Парк дизельных локомотивов сегодня огромен: только в ОАО «РЖД» в настоящее время эксплуатируется 10218 магистральных тепловозов и 6106 маневровых тепловозов, не считая локомотивов с дизельной установкой, используемых в других компаниях.
Не секрет, что тепловозы при выполнении своих прямых функций значительно загрязняет атмосферу горячими газами. Повышение количества тепловозов ухудшает и без того плохое качество воздуха, особенно на логистических маршрутах и в мегаполисах. Наиболее интенсивное загрязнение происходит на оживленных железнодорожных маршрутах, на железнодорожных вокзалах и на товарных станциях городов, то есть там, где двигатели вынуждены работать на переходных и холостых режимах. А также в пунктах технического обслуживания и диагностики локомотивов.
О вредном воздействии дизельных установок написано множество статей. Авторы также освещали эту тему в своих статьях «Проблемы загрязнения атмосферы продуктами сгорания» (2008. № 14 (106), с. 54-55) и «Улучшат ли экологию новые автомобили?» (2010 № 8 (148), с. 52-53), опубликованных в газете «Энергетика и промышленность России». Однако большинство статей по экологической тематике констатируют только факт загрязнения природной среды. Ценностью той или иной публикации является не только освещение проблемы, но и конкретное предложение по решению этой проблемы.
Предлагаемое техническое решение
Известно, что основным загрязнителем природной среды при работе тепловозов являются горячие выхлопные газы из их дизельных установок. Вредность выхлопных газов дизелей определяется качеством применяемого топлива и его подготовки к использованию; уровнем организации сгорания топлива в цилиндрах двигателя; типом, мощностью, временем и режимом работы двигателя; техническим состоянием двигателя; качеством эксплуатации и т. д. Таким образом, на уровень вредности выхлопных дизельных газов можно влиять за счет изменения указанных факторов.
Авторы предлагают снижать вредность выхлопных газов дизелей тепловозов улучшением подготовки исходного топлива к сжиганию на основе включения в цикл подготовки топлива технологического цикла его обработки, то есть дополнить процесс подготовки топлива к использованию процессом обработки этого топлива. Говоря проще, снижать тепловое и газовое загрязнение атмосферы при работе дизеля за счет струйно-кавитационной обработки исходного топлива.
Практическая реализация решения
Для повышения уровня организации процесса сгорания топлива в цилиндрах дизелей, авторы рассчитали систему-приставку в штатную топливную систему двигателя маневрового тепловоза ТЭМ-2 (рис.1) со струйным аппаратом, который производит струйно-кавитационную обработку исходного дизельного топлива.
Посмотрите также
Система-приставка устанавливается между топливоподкачивающим насосом (ТПН) и топливным насосом высокого давления (ТНВД) параллельно штатному топливному трубопроводу (рис.2), и включает струйный аппарат, входной, выходной и всасывающий трубопроводы с запорными органами.
Топливо из расходного бака дизеля тепловоза забирается штатным топливоподкачивающим насосом (ТПН) и подается в струйный аппарат (СА). При высокоскоростном истечении топлива из сопла, в рабочей камере аппарата имеют место кавитационные явления, которые подвергают топливо струйно-кавитационной обработке на молекулярном уровне. После струйного аппарата обработанное топливо через фильтры поступает в топливный насос высокого давления (ТНВД), где вторично обрабатывается, после чего подаётся к форсункам и далее в камеры сгорания дизеля тепловоза. Обработанное струйно-кавитационным способом топливо более полно сгорает, что приводит к его экономии и отсутствию дыма. Кроме того, струйный аппарат позволяет готовить водно-топливную эмульсию (ВТЭ) с влажностью до 5%, например, на основе штатного топлива и водяного отстоя в топливном баке.
Сжигание ВТЭ уменьшает расход штатного дизельного топлива, значит, улучшает экологическую чистоту тепловоза в целом.
Кроме того, использование струйного аппарата позволяет:
- Сохранять качественно-количественные характеристики (вязкость, плотность, текучесть, теплотворную способность, однородную структуру и химический состав) дизельного топлива в процессе его хранения в топливном баке, что особенно важно при длительном бездействии тепловоза;
- Улучшать качественно-количественные характеристики (усреднять состав и структуру молекул) дизельного топлива перед его подачей на сжигание;
- Готовить водно-топливную эмульсию с влажностью до 5,0% на основе топлива и водяного отстоя в топливном баке дизеля тепловоза;
- Утилизировать в условиях тепловоза нефтесодержащие воды, топливные и масляные отходы;
- Исключить образование нагара на стенках цилиндров камер сгорания дизеля при сжигании в дизеле водотопливной эмульсии;
- Снизить расход топлива до 5-7%;
- Снизить тепловое и газовое загрязнение атмосферы при работе тепловоза.
Посмотрите также
Таким образом, кратчайший путь к повышению экологической чистоты дизельного железнодорожного транспорта является совершенствование топливных систем их силовых установок на основе внедрения и использования новых процессов технологического цикла топливоподготовки.
