Биотопливо для дизельных двигателей производства MAN Diesel

Биотопливо для дизельных
двигателей производства MAN Diesel
Name Surname
Title or function
Group Function / Business Unit
© MAN Diesel
<1>
Первые шаги в применении
биотоплива
 Рудольф Дизель запустил свой первый двигатель на ореховом
масле: 1893
 Успешное прохождение тестов современных двигателей на
работу на биотопливе: 1994
 Запуск первой электростанции на биотопливе: 2001
В двигателях можно использовать
следующие виды биотплива:
• Рапсовое масло
• Соевое масло
• Пальмовое масло
• Использованный жир (масло) для жарки
• Жиры органического происхождения
© MAN Diesel
<2>
Источники биотоплива
Ятрофа
Соевые бобы
Пальмовое
масло
Семена рапса
© MAN Diesel
<3>
Жидкие биотоплива
• Растительное масло (100%),
не этирифицированное
Другие варианты
• Биодизель (EN 14214) или сложный метиловый эфир жирной
кислоты (этирифицированное растительное масло) FAME
• Использованное растительное , животное масло или жир
© MAN Diesel
<4>
Нулевые (значительно
сниженные ) эмиссии CO2
• Животный жир
• Биодизель: FAME
CO2
CO2
 Выработка
электроэнергии
 Биотполиво/
Растительное масло
Electr.
Power
Biofuel / Vegetable Oil
Heat
 Выработка
тепловой энергии
© MAN Diesel
<5>
Сравнение вязкости различных
видов топлива
Среднеоборотные
двигатели
2,5
4
40
Высокооборотные
двигатели
1400
Вязкость при40 °C
Мазут
© MAN Diesel
<6>
Тепловыделение
°KW
© MAN Diesel
<7>
Из опыта эксплуатации
• Дизельные двигатели сконструированные для работы на мазуте могут
работать на биотопливе без серьезных конструктивных изменений
• Из за присутствия в топливе природного кислорода:
- Выбросов NОx немного больше
- Выбросы сажи значительно меньше при частичных нагрузках
• Из за отсутствия серы в топливе:
- Выбросы SOx отсутствуют
• Из за более низкой теплотворной способности биотоплива по
сравнению с мазутом мощность двигателя снижается на 5 % (для
37МДж/кг)
© MAN Diesel
<8>
Спецификация биодизельного топлива
для двигателей MAN Diesel
Плотность/15 °C
Температура воспламенения
Низшая теплотворная способность
Вязкость/ 50 °C
900 – 930 кг/м³
> 60 °C
> 35 МДж/кг
< 40 cСт
Центановый номер
> 40
Коксовый остаток
< 0,4 %
Содержание твердых частиц в шламе
Стабильность к окислению (110 °C)
Содержание фосфора
Иодное число
< 200 мг/м³
DIN EN ISO 3675, EN ISO 12185
DIN EN 22719
DIN 51900-3
DIN EN ISO 3104
FIA
DIN EN ISO 10370
DIN EN 12662
> 5 часов
ISO 6886
< 15 мг/м³
ASTM D3231
< 125 г/100 г
DIN EN 14111
Содержание Na + K
< 15 мг/м³
Содержание золы
Содержание воды
< 0,01 %
< 0,5 %
DIN EN ISO 6245
EN ISO 12537
< 4 mgKOH/g
DIN EN ISO 660
TAN (общее кислотное число)
Предельная температура
фильтруемости
< 10 °C ниже низшей
температуры топливной
системы
DIN 51797-3
EN 116
© MAN Diesel
<9>
Из опыта эксплуатации
Среднеоборотные двигатели
По сравнению с
высокооборотными двигателями,
работающими на биодизеле:
180
160
25,00
140
обнаружены
обнаружены
Viscosity [mm²/s]
 отложения в системе смазки не
120
20,00
Viscosity@40°C
100
TAN
15,00
BN
80
60
BN / TAN [mgKOH/g]
 отложения на форсунках не
 нет течи в уплотнениях
30,00
10,00
 негативного воздействия на срок
службы смазочного мала не
обнаружено
40
5,00
20
0
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
© MAN Diesel
9.000
0,00
10.000
< 10 >
Свободные жирные кислоты (СЖК)
 СЖК негативно воздействуют
на систему впрыска
 вызывают коррозию
 сокращают срок службы
топливных насосов
 Содержание СЖК
ограничивается 2 %
(≙ TAN Общее кислотное
число < 4 mgKOH/g)
© MAN Diesel
< 11 >
Цепь поставки биотоплива
TAN 13
TAN 4
примеси
Неочищенное топливо
Переработка
Когенерация
Высокое содержание
Снижение
содержания кислот
Выработка
свободных жирных кислот
Электричества и тепла
Кислотное число TAN 10-13
Металлические примеси
© MAN Diesel
< 12 >
Переработка сырого топлива:
гибкость в выборе
Для растительного и пальмового масла (высокая кислотность)
Неочищенное топливо
Удаление смол
Смолы
Снижение кислотности
Очищенное топливо
Жирные кислоты
© MAN Diesel
< 13 >
Дистилляционное снижение
кислотности
 Дистилляционное снижение кислотности – это паровая
дистилляция
Основная задача обработки топлива паром – это удаление
жирных кислот
© MAN Diesel
< 14 >
Референции
Компания MannEnergie / Германия
 Модель двигателя 9L 16/24
 Выходная эл. мощность: 760 кВт
 Топливо: Растительное масло,
использованное масло для
жарки
 Дата пуска в эксплуатацию:
Июнь 2001
 Наработка по состоянию на
конец 2006: более 20 000 часов
© MAN Diesel
< 15 >
Референции
MannEnergie / Германия
 Выхлопная труба с
 Очистка выхлопа
глушителем
 Цистерна хранения
мочевины
 Цистерна хранения
топлива
 Панель управления ДГУ
© MAN Diesel
< 16 >
Референции
Компания Fritzens, Австрия

Модель двигателя 6L21/31

Выходная мощность : 1,160 кВт

Топливо: использованное масло
для жарки

Дата пуска в эксплуатации:
Май 2004

Наработка 35 000 часов

Надежность: > 90 % (8000 часов в
год)
© MAN Diesel
< 17 >
Дистилляционная компания
Hans Wiessner
•Расположение: город Эппинген, рядом с городом
Хайльбронн, Германия
• Дистилляционное производство этанола
• Двигатели: 2 x 5L 27/38, Мощность 2x 1,44 МВтэл
•Запуск в эксплуатацию: конец 2006
• Наработка: 6.000 часов (на конец 2007)
• Топливо: различные растительные масла
(пальмовое масло, рапсовое масло)
© MAN Diesel
< 18 >
Компания van Roje
•Расположение: город Оберхоннфелд рядом
с Кобленцом (Германия)
• Производственное предприятие по распилу
лесоматериалов и производству деревянных
палет
•Модель двигателя: 12V 32/40,
•Выходная мощность: 5.5 МВТэл.
• Дата пуска в эксплуатацию: начало 2007
• Наработка 8000 часов (в 2008)
• Тип топлива: различные масла
растительного происхождения
(пальмовое масло, соевое масло)
© MAN Diesel
< 19 >
Компания van Roje
Двигатель12V 32/40
Конвейер осушки древесной щепы
© MAN Diesel
< 20 >
Компания Electrawinds
• Расположение: Мускрон, Бельгия,
рядом с городом Лилль
• Муниципальная электростанция
• Модель двигателя: 18V 48/60,
•Выходная мощность 17.5 МВтэл
• Дата пуска в эксплуатацию: начало
2007
• Наработка 10.000 часов (Май 2008)
• Тип топлива: различные
использованные масла (включая
животные жиры) и различные
растительные масла
• Имеется собственный завод по
подготовке топлива
© MAN Diesel
< 21 >
Электростанции на базе
четырехтактных двигателей
Бельгия
Расположение: Бельгия

1 x 18V48/60, 17.5 MWel
Mouscron

2 x 18V32/40, 16.6 MWel
Oostende I

1 x MARC 4 Паровая турбина, 18 MWel
Oostende

1 x 18V48/60, 17.5 MWel
Oostende II
Топливо: различные использованные масла
(включая животные жиры) и различные
растительные масла
© MAN Diesel
< 22 >
Электростанция на базе двухтактного
двигателя на биотопливе в Германии
Электростанция для компании PBB GmbH в г. Брейк,
Германия
Базовый двигатель MAN Diesel
&Turbo модели B&W 7L35MC-S
мощностью 4,5 МВт
© MAN Diesel
Референс- лист электростанций,
работающих на биотопливе
Страна
Заказчик
Мощность
Германия
Германия
Австрия
Италия
Австрия
Бельгия
Германия
Германия
Бельгия
Германия
Италия
Бельгия
Италия
Италия
Италия
MANN Energy
Италия
Италия
Бельгия
Petrocare Qlear
Qlear I, Lustenau
Qlear II, Diusa
Fritzens
SPE Harelbeke
STW Schwäbisch Hall
Hans Wiessner destillery
Electrawinds
van Roje
Cereal Docks
Electrawinds
IGI
Oxon
CONSORZIO LATTERIE VIRGILIO
NEW BOX
PBR- INTERGREEN
Electrawinds
0,8 МВт
0,8 МВт
1,4 МВт
1,4 МВт
1,1 МВт
85,0 МВт
5,0 MW
2,9 MW
17,5 MW
5,5 MW
5,2 MW
16,6 MW
8,3 MW
8,3 MW
4,6 MW
Модель
двигателя
9L 16/24
9L 16/24
7L 28/32
7L 28/32
6L 21/31
8x14V 52/55
12V PA
2x5L 27/38
18V 48/60
12V 32/40
2x9L 27/38
2x18V32/40
1x18V32/40
1x18V32/40
2x8L 27/38
2001
2001
2004
2004
2004
2005/2006
2006
2006
2007
2007
2008
2008
2008
2007
2008
2,3 MW
4,6 MW
17,5 MW
8L 27/38
2x8L 27/38
1x18V 48/60
2007
2007
2007
© MAN Diesel
Год
< 24 >
Масло из семян Ятрофы
•Растрение Ятрофа растет очень быстро даже
при слабом поливе и в плохих условиях
произрастания и может давать семена после
первого года после посадки
Период, в течение которого можно собирать
плоды от 35 до 50 лет и урожай может
составлять от 0.5 до 12 тонн семян с гектара в
зависимости от условий полива.
Сухие семена Ятрофы содержат более в своей
массе более 30% масла
Деревья могут давать более 1600 литров масла
с гектара.
Часто используется как живая изгородь для
защиты ферм от пасущегося скота.
Огромные плантации в Индии, Индонезии и
Бразилии. Большое количество масла будет на
рынке в период с конца 2008 -2009 годов
• Масло семян Ятрофы можно использовать в
двигателях производства MAN Diesel без
предварительной подготовки
© MAN Diesel
< 25 >
Будущие источники биотоплива
- экстракт из масла водорослей
Полностью автоматический биореактор на ферме по выращиванию водорослей –
100 тонн сухой биомассы в день . Капитальные вложения € 10,000,000
• Возможная себестоимость масла, полученного из водорослей - 30 ам. центов/ литр
•Содержание фосфора: ~ 13 мг/кг
< 15 мг/кг по спецификации MAN.
•Свободные жирные кислоты:
~ 1-1,5 %
< 2% по спецификации MAN.
© MAN Diesel
< 26 >
Будущие источники биотоплива
- экстракт из масла водорослей
Индия (Parry Agro Industries) – выращивание водорослей (Spirulina)  2,9 тонн/год
Общая площадь = 0,1 гектар
Глубина
емкости:
20 – 30 см
© MAN Diesel
Будущие источники биотоплива
- экстракт из масла водорослей
Открытый пруд:
Гавайи (Cyanotech) – выращивание водорослей (Spirulina) = 350
тонн/год
Area 10 ha / Volume 41.000m3
© MAN Diesel
Будущие источники биотоплива
- экстракт из масла водорослей
Германия – RWE / Niederaußem (140 тонн/год)
Фотобиоректор закрытого типа
Объем : 700 м³ / Площадь: 1 гектар
В сравнении с
прудом
открытого типа:
• Более высокая
производительность
• Меньший уровень
загрязнений
• Лучший контроль
© MAN Diesel
Сравнение характеристик
различных топлив
Подготовленное
растительное
масло
Био диз.
топливо
Автомобильное
диз. топливо
Морское диз.
топливо
EN 14214
EN 590
ISO 8217
DMB
Мазут
ISO 8217
RM ..
Плотность/15
°C
920 - 960 кг/м³
860 - 900 кг/м³
820 - 845
кг/м³
< 900 кг/м³
975 - 1010 кг/м³
Вязкость при
40 °C/ 50 °C
30 - 40 cСт
3.5 – 5 сСт
2 – 4.5 сСт
< 11 cСт
< 700 cСт/50 °C
Температура
вспышки
> 60 °C
> 120 °C
> 55 °C
> 60 °C
> 60 °C
Цетановый
номер.
40
51
51
35
20
Содержание
золы
< 0.01 %
< 0.01 %
< 0.01 %
< 0.01 %
< 0.2 %
Содержание
воды
< 500 мг/м³
< 500 мг/м³
< 200 мг/м³
< 300 мг/м³
< 5 000 мг/м³
Кислотное
часло. (TAN)
<4
< 0.5
-
-
-
Содержание
серы
< 10 мг/м³
< 10 мг/м³
< 350 мг/м³
< 20 000 мг/м³
< 50 000 мг/м³
Калорийность
37 МДж/кг
37.5 МДж/ кг
43 МДж/кг
42 МДж/кг
40 МДж/кг
© MAN Diesel
< 30 >