Вода как альтернативное топливо

Принцип метода

Синтетическое жидкое топливо, как правило, синтезируют из смеси окиси углерода (CO) и водорода (H₂), получаемой из природных газов и угля в процессе конверсии газов и газификации топлива. Синтез осуществляется в присутствии катализаторов (Ni, Со, Fe и других) при повышенных температурах и в условиях повышенного давления (метод Фишера и Тропша). В зависимости от условий технологического процесса, получаемое синтетическое жидкое топливо содержит углеводороды (олефины, парафины) в основном нормального строения (неразветвлённые). Также (синтетическим путём) получают различные добавки к топливу для повышения антидетонационных свойств и октанового числа:

• изооктан — продукт каталитического алкилирования изобутана бутиленами;
• полимербензин — продукт каталитической полимеризации пропан-пропиленовой фракции и другие.

Энергоэффективность водородного котла

Чтобы понять, получится ли у нас «на выходе» котла энергия больше, чем затраченная, просто рассмотрим внимательнее молекулу воды — в ней два атома водорода и один кислорода, которые крепко связаны между собой. Чтобы разорвать эту связь, необходимо «приложить» довольно много энергии, это и делает электролизер за счет электричества. В результате получается смесь водорода и кислорода, которые обладают потенциальной (буквально, растворенной в них) энергией, и которая может выделиться в результате процесса горения и обеспечить тепло дому. Чтобы понять, сколько же энергии получится от горения, стоит присмотреться к тому, что получится в результате горения. А получится у нас… та же самая вода, которую мы расщепляли на атомы.

Фактически, после всех этих манипуляций, в лучшем случае мы получим ровно столько энергии, сколько было потрачено на разделение исходной молекулы воды. Так как, от воды мы уходили, и к воде же и пришли. Но это — в идеальном случае, где отсутствуют неизбежные в реальности потери. Т.е. даже в идеальном случае сколько электричества мы потратим, столько тепла получим.

Производитель указывает на наличие «секретного» катализатора

Дополнительные молекулы воды для расщепления тоже взять неоткуда — сколько сначала разделили, столько потом и соединим при сжигании водородно-кислородной смеси. Опять же, за вычетом потерь. Кроме того, не надо забывать, что водородный котел работает за счет дистиллированной воды, на производство которой тоже расходуется энергия. Как видно невооруженным глазом, эффективность водородного котла не может быть высокой.

Тогда встает закономерный вопрос — зачем все эти сложности с расщеплением, если существуют устройства, которые непосредственно переводят электроэнергию в тепло и называются электрические котлы? Если просто нагревать воду за счет электрической энергии, вся эта энергия практически без потерь уйдет на нагрев воды — получается выгоднее, чем через электролизное разложение и последующее «восстановление» воды сжиганием смеси водорода и кислорода с сопутствующими потерями.

Вред для окружающей среды

Электростанция, использующая RDF топливо, Бельгия

При выборе такого метода получения энергии, как сжигание RDF топлива, нельзя забывать про экологию нашей планеты. Если на каком-либо этапе создания топлива будет нарушена технология, можно нанести существенный вред окружающей среде.

Отсутствие контроля за разделением сбора мусора оставляет вероятность случайного попадания опасных отходов в сырье для РДФ-топлива. Не все жители нашей планеты ответственно относятся к вопросу правильной утилизации и сдачи в специальные приемные пункты таких предметов как ртутный градусник, энергосберегающие лампы, где также содержится ртуть, батареек и источников питания и других бытовых приборов. Этот процесс должен быть хорошо отлажен на производствах, где прессуют весь оставшийся мусор в гранулы.

При сжигании опасных отходов пары токсичных газов попадают в воздух, что приводит к необратимым последствиям изменения природных процессов.

Перспективы использования водородных котлов

Почему же вообще стоит говорить о водородных котлах, как о перспективном способе отопления частного дома? Все дело в общемировой тенденции по переходу на «зеленые» технологии и растущему спросу на такие технологии. Водородный котел — бесспорно «номер один» в списке наиболее экологичных решений в сфере отопления.

Во-первых, в процессе его эксплуатации не образуется углекислый газ — «главный бич» оборудования, работающего на углеводородном топливе: газе, жидком и твердом топливе.

Во-вторых, т.к. продуктом сгорания в водородном котле является чистая вода, он не требует для своей работы обустройства вентиляции, приборов для отвода продуктов сгорания. Которые, в свою очередь, могут потребовать дополнительной энергии для обеспечения своей работы. Да и просто нуждаются в большем пространстве внутри дома. Тое есть, устанаваливая водородный котел, можно сэкономить на площади котельной.

Хозяину на заметку

«На сегодняшний день устанавливать водородный котел для целей отопления своего дома рискуют или очень богатые люди, или заядлые оптимисты».

В-третьих, водяной пар, выделяющийся в результате сгорания водорода, увлажняет помещения дома.

Но самое главное — водородный котел неплохо сочетается с генераторами электроэнергии, работающими от возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и имеющими ярко выраженный периодический характер работы. Например, с ветрогенераторами, солнечными элементами и устройствами, работающими за счет био-газа. В этом случае — во время пиковых режимов — генераторы ВИЭ могут вырабатывать водород с помощью электролиза, который в дальнейшем будет использоваться как топливо для котла. Подключение же этих генераторов к сети напрямую потребует использования дополнительных дорогостоящих устройств.

Один из роликов, где расписываются «преимущества» водородного котла

С развитием технологий, дешевая энергия от ВИЭ может «конвертироваться» в водород, как это уже происходит в промышленных установках. Но пока устанавливать водородный котел для целей отопления своего дома рискуют или очень богатые люди, или заядлые оптимисты.

История

Впервые синтетическое жидкое топливо в значительных объёмах начали производить в Германии во время Второй мировой войны (1939—1945). Поводом к началу производства стал создавшийся в процессе боевых действий и потери контроля над нефтедобывающими регионами дефицит нефти. Таким образом, Германия в значительной степени удовлетворяла свои нужды в моторном топливе за счёт создания собственных производственных мощностей по переработке угля в жидкое топливо. Органический синтез осуществлялся в присутствии катализатора на основе кобальта, при температуре +170…200°С и давлении 0,1—1 Мн/м2 (1—10 am). На выходе получали:

• бензин (когазин 1 или синтин) с октановым числом 40—55 (добавление 0,8 мл тетраэтилсвинца на каждый литр бензина повышало его октановое число с 55 до 74),
• высококачественное дизельное топливо (когазин II) с цетановым числом 80—100 и
• твёрдый парафин.

В дальнейшем технология совершенствовалась, а синтез с применением в качестве катализатора соединения на основе железа, который проводился при температуре свыше +220°С, в условиях повышенного давления 1—3 Мн/м2(10—30 am) позволил получать на выходе высокооктановый бензин. Бензин, синтезируемый по этой технологии, содержал 60—70% олефиновых углеводородов нормального и разветвлённого строения, а его октановое число достигало 75—78.

Твердое и газообразное топливо

В некоторых странах третьего мира дрова и древесный уголь до сих пор являются основным топливом доступным населению для отопления и приготовления пищи (так живет около половины мирового населения) . Это во многих случаях приводит к вырубке лесомассивов, что в свою очередь приводит к опустыниванию и эрозии почвы. Одним из способов уменьшения зависимости населения от источников древесины предлагается внедрение технологии брикетирования отходов сельского хозяйства или бытового мусора в топливные брикеты. Такие брикеты получают прессованием кашицы, полученной смешиванием отходов с водой на несложном рычажном прессе с последующей сушкой. Такая технология, однако, очень трудоемка и предполагает наличие источника дешевой рабочей силы. Менее примитивным вариантом получения брикетов является использование для этого гидравлических прессовальных машин.

Некоторые газообразные топлива можно считать вариантами синтетического топлива, хотя такое определение может быть спорным, поскольку двигатели, использующие такое топливо, нуждаются в серьёзной модификации. Одним из широко обсуждаемых вариантов уменьшения вклада автотранспортных средств в накопление углекислоты в атмосфере считается использование водорода в качестве топлива. Водородные двигатели не загрязняют окружающую среду и выделяют только водяной пар. В водородно-кислородных топливных элементах используется водород для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую.
Поскольку водород получают либо методами, требующими большого расхода электроэнергии, либо окислением углеводородных топлив, экологические и, тем более, экономические преимущества такого топлива весьма спорны.

Полная статья Водородная энергетика.

Диметиловый эфир

Диметиловый эфир получают дегидратацией метанола при 300—400 °C и 2-3 МПа в присутствии гетерогенных катализаторов — алюмосиликатов — степень превращения метанола в диметиловый эфир — 60 % или цеолитов — селективность процесса близка к 100 %. Диметиловый эфир — экологически чистое топливо без содержания серы, содержание оксидов азота в выхлопных газах на 90 % меньше, чем у бензина. Цетановое число диметилового дизеля более 55, при том что у классического нефтяного 38-53. Применение диметилового эфира не требует специальных фильтров, но необходима переделка систем питания (установка газобалонного оборудования, корректировка смесеобразования) и зажигания двигателя. Без переделки возможно применение на автомобилях с LPG-двигателями при 30 % содержании в топливе.

Теплота сгорания ДМЭ около 30 МДж/кг, у классических нефтяных топлив — около 42 МДж/кг. Одна из особенностей применения ДМЭ — его более высокая окисляющая способность (благодаря содержанию кислорода), чем у классического топлива.

В июле 2006 года Национальная Комиссия Развития и Реформ (NDRC) (Китай) приняла стандарт использования диметилового эфира в качестве топлива. Китайское правительство будет поддерживать развитие диметилового эфира, как возможную альтернативу дизельному топливу. В ближайшие 5 лет Китай планирует производить 5-10 млн тонн диметилового эфира в год.

Автомобили с двигателями, работающими на диметиловом эфире разрабатывают KAMAZ, Volvo, Nissan и китайская компания Shanghai Automotive.

Нетрадиционная нефть

См. также: Сланцевое масло

Природные битумы — это составная часть горючих ископаемых. Битумы содержат значительно больше водорода, чем уголь, поэтому производство жидкого топлива из битума может быть гораздо проще и может стоить существенно меньше, чем производство жидкого топлива методом Фишера — Тропша. Горючий сланец — это полезное ископаемое из группы твёрдых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы (близкой по составу к нефти). Битуминозные пески Ориноко (нефтеносные пески Ориноко) являются депозитами нетрадиционной нефти в виде горючих сланцев в районе реки Ориноко в Венесуэле, которая течёт от венесуэльско-бразильской границы и впадает в Атлантический океан. Битуминозные пески Ориноко считаются одним из двух крупнейших месторождений нетрадиционной нефти (второе, Битуминозные пески Атабаски, расположено в Канаде).

Откуда берется чистый водород

Хозяину на заметку

«Чтобы привлечь внимание к своей продукции, некоторые производители водородных котлов делают ссылки на некий «секретный катализатор» или на использование «газа Брауна» в своих устройствах». Например, можно извлечь водород из газа метана, где водорода аж 4 атома! Только вот, зачем? Метан и сам по себе — горючий газ, зачем терять дополнительную энергию на выработку чистого водорода? Где тут энергоэффективность? Поэтому чаще всего водород извлекают из воды, которая, как всем известно, не может гореть, применяя для этого метод электролиза. В самом общем виде этот метод можно описать как расщепление молекул воды на водород и кислород под действием электроэнергии

Например, можно извлечь водород из газа метана, где водорода аж 4 атома! Только вот, зачем? Метан и сам по себе — горючий газ, зачем терять дополнительную энергию на выработку чистого водорода? Где тут энергоэффективность? Поэтому чаще всего водород извлекают из воды, которая, как всем известно, не может гореть, применяя для этого метод электролиза. В самом общем виде этот метод можно описать как расщепление молекул воды на водород и кислород под действием электроэнергии.

Электролиз давно известен и широко применяется для получения чистого водорода. На практике ни один промышленный водородный котел, пока во всяком случае, не обходится без электролизной установки или электролизера. Все бы хорошо, но эта установка требует электроэнергии. Итак, водородный котел должен в обязательном порядке потреблять энергию. Вопрос в том, каковы же эти энергозатраты?

Схема процесса электролиза

Все разговоры о «теплоте сгорания» водорода немного уводят нас в сторону от данного вопроса, а между тем, он наиболее важен. Итак, водородный котел может быть выгоден в единственном случае — произведенная им тепловая энергия должна быть выше, чем израсходованная на работу котла.

Производство и использование РДФ-топлива

Применение твердого восстановленного топлива позволяет снизить потребление импортируемых энергоресурсов и уменьшить объем захороненных отходов. Эти факторы повлияли на перспективность вложения инвестиций в сферу производства и создания РДФ-топлива во всем мире.

При грамотной сортировке отходов получение энергии таким способом ведет к большой экономии и сохраняет ресурсы полезных ископаемых.

В мире

Распространение производства и дальнейшего применения РДФ-топлива получило в странах Евросоюза. Высокий уровень культуры сбора отходов и хорошо поставленные процессы сортировки мусора позволяют в этих странах употреблять наиболее чистый безопасный вид ТБО в топливо.

Наиболее активно производство RDF-топлива развивается в известных компаниях: 7GReenLine, TOMRA Sorting Recycling и Vecoplan.

Ведущими странами по разработке этого вида энергии стали Бельгия, Нидерланды и Финляндия.

Цементный завод, использующий RDFтопливо, Нидерланды

В Польше законодательно установили налог на отходы, полученные от жизнедеятельности людей. Налог обоснован затратами на захоронение твердых коммунальных отходов на полигоне. Такие меры обеспечивают хорошие условия для коммерческой деятельности по производству RDF-топлива.

В России

В России процесс внедрения альтернативного топлива находится на начальной стадии.

В России открыта проблема огромных территорий, занимаемых специализированными свалками.

Наша страна известна своими богатыми природными ресурсами и недостатка в топливно-энергетических ресурсах у нас нет и ближайшие годы вряд ли будет. Проблемой для сжигания полуфабрикатов альтернативного топлива в нашей стране является отсутствие процесса извлечения из общей массы ТКО опасных отходов и правильной их утилизации.

Для вложения в развитие собственной производственной линии вторичного топлива необходимо наладить все эти процессы, а также иметь рынок потребителей энергии из твердых отходов. Для применения РДФ-топлива на производствах требуются специальные установки. Затраты на переоборудование, которые понесут предприятия, должны быть обоснованы с экономической точки зрения. Несмотря на это, некоторые организации в целях экономии применяют некоторые типы альтернативного топлива из отходов (непригодные шины, моторные масла после отработки, отходы от сельского хозяйства).

Правильное стимулирование всех этапов создания РДФ-топлива: от сбора и сортировки отходов до экономического мотивирования потребления получаемой энергии, принесет быстрое развитие в этой перспективной области.

Автоматика (управление)

Топливо по своим характеристикам может самостоятельно поступать котел, его не нужно подбрасывать, как дрова

Поэтому в котлах данного типа максимальное внимание уделяется автоматическому управлению, которое минимизирует присутствие человека в работе котла

На примере, попавших мне, котлов Китурами, посмотрим, что входит в автоматику котла. На корпусе видим, датчики уровня топлива, температур, перегрева. Есть, электронный блок дистанционного управления. Индикаторы котла позволяют следить за температурой теплоносителя в теплообменнике, циркуляционным насосом, горелкой, питанием. Хитрые кнопки «Сон», «Душ», тоже элементы универсальной автоматики. Это плюс.

Определение термина «синтетическое топливо»

Термин «синтетическое топливо» имеет несколько различных значений и может относится к различным видам топлива. «Международное энергетическое агентство» традиционно определяет «синтетическое топливо» как любое жидкое топливо, полученное из угля или природного газа. Энергетическая информационная ассоциация США в своём ежегодном отчёте за 2006 год определяет синтетическое топливо как топливо, полученное из угля, природного газа, биомассы или корма для животных путём химической конверсии в синтетическое масло и/или синтетические жидкие продукты.
Другие виды синтетического топлива используются в качестве присадок к традиционному топливу и позволяют повысить производительность двигателя внутреннего сгорания (метанол, этанол и т. д.) или же используются для специальных задач, таких как ракетное топливо (гидразин, синтин и т. д.).
Многочисленные определения синтетического топлива включают топливо, произведённое из биомассы, а также из промышленныx и коммунальныx отходов.
С одной стороны, «синтетическoe» означает, что топливо производится искусственно. В отличие от синтетического, обычное топливо получают разделением сырой нефти на отдельные фракции (перегонкой, ректификацией и т. д.) без химического модифицирования компонентов. Однако различные химические процессы также могут быть использованы и при производстве традиционного топлива. Понятие «синтетическое» может означать, с другой стороны, что топливо было произведено химическим синтезом, то есть получением соединения более высокого уровня из нескольких низших. Это определение относится, в частности, к топливам XtL, в которых сырьё сначала разлагается и превращается в синтез-газ, состоящий из низших соединений (H₂, CO и т. д.), из которых затем получают высшие углеводороды (синтез Фишера-Тропша ). Однако даже при получении обычных видов топлива химические процессы могут быть частью производственного процесса. Например, углеводороды со слишком длинной углеродной цепью путём так называемого крекинга могут быть преобразованы в продукты с более короткой цепью — так получают бензин и дизельное топливо. В результате провести чёткое отличие традиционного топлива от синтетического невозможно. И хотя точного определения не существует, термин «синтетическое топливо» обычно относят к топливу XtL.
Разница же между синтетическим и альтернативным видами топлива заключается в методике их применения: альтернативное топливо может требовать более серьезной модификации двигателя или топливной системы, или даже использования двигателя нетрадиционного типа (например, парового).

Как сделать бензина из газа

Для производства бензина из газа используют оборудование, сделанное кустарным способом, но компактное, небольших размеров и малого веса, изготовленное из металла или нержавейки. Принцип работы оборудования заключается в следующем:

1. Газ пропан-бутан и вода заполняют сосуд-смеситель, где происходит нагрев и смешение паров воды с газом. Температура внутри смесителя составляет +100…+120ºС.
2. Смешанный газ подают в герметичную емкость Р1 (реактор), который заполнен катализатором (стружка из никеля — 25% и алюминия — 75%), где под воздействием температуры (+500ºС и выше) образуется синтетический газ.
3. Из емкости Р1 синтетический газ подают в холодильник, где охлаждают до +30…+40ºС.
4. Синтетический газ под давлением подают в герметическую емкость Р2 с катализатором (стружка меди — 80% и цинка -20%), где образуются пары синтетического бензина. При этом температура в емкости Р2 не должна быть выше 270ºС.
5. Из емкости Р2 пары синтетического горючего подают в холодильную камеру, где он, охлаждаясь, конденсируется.
6. Конденсат синтетического бензина и газ, не растворившийся в воде, из холодильной камеры поступают в конденсатор, откуда сливают синтетический продукт, а газ отправляют на повторную переработку.

Изготовление бензина из автошин

Произвести бензин в домашних условиях из автошин можно при условии наличия необходимого оборудования, состоящего из трех металлических бочек с плотно закрывающимися крышками, дистиллятора, источника тепла (применяют печь) и сырья, из которого можно получить топливо.

Данная технология схожа с пиролизом, продукты распада разогретого сырья из одной бочки попадают в другую, наполненную водой, где под действием воды охлаждаются и попадают в другую емкость в виде конденсата. Благодаря замкнутой системе сосудов, попутный продукт, получаемый в результате пиролиза, имеется в виду метан, используется при термической обработке сырья. Для превращения конденсата в топливо применяют дистиллятор, наподобие самогонного аппарата.

Учитывая то, в каких условиях проходит процесс извлечения бензина, дым, гарь, запахи, можно с уверенностью сказать, что такой процесс не приемлем в условиях квартиры или среди густонаселенного места.

См. также

• Альтернативное автомобильное топливо
• Синтетический природный газ
• Экономика метанола — гипотетическая энергетическая экономика будущего, при которой ископаемое топливо будет заменено метанолом.
• Сухая перегонка
• GTL (англ. Gas-to-liquids — газ в жидкости) — процесс преобразования природного газа в высококачественные, не содержащие серу моторные топлива и другие (более тяжёлые) углеводородные продукты.
• Гидролизное производство
• Биотопливо
• Глобальная энергия
• Солнечная печь — представляет собой простейшее устройство для использования солнечного света для приготовления пищи без использования топлива или электроэнергии

Топ-5 фабричных водородных генераторов

Первой фирмой, изготовившей и запатентовавшей технологию изготовления котла на водородном топливе, была итальянская компания Giacomini. Она специализируется на аппаратах, в основу которых положены экологические способы получения энергии: геотермальных насосах, солнечных панелях и других.

H2ydroGEM — каталитическая камера сгорания, в каждом рожке которой находится вещество, ускоряющее реакцию сгорания водорода. Благодаря этому процесс происходит при сравнительно низкой температуре

В настоящее время подобные модели изготовляются американскими, китайскими, европейскими компаниями, однако их ассортимент не слишком широк по сравнению с котлами, функционирующих на других видов топлива.

Лучшие фабричные модели водородных систем

Среди наиболее популярных моделей отметим:

1. МегаТанк100 – генератор, работающий на электричестве от сети. Имеет надежную многоуровневую систему защиты от перегрева и замыкания, что гарантирует безопасную и продуктивную работу. Стоимость модели зависит от ее комплектации.
2. STAR-2000 – дорогостоящий агрегат (>200000 рублей) обладает отличными техническими характеристиками. Несмотря на то, что этот генератор потребляет минимум энергии, он способен отапливать помещение площадью 251-300 квадратных метров.
3. Kingkar – работающий от сети прибор, имеющий отличные рабочие свойства. Стоимость модели достаточно высока – около 100 тысяч рублей, однако она возмещается экономичным потреблением энергии.
4. H2-2 – итальянская техника класса «экстра» по высокой цене (примерно 250 000 рублей). позволяющая нагревать воздух в обширных пространствах (от 300 м3 и выше) с минимальным расходом электричества.
5. Free Energy – качественные устройства по демократичной стоимости в пределах 15-35 тысяч рублей (цена зависит от мощности и других характеристик). Снабжены блоком управления, автоматизирующим многие процессы, многоуровневым датчиком регулирования напряжения и давления.

Существуют также и другие модели в разных ценовых категориях.

Существует ли вечное полено

В реальности это не бревно, а обычный металлический бак (труба), заваренный с обеих сторон. Сверху по всей длине в нем сделаны отверстия, предназначенные для выхода пара. В самой трубе тоже есть отверстие, которое можно закрывать при помощи вентиля после того, как весь объем будет заполнен водой.

Можно использовать холодную, но с горячей нагрев будет быстрее. Как работает устройство:

1. Бак кладут на самый низ печки. Слева, справа и сверху обкладывают его обычными поленьями. Печку растапливают.
2. При разогреве до большой температуры из трубы начинает выходить водяной пар.
3. Он поступает на горящие угли, смешиваясь при этом с воздухом. Удельная теплоемкость такой смеси в 2 раза больше, чем у обычного воздуха. Водяной пар имеет теплоемкость 2,14 кДж/кг·К, а воздух – 1 кДж/кг·К.

Результаты такого эксперимента по заявлениям тех, кто его проводил:

• Из дыма уходит черная сажа. Это объясняется реакцией частичек углерода с кислородом.
• Пламя становится более насыщенным, с длинными языками.
• Дрова горят дольше: 1 час 40 мин. в сравнении с 1 часом 10 мин. при горении без вечного полена. Время увеличивается на 40%.

Получение нефтепродуктов вообще и топлива в частности

Так, например, при нагреве всего до 30-ти – 40-ка градусов из неё начинают испаряться самые легкие углеводородные соединения (фракции). Дальнейшее повышение температуры приводит к выкипанию более тяжелых фракций.

Выделяемые при разных температурах дистилляты делятся следующим образом:

• значение температуры кипения от 28-ми до 180 градусов Цельсия – бензиновая топливная фракция;
• от 110-ти до 230-ти градусов – лигроиновые фракции;
• 120 – 315°С – керосины;
• 230 – 330°С – газойль;
• 280 – 380°С – дизтоплива;
• 320 – 500°С – масляные нефтяные фракции.

Дистилляты, из которых потом путем дальнейшей переработки изготавливают различные виды топлива, выделяются в атмосферных ректификационных установках (колоннах). После такой перегонки жидким нефтяным остатком является   мазут, который  в дальнейшем также можно разделять на отдельные фракции или использоваться как сырье для  крекинговых установок.

Применяют мазут и в качестве котельного топлива (топочные виды мазутов). Многие нефтяные смеси отличаются низкой степенью термической стойкости, поэтому, чтобы предотвратить  их полное разложение, дальнейшую перегонку мазутов проводят в условиях вакуума. Это позволяет значительно снизить температуру кипения.  Испарение мазутов с целью получения из них отдельных компонентов проводится в вакуумных установках трубчатого типа, а для разделения на фракции применяют вакуумные ректификационные колонны.

В верхней части таких колонн конденсируется дизельная нефтяная фракция, из которой затем получают дизтопливо. Чуть ниже выделяются масляные фракции, из которых затем изготавливают товарные масла. В вакуумных колонная также образуется тяжелый остаток, который называется гудрон. Он скапливается в нижней части устройства и идет на приготовление различных нефтяных битумов.

Как работает жидкотопливный котел

Работа котлов на дизельном топливе схожа с работой газового котла. Ведущую роль выполняет горелка с вентилятором. Она распыляет топливо. В камере сгорания, топливо смешивается с кислородом (воздухом) и загорается. От горения топливной смеси греется теплообменник с теплоносителем.

В двухконтурном котле, присутствует второй контур, по которому движется вода из водопровода, создавая систему горячего водоснабжения.

Говоря о схожести в работе газового и дизельного котлов, стоит вспомнить, что большинство жидкотопливных котлов, достаточно быстро можно переделать под работу на газу (и наоборот). Сменяется только горелка котла и всё.

Например, котел De DietrichGT123 работающий на жидком топливе или газе. При покупке работает, с наддувной жидкотопливной горелкой, которую можно заменить, на газовую горелку для работы на газу. На схеме аналогичный двухконтурный котел Китурами.

Нетрадиционная нефть

Природные битумы — это составная часть горючих ископаемых. Битумы содержат значительно больше водорода чем уголь и поэтому производство жидкого топлива из битума может быть гораздо проще и может стоить существенно меньше чем производство жидкого топлива методом Фишера — Тропша. Горючий сланец — это полезное ископаемое из группы твёрдых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы (близкой по составу к нефти). Битуминозные пески Ориноко (нефтеносные пески Ориноко) являются депозитами нетрадиционной нефти в виде горючих сланцев в районе реки Ориноко в Венесуэле, которая течет к венесуэльско-бразильской границе и впадает в Атлантический океан. Битуминозные пески Ориноко считаются одним из двух крупнейших месторождений нетрадиционной нефти (второе, Битуминозные пески Атабаски, расположено в Канаде).

Почему же водой до сих пор не топят

Межмолекулярные связи воды возникают и разрываются гораздо легче, чем внутримолекулярные. Поэтому именно их и решили использовать в процессах теплообмена. Химиками экспериментально было установлено, что энергия межмолекулярных связей воды находится в пределах от 0,26 до 0,5 эВ (электронвольт).

Проблема заключается в том, что для получения топлива из воды ее необходимо разложить на составляющие. Простыми словами, ее нужно разложить на кислород и водород, затем сжечь водород и вновь получить воду. Расщепление достигается путем пропускания через жидкость электрического тока.

При кипении вода не разрывается на отдельные молекулы, а только испаряется. Нагревание от обычного горения не вызывает в жидкости никаких других реакций. Причем и на этот процесс требуется много энергии, которую можно было бы применить с пользой. К примеру:

• сжигание 1 кг сухих дров с долей влажности не более 20% дает около 3,9 кВт;
• если уровень влажности древесины повышается до 50%, то с 1 кг выделяется уже всего 2,2 кВт.

Разложение воды для получения реального горения требует значительных затрат энергии. Ее нужно намного больше, нежели выделится при использовании восстановленных элементов вновь в качестве горючего. Можно привести примерное соотношение:

• 100% энергии – на расщепление;
• 75% энергии – при сжигании восстановленных составляющих.

Именно тот факт, что при обратной реакции выделенных водорода и кислорода выделяется меньше энергии, и выступает причиной, почему вода как топливо для автомобилей и не только до сих пор не используется. Экономически такой метод оказался невыгоден. Более реально сделать топливо из мусора. Оно может быть жидким, газообразным и твердым.

Существует ли «водный» автомобиль

В 2008 году в Японии «водное» авто было представлено компанией Genepax на выставке в Осаке. В качестве топлива можно было использовать стакан воды из-под крана или из реки и даже обычную газировку.

Устройство расщепляло жидкость на молекулы водорода и кислорода, которые начинали гореть и давать автомобилю энергию для езды. На сегодня известно, что компания Genepax уже через год разорилась и закрылась.

Какой запас топлива нужен на сезон

Один их важнейших вопросов, который нужно решить, сколько топлива вам понадобиться на сезон. Давайте считать.

Упрощенно считается, что:

• 1 литр дизтоплива позволяет отапливать площадь до 100 метров течение часа.
• Расход котла считается, как мощность используемой горелки умноженной на 0,1.
• И как всегда, 1 кВт котла обогреют 10 кв. метров дома.

Сделаем примерный расчет, от слова пример.

Возникает логичный вопрос: Почему, по сравнению с расчетом по паспорту (выше) этот расчет выше дал совсем другие результаты и где правильный расчет?

Отвечаю: Ошибка в 72 литрах в сутки. Не один дизельный котел не будет работать 24 часа в сутки.  

Как я сказал, у дизельных котлов очень серьезная автоматика. Котел 2/3суток, будет отключен, а не включен. Поэтому в расчете должно присутствовать не 24 часа работы, а 8 часов. То есть топлива на сезон нужно не 10449 литров, а 3483 литра.

Кроме этого, современные котлы имеют технологические хитрости, которые также позволяют снизить расход топлива, например, многоступенчатые горелки, горелки с турбо циркуляцией.

Еще один момент. Расчет, приведенный в начале статьи, основан на паспортных данных котлов, которые составлялись с учетом качества топлива страны производителя. Также, расход котла указанный в паспорте слегка занижен, так как подразумевает идеальное утепление дома, температуру на улице минус 10-15˚C и дается на уже прогретый дом (режим поддержания тепла).

Поэтому, правильный расчет расхода топлива на отопительный сезон будет где-то посередине между 1957,5 литров по паспорту и 3483 лира по расчету. Помним, что считал я дом в 300 метров.        

Типы и режимы работы горелок для жидкого топлива

Некоторые производители продают отопительные котлы на жидком топливе без горелок. И вот почему. Выбор горелок для жидкого топлива достаточно большой и много различий по типам и режимам работы.

Типы горелок

Различают следующие типы горелок по топливу:

• Моно топливные горелки. Они работают только на одном виде жидкого топлива, чаще на солярке. Для перехода на масла, придется менять форсунки горелки.
• Би топливные горелки. Они работают на нескольких, чаще двух, видах топлива. Встречаются комбинации, дизель-газ, дизель-дрова, дизель-дрова-уголь и т.п.

Типы горелок по режиму работы

На это тоже обращаем внимание:

Горелка одноступенчатая. Довольно примитивная, из-за этого надежная горелка. Регулировка производится простым включением/выключением горелки. Отличаются максимальной отдачей мощности и максимальным расходом топлива.

Горелка многоступенчатая. Настроена такая горелка, на работу по сложным алгоритмам плавного включения/ выключения, через промежуточные значения мощностей.  Стоят такие горелки дорого, но отлично экономят солярку. Обычно такие горелки стоят на мощных котлах от 40 кВт. 

Выводы по расходу (расчет №1)

По приведенным данным расхода топлива можно оценить стоимость отопления за сезон.

• Берём отопительный сезон 6 месяцев, или 180 суток.
• Для дома 300 метров требуется котел 30 кВт (1 кВт на 10 метров).
• Выбираем котел по списку выше на 34,9 кВт, который расходует в среднем 12 литров дизельного топлива в сутки. (10,0-14,5 л).
• Максимальный расход топлива за 180 дня будет 180×14,5=2610 литров.
• Мы понимаем, что топить на максимуме весь сезон никто не будет. Считаем, что 90 дней отопительного сезона котел работает на 100%, а 90 дней на 50%.
• Получаем: 90×14,5+90×14,5/2=1305+652,5=1957,5 литров.
• Дизельное топливо 1957,5 литров стоит (розница по 38 рублей) 74385 рублей (1240 руб. в месяц).

В статье «Упрощенный расчет системы отопления» я показывал расчет по мощности котла отопления. Ниже будет другой расчет, который покажет другие результаты.