Повышение эффективности работы дизелей тепловозов при работе на биотопливе.

ВВЕДЕНИЕ 7
1. ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОТОПЛИВА В ЛОКОМОТИВНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ 10
1.1. Виды растительных масел и топлив на их основе 10
1.2. Физико-химические свойства биотоплива 19
1.3. Способы получения топлив на основе растительных масел и особенности их применения 25
1.4. Способы использования топлив на основе растительных масел в двигателях внутреннего сгорания 27
2. ПРИМЕНЕНИЕ БИОТОПЛИВА В ТЕПЛОВОЗАХ В КАЧЕСТВЕ ДОБАВКИ К ДИЗЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ 30
2.1. Особенности организации процесса смесеобразования в диезлях, работающих на биотопливе 30
2.2.Оценка влияния применяемого биотоплива на выбросы вредных веществ дизелей 31
2.3. Работоспособность форсунок дизелей на биотопливе 34
2.4. Эксплуатационные испытания на дизельном и биодизельном топливе тепловоа ЧМЭ3 36
3. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК 41
3.1.Регламент поиска 41
3.2. Патентная информация, использованная при патентном поиске 44
3.3.Вывод 45
4. РАЗРАБОТКА ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЗА НА БИОДИЗЕЛЬНОМ ТОПЛИВЕ 47
4.1. Описание системы 47
4.2.Конструкция и принцип действия системы 49
4.3. Моделирование показателей работы дизеля тепловоза ЧМЭ3 на биотопливе 50
4.4. Техника безопасности при эксплуатации дизеля тепловоза на биодизельном топливе 54
5. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫДЛЯ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЗА НА БИОДИЗЕЛЬНОМ ТОПЛИВЕ 56
6. БЕОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 59
6.1 Требования охраны труда к топливным системам, работающим на биотопливе 59
6.2 Экологическая паспортиация в депо 61
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 65
6.3.1.Организация и проведение подготовки работников локомотивного депо в областизащитыотчревычайных ситуацийприродного и техногенного характера 65
7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ 70
7.1. Движение поездов при автоматической блокировке 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 94

Весь текст будет доступен после покупки

На локомотиве ЧМЭ – 3 источником энергии является дизель – генераторная установка, работающая на топливе нефтяного происхождения.
Ресурс дизельного двигателя ограничен, к тому же само топливо постоянно дорожает. В этой связи большой практический интерес представляет изыскание альтернативных видов топлив. Одним из них может быть рапсовое масло.
О перспективе использования производных рапсового масла в качестве моторного топлива говорится уже давно. В связи с быстро возрастающей дефицитностью жидких топлив нефтяного происхождения и продолжающимся ужесточением мировых норм на токсичность выхлопных газов концепция биодизеля представляется одним из лучших вариантов решения указанных проблем.
Теперь поговорим о заманчивости использования нового биотоплива и его экономической выгоде. Во-первых, стоимость дизельного топлива на сегодняшний день составляет примерно 16 рублей за литр, а себестоимость литра биотоплива основанного на рапсовом масле составляет примерно 4-5 рублей за литр. А если учесть и то, что при изготовлении рапсового масла получают такие продукты как жмых, который используется в сельском хозяйстве как корм животным, то выгода, получаемая, при этом снизит себестоимость биотоплива до 2-3 рублей за литр.

Весь текст будет доступен после покупки

1.ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОТОПЛИВА В ЛОКОМОТИВНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ
1.1. Виды растительных масел и топлив на их основе

В начале ХХ века на планете были обнаружены значительные запасы нефти, объемы ее добычи увеличивались, бензин дешевел. Это определило потерю интереса к биотопливу.
Правда, эпоха его забвения длилась недолго. Вскоре спирт подешевел, поскольку его начали изготавливать из отходов сахарной промышленности.
Этанол как топливо активно использовался многими странами мира во время Первой мировой войны (1914-1918 гг.).
Уже после окончания войны, в 20-х годах, в Соединенных Штатах и многих европейских странах получают распространение смеси бензина и спирта. В течение многих последующих лет этанол упорно пытался вытеснить бензин с господствующих позиций, но почти всегда проигрывал ему, окончательно исчезнув с рынка лишь после Второй мировой войны.
В современной истории интерес к альтернативным источникам энергии возник более 30-ти лет тому назад, в связи с введением в начале 1970-х годов странами ОПЕК эмбарго на поставку нефти в США и Западную Европу [5].
Судя по оценкам экономистов, расширение биотопливной индустрии становится экономически привлекательным, если мировые цены на нефть превышают 30-40 долларов за баррель.
Надо заметить, что на сегодняшний день цена нефти уже превышает 100 долларов за баррель.
Кроме того, общеизвестно, что ископаемые углеводороды - богатейшее сырье, и лучше производить из него массу полезных вещей, чем сжигать в двигателях внутреннего сгорания и в различных топках. Ведь еще Д.И. Менделеев писал, что сжигать нефть - это все равно, что топить печь ассигнациями.
Поиск альтернативных источников энергии осуществлялся с целью получать ее из возобновляемых и практически неисчерпаемых природных ресурсов. Во внимание принимались также экологичность, экономичность и безопасность этих видов топлива.
Биотопливо является как раз одной из разновидностей неисчерпаемых природных ресурсов, поскольку для его производства используется биомасса, синтезированная за счет биологической конверсии солнечной энергии [3].
В данный момент применение альтернативных источников энергии все еще ограничено, поскольку существующие до сих пор технологии использования этой энергетики, по сравнению с традиционной, являются довольно дорогими и недостаточно эффективными.
В глобальном масштабе роль источников альтернативной энергии пока еще очень мала. К настоящему времени производство биотоплива в развитых странах фактически вступило в третий этап своего развития.
На первом этапе, с 80-х годов и до конца XX века, в центре внимания науки и бизнеса находилось производство биогаза. Второй этап производства биотоплива начал формироваться в начале XXI века.
Он заключался в производстве жидкого моторного топлива в виде биоэтанола и биодизеля, соответственно из зернового, сахаросодержащего и масличного сырья.
На смену второму этапу уже идет третий, характеризующийся переходом к производству жидкого биотоплива в виде биобутанола, бионефти и других продуктов горения [3].
Биотопливо - топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов [6].
Биотопливо классифицируют следующими способами: по агрегатному состоянию; по поколениям.
Жидкое биотопливо Жидкое биотопливо - вещество, получаемое в ходе переработки растительного сырья (кукурузы, рапса, сахарной свеклы, сахарного тростника), средствами технологий, в основе которых лежит использование естественных биологических процессов (например, брожения) является перспективным классом биотоплива.
Его получают из самых разнообразных растений - от пшеницы и сахарной свеклы, до рапса и отходов деревообработки.
Основное применение - двигатели. Жидкое биотопливо подразделяется на: биоэтанол; биометанол; биобутанол; диметиловый эфир; биодизель.
Биоэтанол - это обычный этанол, используемый как биотопливо и получаемый путем переработки растительного сырья - сахарного тростника, зерна и сахарной свеклы, а также рапсового метилового эфира из семян рапса. Наибольшая доля мирового производства жидкого (моторного) биотоплива приходится на биоэтанол.
Существует 2 основных способа получения биоэтанола - микробиологический (спиртовое брожение) и синтетический (гидратация этилена).
Следствием брожения является раствор, содержащий не более 15% биоэтанола, поскольку в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом биоэтанол нуждается в очистке и концентрировании, обычнопутем дистилляции.
В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Смесь, образовавшаяся при этом, подвергают спиртовому брожению.
Биоэтанол по сравнению с бензином является менее "энергонасыщенным" источником энергии.
Пробег машин, работающих на Е85 (смесь 85% этанола и 15% бензина; буква "Е" от английского Ethanol) на единицу объема топлива составляет около 75% от пробега стандартных машин.
Обычные машины не могут работать на Е85, хотя двигатели внутреннего сгорания работают на Е10. На "настоящем" этаноле могут работать только т. н. "Flex-Fuel" (этанольно-гибридные) машины.
Эти способа автомобилисгорании могут работать на основе обычномоценкам бензине или на произвольной смежные смесиобновлять того и другого. оценкам Причинасцепных популярности биоэтанола - продуктах экономическаявершины эффективность его производства, т.к. при подать урожайностибезопасность семян рапса 2-4 дополнительное т/га с 1 выхлопе гектара можно энергоемкости получитьтопливных 1-1,5 тонны основой биоэтанола и винтовые 2-2,5 тонны освоении высококачественныхучастие растительных кормов.
сила Характеристикиупомянутые моторного топлива, переработки получаемого из предмета растений, близки к хотя показателямописание минерального топлива. При число этомнелегко вредные выбросы при его остаточное использованиипооперационный топлива существенно общая меньше.
особенности Одной из важнейших горении характеристикработу биоэтанола является необходимое топливныйгоды баланс (соотношение выхлопных энергиипубликуется выделяемой топливом к первой энергетическимодного затратам на его производство).
власти Серьезнымиспользует недостатком биоэтанола приближается является то, что при директиве сгорании этанола в учитывая выхлопныхучетом газах двигателей биотопливе появляютсяобразующие альдегиды (формальдегид и сферу ацетальдегид), максимум которые наносят подготовки живымобразования организмам не меньший размещенный ущерб, чем дизельных ароматические углеводороды.
В низких 2011кислотное году из примерно транспорте 103,2один млрд. литров biomass этанола, министерства произведенного в мире, такой более 80 % определяет (86,1 млрд. общая литров) составлял были использованы в расположенных качествемалых биотоплива. Мировым учитывающий лидером в скорее области производства впрыскивания биоэтанолаинформации являются США - 54,2 млрд. тепловоз литров, конструкции далее следует оценки Бразилия - 22,9 выполнение млрд. литров. технологии Биоэтанол в подать Бразилии производится фильтры преимущественно из основная сахарного тростника, а в США - из маневровых кукурузы.
публикуется Производство биоэтанола из вопросам тростника на исследован сегодняшний день учета экономическиобщий более выгодно, чем из барреля кукурузы. biomcn Федеральное правительство США сторонние предоставляетвыходе производителям биоэтанола патрубком налоговыйжелезных кредит (но не субсидии) до работу $0,51 за правильном галлон биоэтанола.
формулировки Бразильскийстихийных биоэтанол дёшев из - за есть низкихсрок заработных плат у рынке сборщиковорганизации сахарного тростника. области биологическоеэффективность топливо агрегатное вопросов состояниеслучаи Биометанол - вид жидкого разлитое биотоплива на части основе метилового (патентным древесного) текст спирта, получаемого достоверность путемколес сухой перегонки возобновляемые отходовразгоняться древесины и конверсией оптимальные метана из оценка биогаза.
Двигатели просмотр гоночныхпоиска автомобилей работающих на состав метаноле с средняя более высоким фактический октановымдизельным числом чем бензин биодизеля имеюттогда степень сжатия, учения превышающую 15: 1, в то организацию время как в обычном эффективная карбюраторном ДВС конструкции степень сжатия для единой неэтилированногоэтой бензина как правило не тогда превышает 10.1:
. стихийных Метанол может основании использоваться как в функции классических двигателях растительного внутреннегосмены сгорания, так и в специальных второй топливныхфактический элементах для получения которой электричества.
части Достоинства биометанола: учитывающий низкийэнергоемкости объем выбросов тяговых углекислогопроверяют газа; возможность формулировки организоватьобороне переработку (рециклинг) целью отходовзатвердевает животноводства и сельского странах хозяйства.
хода Недостатки биометанола: власти низкийкомплексной энергетический КПД - максимум 68%; последние бесцветноеуглекислого пламя, что может другая привести к целью аварийным ситуациям; прав сроксхеме окупаемости проекта - до 20 лет; подготовил метанолисходя травит алюминий.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Федеральный закон Российской Федерации от 10.01.2018 №7-ФЗ «Об охране окружающей среды (в редакции 31.12.2018)».
2. Федеральный закон Российской Федерации №89-ФЗ «Об отходах производства и потребления от 24.06.2018 г.».
3. Указ Президента Российской Федерации от 04.07.2019 №889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики».
4. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 08.01.2018 №1-р «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года».
5. Аблаев A.P. Биотопливо и биоэнергетика в России и в мире. Международный Конгресс по Биодизелю, 26 Ноябрь, 2019. Международный торговый центр, Москва, Россия.

Весь текст будет доступен после покупки