернативой обычным углеводородным топливам для двигателей внутреннего сгорания [71].

При проведении экспериментальных исследований или моделирования поршневых двигателей большое внимание уделяется выбросам загрязняющих веществ CO, HC и NO _x .Тем не менее, хотя CO ₂ является одним из наиболее важных парниковых газов, эти выбросы обычно не принимаются во внимание, а измерения и расчеты выбросов CO ₂ не включены во многие исследования [72].

Стоимость топлива и их отношение к эквиваленту CO ₂ выбросов представлены на рисунке 7 для нескольких видов топлива ([73] и данные авторов). Как видно, глобальные выбросы CO ₂ , связанные с КПГ, и их стоимость ниже, чем выбросы, производимые бензином или дизельным топливом.Водород производит меньше выбросов CO ₂ , чем КПГ, бензин или дизельное топливо, но водород всегда поступает из возобновляемых источников. Из-за высокой цены на сырую нефть в некоторых случаях стоимость H ₂ ниже, чем стоимость бензина или дизельного топлива. В любом случае эти данные были подготовлены без учета возможных эффектов увеличения спроса или массового производства [72].

Рисунок 7.

Стоимость и выбросы CO2 для нескольких видов топлива [72].

Все эти рабочие параметры имеют прямую связь с производимыми выбросами выхлопных газов, часто с противоречивыми эффектами.Например, хотя предпочтение отдается более высоким степеням сжатия для повышения термического КПД, они также приводят к более высоким выбросам NO _x из-за результирующих более высоких температур камеры сгорания. Это также имеет место при работе со стехиометрическими топливно-воздушными смесями, как показано на Рисунке 8 (который применим к бензиновым двигателям, но общие тенденции аналогичны и для двигателей, работающих на природном газе). Кроме того, в то время как сгорание обедненных топливно-воздушных смесей (<1) приводит к низким выбросам NO _x (как видно из рис.7) это также может привести к снижению выходной мощности. Однако запуск двигателя на богатых топливом смесях (> 1) также нежелателен, что приводит к высоким выбросам несгоревших углеводородов и CO. Пределы детонации также являются важным фактором при выборе идеальных рабочих параметров. Например, если двигатель работает со слишком высокой степенью сжатия, сопротивление детонации снижается. Это потребует замедления искры по отношению к ВМТ сгорания (что может повлиять на тепловой КПД и, следовательно, на выходную мощность, а также на выбросы выхлопных газов) [74].

На рисунке 9 показаны значения BSNO _x (г / кВтч) в зависимости от коэффициентов эквивалентности из различных исследований [75]. Как видно на этом рисунке, согласно исследованиям, с увеличением процента H ₂ значения BSNO _x увеличиваются или уменьшаются. Согласно ссылкам [62,49,57] и Бауэру и Форесту [41] (в графике нет значений данных), с увеличением H ₂ процентов значения BSNO _x увеличиваются. Однако в экспериментах, проведенных Раманом и соавт.[48], с увеличением процента h3 значения BSNO _x уменьшаются. Более того, если коэффициенты эквивалентности уменьшаются, значения BSNOx достигают низкого значения. Интересно отметить, что Hoekstra et al. [52], а также Ларсен и Уоллес [49] получили чрезвычайно низкий уровень выбросов NO _x .

Рис. 8.

Типичные тренды NO, HC и CO с коэффициентом эквивалентности в двигателе SI, адаптированные из [74].

На рисунке 10 показаны значения BSHC (г / кВт · ч) в различных исследованиях [75].Как видно на этом рисунке, с увеличением процентного содержания H ₂ и коэффициента эквивалентности значения BSHC уменьшаются. Если 100% топлива должно быть H ₂ , значение BSHC будет равно нулю. Можно сказать, что значения BSHC уменьшаются по мере увеличения количества H ₂ . Увеличивая отношения эквивалентности, Свейн и др. [62] получили самые высокие значения BSHC в этих исследованиях. Максимальное значение составляет около 64 г / кВт · ч для смеси с 20% H ₂ и 80% CH ₄ с = 0,60. Однако выбросы углеводородов из смеси 20% H ₂ и 80% CH ₄ меньше, чем выбросы чистого метана [62].На этом рисунке значения BSHC для Ref. [49] имеют наибольшее значение. Значения BSHC увеличиваются с увеличением нагрузки на двигатель.

Рисунок 9.

Значения BSNOx (г / кВтч) в различных исследованиях в сравнении с соотношениями эквивалентности [75].

Рис. 10.

Значения удельных углеводородов в тормозной системе (BSHC г / кВт · ч) в различных исследованиях [75].

Ларсен и Уоллес получили значения CO 1,65 и 2:41 г / кВт ч при 1500 об / мин и эквивалентное отношение = 0,65, используя 85/15 КПГ / ч ₂ и 100% КПГ, соответственно [49].Юсуф измерил, что все конфигурации двигателя / топлива работают одинаково в нормальных рабочих диапазонах. Важная вариация произошла с богатыми смесями. Кроме того, смесь 80/20 CH ₄ / H ₂ показала небольшое, но значительное снижение выхода BSCO [62,63]. Эксперименты Бауэра и Фореста показали, что производство CO во многом зависит от стехиометрии сгорания и в меньшей степени от двигателя. Они получили общее снижение BSCO с добавлением водорода из-за уменьшения содержания углерода в топливе.Они добавили до 60% водорода по объему и обнаружили, что BSCO снизился до 20 г / кВт · ч (60/40 CH ₄ / H ₂ ) при = 1,0. В сверхбедной области (<0,4) было отмечено увеличение BSCO из-за неполного сгорания в сочетании с резким падением мощности [41]. На рисунке 11 показаны значения выбросов BSCO из некоторых исследований [75]. Как видно на этом рисунке, значение между 0,65 и 0,8 ставит значения BSCO на крайне низкий уровень.

Рисунок 11.

Значения BSCO (г / кВт · ч) в зависимости от соотношения эквивалентности в различных исследованиях [75].

На рисунке 12 показаны выбросы NOx, HC, CO и CO ₂ в зависимости от доли водорода при различных временах впрыска [76]. Выбросы NOx при торможении увеличиваются с увеличением доли водорода, когда доля водорода составляет менее 10%, и уменьшается с увеличением доли водорода, когда доля водорода превышает 10% при различных временах впрыска. Этому способствует комплексное влияние температуры в цилиндрах, коэффициента избытка воздуха и продолжительности сгорания. Поскольку коэффициент избытка воздуха в этом эксперименте больше 1.0 и продолжительность горения немного уменьшается с увеличением доли водорода, влияние температуры газа в баллоне играет важную роль, таким образом, тенденция выбросов NO _x при торможении согласуется с тенденцией максимальной средней температуры газа. Выброс тормозных УВ снижается с увеличением доли водорода. Это связано с тем, что дистанция гашения топливных смесей уменьшается, а предел воспламеняемости обедненной смеси топливных смесей природного газа и водорода увеличивается с добавлением водорода.Между тем, сгорание улучшается с увеличением доли водорода, и это усиливает пост-пламенное окисление уже образовавшихся углеводородов. Кроме того, соотношение C / H уменьшается с увеличением доли водорода, и это также способствует уменьшению выбросов тормозных углеводородов с увеличением доли водорода.

Рис. 12.

Выбросы NOx, HC, CO и CO2 при торможении в зависимости от доли водорода. (а) Выбросы NOx при торможении в зависимости от фракций водорода. (b) Выбросы углеводородов в тормозной системе в зависимости от фракций водорода.(c) Выбросы CO при торможении в сравнении с долями водорода. (d) Выбросы CO2 при торможении в сравнении с долями водорода [76]

Выбросы CO при торможении уменьшаются с увеличением доли водорода. Поскольку общий коэффициент избытка воздуха в цилиндре увеличивается с добавлением водорода, а CO сильно зависит от соотношения воздух-топливо, достаточность кислорода в цилиндре снижает выбросы CO. Кроме того, сгорание улучшается с увеличением доли водорода, и это усиливает пост-пламенное окисление уже образовавшегося CO.Кроме того, соотношение C / H уменьшается с увеличением доли водорода в топливных смесях, и это также способствует уменьшению выбросов CO при торможении с увеличением доли водорода. Выбросы CO при тормозах достигают минимального значения при времени впрыска топлива 270 ^o CA BTDC. Тормоз CO ₂ Эмиссия уменьшается с увеличением доли водорода. Это связано с уменьшением соотношения C / H смесей с увеличением доли водорода. Низкоуглеродистая фракция дает низкую концентрацию CO ₂ [76].

4.2. Давление в цилиндре

На рисунке 13 показано давление в цилиндре при оборотах двигателя 2000 и 3000 об / мин для различных значений H ₂ процентов (0, 3%, 5% и 8% в ссылке 77; 0, 10%, 20% и 30% в ссылке 54) и = 1.0. Для всех случаев давление в баллоне увеличивалось с увеличением H ₂ . Максимальные давления для 8% H ₂ , 5% H ₂ , 3% H ₂ и чистого СПГ наблюдались при ВМТ 11, 12, 12,5 и 13,5 ^o угла поворота коленчатого вала соответственно [77].Максимальные давления для 30% H ₂ , 20% H ₂ , 10% H ₂ и чистого СПГ имели место примерно при 53, 48, 44 и 36 ^o углах поворота коленчатого вала ATDC соответственно [54] . При частоте вращения двигателя 3000 об / мин максимальное давление в цилиндре наблюдалось при угле поворота коленвала 13,5 ^o ATDC, причем их величина была самой высокой из всех значений H ₂ процентов [77]. В [54] максимальное давление в цилиндре наблюдалось при угле поворота коленвала 30 ^o ATDC. В [77] степень сжатия двигателя составляла 14: 1, а в [54] степень сжатия двигателя составляла 10: 1.Таким образом, на обоих рисунках максимальные значения давления в цилиндре были получены при 8% H ₂ . Для всех предыдущих случаев давление в цилиндре увеличивалось с увеличением H ₂ . Объяснение этого явления в основном связано с тем, что скорость пламени водорода выше, чем скорость пламени КПГ. Следовательно, сжигание СПГ в присутствии небольшого количества водорода приведет к более быстрому и полному сгоранию. Это приведет к более высокому пиковому давлению ближе к ВМТ и создаст более высокое эффективное давление [77].

Рис. 13.

Значения давления в цилиндре в зависимости от угла поворота коленчатого вала для разных оборотов двигателя и различных долей h3 (сплошная ссылка [77] и пунктирная ссылка [54])

На рисунке 14 показана кривая давления в цилиндре при различных для разных топливо: чистый КПГ, 30% HCNG, 55% HCNG [78]. Как видно из рисунка 14 (а), чем меньше смесь, тем меньше максимальное давление в цилиндре. Рисунок 14 (b, c, d) дополнительно показывает, что положение максимального давления в цилиндре позже = 1.5. С другой стороны, когда> 1,5, максимальное давление в цилиндре ближе к ВМТ.

Рисунок 14.

a) Максимальное давление в баллоне в зависимости от соотношения избытка воздуха. (b) Давление в цилиндрах для СПГ. (c) Давление в цилиндре при объемном соотношении водорода 30%. (d) Давление в цилиндре для объемного отношения водорода 55% [78].

Рисунок 15.

Давление в цилиндре в зависимости от угла поворота коленчатого вала для 2000 и 3000 об / мин для различных видов топлива [79].

На рисунке 15 показано давление в цилиндре в зависимости от угла поворота коленчатого вала для 2000 (a) и 3000 (b) об / мин соответственно [79].Как показано на этих рисунках, время достижения максимального давления в баллоне, работающем на природном газе, откладывается по сравнению с давлением в баллоне, работающем на бензине, и увеличивается по мере добавления водорода.

4.3. Тепловой КПД тормоза

На рисунке 16 показана зависимость BTE от коэффициента эквивалентности [75]. Как видно на этом рисунке, BTE смеси 20% H ₂ + 80% CH ₄ выше, чем у 100% CH ₄ [57,62]. Поскольку в эксперименте использовался только один цилиндр, ожидается, что эффективность будет ниже по сравнению с экспериментом с четырехцилиндровым двигателем.Согласно экспериментам [41], значения BTE уменьшились, а процент H ₂ увеличился. Наивысшие значения эффективности были между 0,7 и 0,9 коэффициентами эквивалентности. Согласно исследованию в [5]. [55], максимальная эффективность была около = 0,75–0,8 для смеси 30% H ₂ + 70% CH ₄ .. Кроме того, эффективная эффективность имела коэффициент эквивалентности a = 0,75–0,8 [41,57, 62].

Рисунок 16.

Термический КПД тормозов в сравнении с коэффициентом эквивалентности

Котлы и экономайзеры на выхлопном газе для судовых машинных помещений

Газовые котлы и экономайзеры для судовых машин

Теплообменник выхлопных газов показан на рисунке выше. Это просто ряд трубных блоков, по которым циркулирует питательная вода, по которой отходящие газы течь. Могут быть устроены отдельные банки для нагрева корма, пара генерация и перегрев. Для пара необходим котельный корпус. генерация и разделение, и использование обычно барабан вспомогательного котла.

Вспомогательная паровая установка, представленная в современных дизельных двигателях. на танкерах обычно используется теплообменник выхлопных газов в основании воронка и один или два водотрубных котла.

Насыщенный или перегретый пар может быть получен от вспомогательного паровой котел. В море он действует как приемник пара для тепла выхлопных газов. обменник, циркулирующий через него. В порту он работает на масле в обычный способ.

Комплектация газовых котлов и экономайзеров

Вспомогательные котлы на главных дизельных судах, кроме танкеров, обычно имеют композитную форму, что позволяет производить пар с использованием жидкого топлива или выхлопные газы дизельного двигателя.При таком расположении бойлер действует как теплообменник и поднимает пар в собственном барабане.

Общие правила

Главный инженер несет ответственность за то, чтобы все сотрудники машинного отделения были знакомы с процедурами безопасной эксплуатации и технического обслуживания котла-утилизатора / экономайзеров.

Принципы безопасной эксплуатации, такие как обеспечение работоспособности и правильной настройки клапанов и креплений, а также необходимость постепенного прогрева и охлаждения аналогичны принципам, подробно описанным ранее для котлов, работающих на жидком топливе.Как и прежде, всегда необходимо соблюдать рекомендации производителя по эксплуатации.

Возгорание сажи в котлах и экономайзерах

Пожары сажи в котлах, работающих на выхлопных газах, и экономайзерах чрезвычайно опасны, катастрофичны и могут серьезно подорвать безопасность судна. Персонал судов должен знать об опасностях и методах предотвращения.

Они возникают из-за отложений сажи от дизельных двигателей, работающих на тяжелом топливе, обычно при работе с малой нагрузкой или при маневрировании без перепуска выхлопных газов.Эти отложения также могут содержать избыток смазочного масла цилиндров и очень подвержены возгоранию при увеличении мощности двигателя и температуры выхлопных газов.

Также стоит отметить, что циркуляционный насос котловой воды должен запускаться задолго до запуска главного двигателя и не останавливаться в течение как минимум 2–3 часов после остановки основного двигателя, чтобы обеспечить адекватное охлаждение трубок.

Руководство по эксплуатации котла / экономайзера на отработанном газе

Эти советы по эксплуатации не являются исчерпывающей процедурой, а представляют собой просто памятную записку.Фактические инструкции производителя в сочетании с практическим опытом работы на борту определяют фактическую последовательность, которой необходимо следовать. i) Запуск из холодного состояния

1. Убедитесь, что сливные клапаны закрыты.
2. Открытый воздухоотводчик.
3. Убедитесь, что клапаны циркуляционного насоса открыты.
4. При выходе пара / воды откройте впускной клапан и закройте вентиляционные отверстия.
5. Медленно откройте впускной / выпускной клапан.
6. Клапаны обратные, фланцы и т. Д.на утечку.
7. Дайте устройству прогреться.
8. Запустите циркуляционный насос и переведите блок в автоматический режим.
9. Проверьте давление насоса, нагрузку двигателя и т. Д.
10. Убедитесь, что манометр перепада давления на стороне газа работает.

В случае, если основной двигатель работал с температурой выхлопных газов выше 200 ° C в течение любого периода времени без работающего циркуляционного насоса, двигатель необходимо замедлить, а температуры выхлопных газов в котле выхлопных газов и на выходе из него должны быть доведена до температуры ниже 100 градусов по Цельсию перед запуском циркуляционного насоса.Последствия запуска циркуляционного насоса с трубами котла-утилизатора при повышенных температурах могут быть катастрофическими.

На судах с перепускным клапаном экономайзера выхлопных газов температура воды является критическим фактором для предотвращения конденсации и образования кислоты на стороне газа. При работе с выхлопными газами в обход экономайзера необходимо поддерживать минимальную температуру 140 ° C.

iii) Эксплуатация 1) Циркуляция отработанного газа в котле должна поддерживаться постоянно.Это необходимо для поддержания температуры трубы и предотвращения коррозии трубы и ребер холодным концом.

2) Продувка сажей должна производиться не менее трех раз в день.

3) Если по какой-либо причине необходимо остановить циркуляцию, перед остановом необходимо продуть установку продувкой сажи.

4) Важно позаботиться о том, чтобы при медленном пропаривании или работе основного двигателя в условиях, когда производимые выхлопные газы могут загрязнять газовые боковые поверхности (работа вспомогательного вентилятора), если он установлен, должен использоваться перепуск газа. .

5) Следите за перепадом давления на стороне газа и сигнализацией высокой температуры выхлопных газов на выходе, если таковая имеется. 6) Если доступно средство для удаления сажи, введите его в соответствии с инструкциями производителя.

ВНИМАНИЕ: Когда частота вращения основного двигателя увеличивается после периода медленного пропаривания, следует увеличить продувку сажи и очень медленно увеличивать мощность двигателя, одновременно контролируя параметры экономайзера.

iv) Обычный останов

1. Непосредственно перед окончанием морского перехода включите сажеобдувочные устройства.
2. Поддерживайте циркуляцию как минимум 12 часов после выключения двигателя.
3. Выключите циркуляционные насосы.

ПРИМЕЧАНИЕ: Суда с короткими периодами работы в порту, такие как Автовозы и Контейнеровозы, не должны останавливать циркуляционный насос ни на якорной стоянке, ни в порту.

4. Закрыть запорную арматуру котла.
5. Откройте сливной и выпускной клапан.
6. Во время пребывания в порту следите за корпусом экономайзера на предмет признаков высокой температуры.

v) Аварийное отключение (возгорание сажи или отказ трубки)

1.Включите сажеобдувочные машины.
2. Остановите циркуляционный насос и изолируйте установку.
3. Откройте сливные краны.
4. В зависимости от обстоятельств остановите главный двигатель.
5. Наблюдайте за блоком трубок на предмет распространения сажи.

ВНИМАНИЕ: Если трубки не повреждены, циркуляцию можно продолжить, а также запустить резервный насос для улучшения циркуляции, но за подачей корма следует внимательно следить. При выходе из строя трубки существует опасность возгорания водорода; также вода, попадающая в главный двигатель, может вызвать серьезные повреждения поршней и шатунов из-за гидравлической блокировки.

Эффективность экономайзера выхлопных газов

Экономайзер выхлопных газов на корабле похож на огромный теплообменник, который передает тепло между выхлопными газами от двигателей к воде и производит пар для тех же целей, что и вспомогательные котлы производить пар.

Учетной энергии и количества пара, вырабатываемого экономайзером выхлопных газов, обычно достаточно для обычных потребностей судна в паре, поэтому обычно на судне с экономайзером выхлопных газов нет необходимости запускать котел во время перехода.Что касается повышения эффективности за счет предотвращения загрязнения со стороны газа и воды, применяются те же принципы, что и в отношении котла.

Эффективность экономайзера выхлопных газов можно повысить за счет увеличения частоты продувки сажей (один или два раза в день в море). Регистрация разницы температур выхлопных газов и падения давления может указывать на чистоту экономайзера. Промывку водой следует планировать на периоды капитального ремонта.

Техническое обслуживание экономайзера выхлопных газов не только повысит энергоэффективность, но также снизит общие затраты на техническое обслуживание и снизит риски безопасности, связанные с возгоранием сажи.Иногда использование топливных присадок может улучшить чистоту экономайзера.

Что касается конструкции корабля, то желательна максимальная утилизация отходящего тепла. Для экономайзеров выхлопных газов температура трубы воронки должна быть как можно более низкой, но с достаточным запасом, чтобы быть выше точки росы, чтобы избежать серной коррозии. Обычно оптимальной считается температура воронки от 165 до 195 ° C при использовании жидкого топлива.

i) Промывка водой Обдувка сажей удалит сухие отложения из рядов трубок, но для более сильных отложений необходима промывка водой.Необходимая частота определяется опытом и осмотром, однако обычно требуется промывать водой каждые 500 часов работы или один раз в месяц.

1. Выключите котел и дайте агрегату остыть.
2. Промыть водой с помощью ручного шланга или насадки. Для первоначальной промывки можно использовать соленую воду, хотя предпочтительна пресная вода, обычное количество около 15-20 тонн. Чтобы облегчить удаление кислых отложений сажи, в воду для стирки можно добавить мягко нейтрализующее моющее средство.

3. Если загрязнение сильно и отложения трудно удалить, может потребоваться нанести химические моющие растворы непосредственно на поверхности трубок перед промывкой. Дайте время впитаться, прежде чем поливать водой из шланга.

4. Окончательная промывка трубок пресной водой должна длиться не менее 30 минут, чтобы удалить всю соленую воду, если она используется, и / или чистящие химикаты.

ВНИМАНИЕ: Перед началом промывки водой убедитесь, что все стоки и т. Д. Чистые, и что приняты меры для предотвращения попадания воды в турбокомпрессоры и главный двигатель.

После завершения промывки водой необходимо внимательно осмотреть ряд трубок экономайзера на предмет оставшихся отложений сажи. Требуется подробный осмотр изнутри корпуса экономайзера.

ВНИМАНИЕ: Вероятность возгорания сажи увеличивается после стирки из-за любых оставшихся холодных влажных отложений сажи, а также искр, исходящих из воронки. Необходимо соблюдать меры предосторожности, защищать швартовные тросы и т. Д., А противопожарное оборудование находиться в состоянии готовности.

ii) Уборка сажи

Большинство сосудов оснащено резервуаром для улавливания сажи для удержания сажи / промывки при промывке водой котлов с отработанным газом или экономайзерами.

В некоторых конструкциях сажа выбрасывается прямо за борт через воспитатель, приводимый в движение пожарной магистралью или аналогичным устройством. К другим относятся простой сборный резервуар и водосливная система, при которой сажа удерживается внутри резервуара, а промывочная вода возвращается в трюм для сброса за борт через OWS.На борту должны находиться утвержденные планы расположения судов.

Что касается водосливной системы, то сажа собирается и остается на борту для сброса на берег. Всякий раз, когда сажа высаживается на берег для утилизации, соответствующие подробности должны регистрироваться в Журнале учета мусора.

Сухой ход

Следует избегать эксплуатации котла-утилизатора без циркуляции по трубам, за исключением аварийных ситуаций. Необходимо соблюдать следующие стандартные процедуры сухого хода:

• Проинформируйте соответствующий офис управления о ситуации.
• Прочтите раздел руководства перед эксплуатацией оборудования в сухом состоянии.
• Температура выхлопных газов двигателя не должна быть выше ожидаемого максимума.
• Время работы всухую должно быть как можно короче.
• Перед сухим ходом необходимо очистить блоки трубок от всех следов сажи и других скоплений.
• Очистка продувкой сажи должна продолжаться в течение всего периода работы всухую, по крайней мере, с той же частотой, что и при нормальной работе.
• Набор трубок необходимо опорожнить и удалить воздух.
• Контроль температуры газа на входе и выходе важен для предотвращения резкого повышения температуры. Температурные отклонения могут указывать на наличие сажи.

Почему температура газа на выходе поддерживается около 180 ° C в теплообменник выхлопных газов? — Выход температуры газа в теплообменнике выхлопных газов поддерживается выше 180 ° C для предотвращения низкотемпературной коррозии происходящее.В выхлопных газах содержится около 10% водяного пара. а также продукты серы, и это может привести к серной кислоте формование с точкой росы 140 ° C. Количество энергии выхлопных газов, использованное в отходящем тепле восстановление систем составляет около 5-10%.

Обобщенные ниже детали морского котла Информационные страницы:

1. Требования к различным типам котлов — водотрубным котлам и др.
Водотрубный котел используется в системах с высоким давлением, высокой температурой и высокой производительностью пара, например.грамм. обеспечение паром главных двигательных турбин или турбин грузовых насосов. Пожарные котлы используются для вспомогательных целей, чтобы обеспечить меньшее количество пара низкого давления на судах с дизельными двигателями.
2. Принцип работы и порядок работы пожаротрубных котлов
Жаротрубный котел обычно выбирают для производства пара низкого давления на судах, требующих пара для вспомогательных целей. Операция проста, можно использовать питательную воду среднего качества. Название «котел-цистерна» иногда используется для котлов с дымовыми трубами из-за их большой вместимости.Также используются термины «дымовая труба» и «котел-осел». Использование выхлопных газов главных дизельных двигателей в выработка пара — средство рекуперации тепловой энергии и усовершенствованная установка эффективность. Вспомогательная паровая установка предусмотрена в современных дизельных двигателях. на танкерах обычно используется теплообменник выхлопных газов в основании воронка и один или, возможно, два водотрубных котла …..
3. Использование креплений для котла Водотрубные котлы
из-за меньшего содержания воды по сравнению с паропроизводительностью требуют определенных дополнительных креплений: Автоматический регулятор питательной воды.Устанавливаемое в питающую линию перед главным обратным клапаном, это устройство необходимо для обеспечения правильного уровня воды в котле при любых условиях нагрузки. В котлах с высокой скоростью испарения будет использоваться многоэлементная система контроля питательной воды ….
4. Чистота питательной воды котла
Самая «чистая» вода будет содержать растворенные соли, которые выходят из раствора при кипячении. Эти соли затем прилипают к нагревательным поверхностям в виде накипи и снижают теплопередачу, что может привести к локальному перегреву и выходу из строя трубок.Другие соли остаются в растворе и могут образовывать кислоты, которые разрушают металл котла. Избыток щелочных солей в котле вместе с воздействием рабочих напряжений приведет к состоянию, известному как «щелочное растрескивание». Это фактическое растрескивание металла, которое может привести к серьезному отказу …
5. Принцип работы парогенератора и порядок работы
Паро-парогенераторы производят насыщенный пар низкого давления для бытовых и других нужд.Они используются вместе с водотрубными котлами для создания вторичного парового контура, который предотвращает любое возможное загрязнение питательной воды первого контура. Расположение может быть горизонтальным или вертикальным с змеевиками внутри корпуса, которые нагревают питательную воду …
6. Как контролировать горение в судовом котле
Важным требованием к системе управления сгоранием является правильное соотношение количества сжигаемого воздуха и топлива. Это обеспечит полное сгорание, минимум лишнего воздуха и приемлемые выхлопные газы.Поэтому система управления должна измерять расход мазута и воздуха, чтобы правильно регулировать их пропорции …..
7. Безопасная работа котла — Подготовка и повышение пара
Все котлы имеют топка или камера сгорания, где топливо сжигается, чтобы высвободить свою энергию. В топку котла подается воздух, чтобы топливо могло сгорать. происходит. Большая площадь поверхности между камерой сгорания и вода позволяет энергии сгорания в виде тепла быть переносится в воду…..
8. Процесс сжигания мазута — горелки различной конструкции
Судовые котлы в настоящее время сжигают остаточное низкосортное топливо. Это топливо хранится в баках с двойным дном, из которых оно забирается перегрузочным накачать в отстойники. Здесь любая вода в топливе может успокоиться и истощиться.
9. Устройство котла — процесс горения — подача воздуха
Горение — это сжигание топлива в воздухе с выделением тепловой энергии. Для полного и эффективного сгорания правильное количество топлива и воздух необходимо подать в топку и поджечь.Примерно в 14 раз больше воздух в качестве топлива необходим для полного сгорания ….
10. Обычный подпружиненный предохранительный клапан и улучшенный предохранительный клапан высокого подъема для судового котла
Предохранительные клапаны устанавливаются попарно, обычно на одной клапанной коробке. Каждый клапан должен иметь возможность выпускать весь пар, который котел может производить без повышение давления более чем на 10% за установленный период …..
11. Правильный рабочий уровень для судовых котлов — использование измерителей уровня воды
Указатель уровня воды обеспечивает видимую индикацию уровня воды в котле в районе правильного рабочего уровня.
12. Как поддерживать уровень воды в судовом котле?
Современный водотрубный котел высокого давления и высокой температуры удерживает небольшое количество воды и производит большое количество пара. Поэтому необходим очень тщательный контроль уровня воды в барабане. Реакции пара и воды в барабане сложны и требуют системы управления на основе ряда измеряемых элементов ……
13. Меры безопасности при работе с судовым котлом
Все элементы управления котлом, регуляторы, аварийные сигналы и аварийные сигналы должны быть проверены регулярно в соответствии с применимой Системой планового технического обслуживания и рекомендациями производителей.Каждое испытание должно быть зарегистрировано с подписью инженера, проводившего испытание ….

Судовое оборудование — Полезные теги

Судовые дизельные двигатели || Паровая установка || Система кондиционирования || Сжатый воздух || Морские аккумуляторы || Грузовой рефрижератор || Центробежный насос || Различные кулеры || Аварийное электроснабжение || Теплообменники выхлопных газов || Система подачи || Насос для откачки сырья || Измерение расхода || Четырехтактные двигатели || Форсунка || Топливно-масляная система || Обработка мазута || Коробки передач || Губернатор || Судовой инсинератор || Фильтры масляные || Двигатель MAN B&W || Судовые конденсаторы || Сепаратор нефтесодержащих вод || Устройства защиты от превышения скорости || Поршень и поршневые кольца || Прогиб коленчатого вала || Судовые насосы || Различные хладагенты || Очистные сооружения || Винты || Электростанции || Пневматическая система запуска || Паровые турбины || Рулевой механизм || Двигатель Sulzer || Передача турбины || Турбокомпрессоры || Двухтактные двигатели || UMS операций || Сухой док и капитальный ремонт || Критическое оборудование || Палубное оборудование и грузовые механизмы || Контрольно-измерительные приборы || Противопожарная защита || Безопасность в машинном отделении ||

Машинные помещения.