Пиролизная жидкость в дизельном двигателе: квалификация топлива и границы испытаний

Назначение и место в системе

У пирожидкости есть теплота сгорания. Но сможет ли конкретный дизель принять её, подать и долго работать на ней? Это уже другой вопрос. В обзоре 2005 года внимание обращают на зольность, вязкость и низкий pH: от них зависят подача топлива, загрязнение и совместимость материалов. Поэтому жидкость, с которой справилась одна котельная установка, ещё нельзя считать подходящим топливом для двигателя. Разберём, что было испытано и какие требования предъявляли сами потребители.

О свойствах пирожидкости речь идёт в карточке 597, о способах её доводки в карточке 598. Здесь смотрим со стороны дизеля: что он должен получить на входе. Горелка с вращающимся конусом из карточки 599 решает задачу другого потребителя, поэтому её опыт нельзя просто перенести на двигатель.

Пилотное топливо и собственно пирожидкость

В описанных испытаниях дизельное пилотное топливо помогало начать горение пирожидкости. То есть два топлива выполняли разные функции. Из этого не следует, что их системы подачи взаимозаменяемы. Обзор прямо упоминает пилотное топливо у Ormrod и VTT, но не задаёт единую обязательную схему для всех двигателей и всех пирожидкостей.

Для Ormrod названа доля дизельного топлива до 5%. Хотелось бы сразу понять, сколько его наливать, но база процента в статье не раскрыта: по массе, объёму или энергии? Без ответа эти 5% не превращаются в рецептуру смеси. Подробной геометрии форсунок, последовательности переключения и рабочих настроек в этом разделе тоже нет.

Отдельные испытания, которые нельзя объединять

Wartsila в 1993 году испытывала пиротопливо в одном цилиндре V32. Для этого опыта обзор приводит КПД 44,9% по низшей теплоте сгорания. NOx и CO были ниже, суммарные углеводороды несколько выше, чем на традиционном топливе. Нагрузка, полный измерительный протокол и неопределённость в данном изложении не раскрыты. Поэтому 44,9% остаются результатом конкретного одноцилиндрового испытания, а не ожидаемым КПД любого дизеля на биотопливе.

Отдельно в обзоре описана электрическая станция Wartsila на 1,5 МВт, которую дорабатывали в VTT. Возможность нарастить мощность до 15 МВт электрических дана как оценка авторов, а не как состоявшееся испытание такого агрегата. Здесь легко соединить соседние числа слишком смело: КПД 44,9% относится к одноцилиндровому опыту, а не к этой электростанции.

У Ormrod использовали модифицированный двухтактный двигатель с указанной электрической мощностью 250 кВт. Из шести цилиндров три приспособили для опытов, остальные три закрыли. На пирожидкости без предварительной обработки сообщено более 400 часов работы. Это уже конкретная продолжительность испытаний, но полного ресурса и отсутствия износа она сама по себе не доказывает.

При сравнении с дизельным топливом обзор сообщает снижение остальных сопоставленных показателей, делая исключение для CO. То есть снижение CO здесь не заявлено. Обратный вывод «CO обязательно вырос» тоже не следует из этого фрагмента. Такое различие стоит сохранить: отсутствие сообщения о снижении ещё не является измеренным ростом.

В опытах VTT участвовали двигатели, обозначенные в основном тексте как 4,8 и 84 кВт. Для зажигания применяли пилотное топливо; CO, NOx и углеводороды были примерно на уровне обычного дизельного топлива. Это отдельные результаты, и исключение по CO из описания Ormrod к ним не относится.

С обозначением мощности у VTT есть небольшая неясность источника. Заголовок таблицы 5 содержит электрический индекс, а возле чисел 4,8 и 84 кВт в основном тексте его нет. Разницу сохраняем, вместо того чтобы самостоятельно назначать одинаковую трактовку обоим местам.

Исторический пример требований разных потребителей

Как понять, готова ли жидкость к подаче потребителю? В таблице 6 обзора есть исторический пример такого перечня: требования Wartsila Diesel Oy для дизеля и Stockholm Energi AB для котла, со ссылкой [5]. Это требования названных организаций того времени. Пользоваться ими как действующим общим стандартом нельзя, но они хорошо показывают, сколько разных свойств нужно согласовать.

Для дизеля начинали с устойчивости жидкости: за семь дней хранения не должно быть разделения фаз. Далее указаны вода максимум 26% массы, высшая теплота сгорания минимум 18 МДж/кг и низшая минимум 16 МДж/кг. По примесям стоят зола максимум 0,1% массы и общее содержание твёрдых частиц максимум 1% массы. Размер частиц вынесен отдельно: менее 50 мкм должно быть 100%, менее 25 мкм минимум 90%. Это несколько самостоятельных условий, а не один общий показатель «чистое топливо».

В котельной колонке числа другие: вода максимум 25% массы, высшая теплота сгорания минимум 19 МДж/кг, низшая минимум 17 МДж/кг. Для золы оставлен максимум 0,1% массы, для всех твёрдых частиц максимум 1% массы; частиц менее 25 мкм должно быть минимум 90%. Ячейки по гомогенности и частицам менее 50 мкм здесь пустые. Мы видим пробел в данной таблице, а не разрешение игнорировать эти свойства в полном первичном документе.

Прежде чем применить такие числа к своей пробе, нужно знать, как её испытывали. Таблица не раскрывает базу процентов размерного распределения, метод измерения частиц, условия хранения и методы испытаний. Домысливать их нельзя. Зола и общее количество твёрдых частиц тоже отвечают на разные вопросы, как и высшая и низшая теплота сгорания. Даже удачная выдержка семь дней без расслоения говорит только об этом испытании, а не устанавливает полный срок годности топлива.

Что следует из сопоставления

Получается, что согласовывать надо набор свойств с конкретным применением. Упрощение «дизель всегда строже котла» не работает даже для этой таблицы: у котла другие пределы по воде и минимальной теплоте сгорания. Поэтому общую фразу обзора о более жёстких требованиях к двигателю полезно проверять по каждой строке, а не заменять ею сравнение.

Длительную работу на пирожидкости статья связывает с доработками и коррозионностойкими материалами. Эмульсии с дизельным топливом рассматриваются отдельно. Это направление работы, но не готовый перечень защитных мер и не подтверждение совместимости эмульсии с любым современным двигателем. Для допуска сегодня потребуются документация конкретного оборудования и действующие методы испытаний. Исторические серии помогают понять, что проверять, а не отменяют эту проверку.

597: свойства · 598: доводка