Топливный мотиватор
Беседа с инженерами Центра исследований компаундов химического факультета ТГУ Дмитрием Колесниковым и Евгением Климачевым
«Топливный мотиватор» — установка для повышения эффективности дизельных генераторов. Разработана Томским Государственным Университетом. «Топливный мотиватор» получает водородсодержащую газовую смесь из воды и подает ее во впускной тракт двигателя. Это способствует полному сгоранию топлива, то есть повышает эффективность работы дизельного генератора. Расход топлива снижается на 10%.
Труднодоступные территории
В России более двадцати изолированных труднодоступных территорий. Все они требуют энергетического снабжения и завоза топлива. Топливо преодолевает невероятно сложный путь и растет в цене кратно, пока едет. Государство компенсирует разницу многомиллиардными субсидиями. Мы поможем государству снизить эти субсидии.
Как это выглядит
Кислород и водород, не разделяя их физически, в специально рассчитанных количествах, без давления подаются во всасывающий коллектор двигателя. Изменяется состав воздушно-топливной смеси в цилиндре двигателя, более эффективно сгорает дизельное топливо: все, что раньше вылетало в атмосферу, теперь сгорает. Влияние на экологию значительно снижается. Цифры, которые иллюстрируют снижение угарного газа, подтверждены пятью университетами, участвовавшими в испытаниях.
О безопасности
Накопления опасных смесей не происходит. Машина генерирует электролитический продукт ровно по требованию. Мы понимаем, какие объемы топлива участвуют в процессе, и настраиваем оборудование таким образом, что подача этого газа осуществляется сразу в воздушную магистраль. Кроме того, предусмотрены клапаны-антихлопы. Никаких даже потенциально опасных процессов с двигателем не происходит.
Готовая продуктовая линейка будет оборудована всеми системами, дублирующими безопасность. Это один из важнейших критериев.
Отличие от стандартных решений
Когда подмешивают газ, замещая топливо в значительных количествах, происходят опасные изменения в режиме работы. Некоторые газодизельные системы не позволяют замещать топливо газом при нагрузках свыше 80%. Машина уходит в режим детонации, и автоматика все блокирует.
В нашем случае испытания проводились при 95% нагрузке в том числе. Режим детонации не зафиксирован. Температура на максимальном режиме нагрузки на 95% изменилась меньше 1%: 415 градусов без нашего устройства и 418 градусов с нашим устройством. Это очень важно
Кому предназначено
Владельцам больших парков, дизель-генераторных установок, любых других стационарных двигателей различного назначения. Ключевое слово — стационарные двигатели. Для тех, у кого большое потребление дизельного топлива и проблемы с доставкой его на удаленные площадки, это решение более чем актуально, потому что бюджет и экономия топлива исчисляются миллиардами.
Важно, что с устройством будет легко работать потребителям, владельцам ДГУ, так как агрегат не лишает их гарантии от производителей двигателей. В сутки потребитель сможет снизить расходы топлива на целых 300–400 литров и более. Средний режим нагрузки ДГУ потребляет порядка 3 кубических метров дизеля. Даже 10% снижение расходов — это значительные объемы и финансово значимые показатели.
О мегаваттных установках
Анализ рынка показывает, что больше 80% дизель-генераторных установок на рынке — мегаваттного класса. Когда мы закончим натурные испытания, планируем произвести 10 аппаратов мегаваттной мощности.
Система управления будет присоединяться по протоколу. Мы решаем систему унификации контакта, потому что линейка мегаваттных дизель-генераторных устройств очень широка. При проектировании мегаваттных устройств нужен модуль, который бы переводил с любого языка на язык, понятный нашему контроллеру.
Сроки окупаемости
Срок окупаемости для систем, которые позволяют экономить топливо, условно 2–3 года. Мы можем показать очень хорошие эффекты именно на государственном уровне, не говоря уже о частных добывающих компаниях.
Топливный мотиватор и МАРС
Мотиватор как раз модульный и мобильный. Если вдруг по какой-то причине механизм, к которому подключен наш мотиватор, вышел из строя или встал на плановые противоаварийные ремонты, мотиватор можно переставить на другой механизм, которое будет в эксплуатации это время.
Адаптивность: влияние на аппаратуру двигателя — минимальная. Мотиватор не влияет на чувствительную топливную аппаратуру, которая очень точно работает. Если мотиватор по какой-то причине отключился то, через 17 секунд агрегат будет работать с теми характеристиками, которые производитель заложил в это устройство на заводе. Это системность и рациональность.
Резонансно-волновой смеситель
Беседа с кандидатом технических наук Максимом Тюриным
Резонансно-волновой смеситель (РВС) эффективно смешивает материалы разной вязкости и агрегатного состояния. За секунды справляется с задачей, которая с традиционным миксером может оказаться невыполнимой или отнять часы. Частицы материала ускоряются до 100 g, в результате чего получается идеально однородный материал. Такой смеситель экономит не только время, но и деньги: расходы на смешивание снижаются на 60%. Установка разработана в новосибирском Академгородке кандидатом технических наук Максимом Тюриным.
О проблеме
Операции смешивания, диспергирования, покрытия считаются одними из самых технологически затратных в промышленном цикле. Заказчики сталкиваются с проблемами как на этапе разработки новых технологий и новых материалов, так и на этапе промышленного производства. Это наличие застойных зон, длительное время смешивания, необходимость формировать серьезную инфраструктуру для мойки смесителей, очистные сооружения, увеличивать площадь застройки.
О ее решении
Наша разработка — первая в России установка резонансного волнового воздействия для однородного равномерного смешивания материалов, которые либо не поддаются смешиванию традиционными методами, либо этот процесс занимает часы.
Установка смешивает все вплоть до высоковязких сред, позволяет диспергировать наночастицы в долях процентов, формировать покрытие для металлургии. Она выполняет функцию измельчителя, разбивает агломераты и равномерно распределяет наночастицы в большом объеме достаточно сложных энергетических либо полимерных матриц.
Установка не содержит лопастей или каких-то вращающихся механизмов внутри емкости для смешивания. Операции мойки и очистки установки исключаются полностью. Мы приводим установку в действие на низкой частоте 60 Гц с небольшой амплитудой до 14 мм, но с ускорением 100G. Оно позволяет бережно смешивать — активное вещество остается в своей правильной структуре. Добавки, которые формируются, распределяются равномерно и образуют однородную структуру.
Трехмерное смешивание, которое происходит внутри емкости, одинаково для объема 1, 10, 100 литров. Если время смешивания и технологическая карта и претерпевают какие-то изменения, то они минимальны и больше связаны с логистическими цепочками.
Разработаны 16 типов гидрофобных покрытий. В зависимости от того, какие компоненты конечный заказчик применяет, мы делаем покрытие емкости соответствующим образом.
Про окупаемость
Инновационная технология начинает себя окупать еще до внедрения, потому что CAPEX на создание современного химического производства будет на 30% ниже, чем при использовании иных технологий. Операционные расходы также снижаются за счет сокращения энергозатрат и реагентов, которые заставляют работать активное вещество.
Для кого предназначено
Мы работаем с высокоэнергетическими материалами, спецхимией, технодинамикой, порошками и катодными материалами для литий-ионных батарей. С производителями присадок для нефтегазохимии, там, где надо диспергировать высоковязкие наноструктуры и смазки для изменения их полезных свойств.
Установка предназначена для технологических процессов, где операция смешивания занимает много времени и требует много ресурсов. ЦА — вузы, научно-исследовательские центры, занимающиеся материаловедением, усовершенствованием технологий, созданием новых материалов. Это может быть производство клеев, эпоксидных смол, материалов для электронной промышленности. Можно применять в горнорудной отрасли и металлургии для активации излечения редкоземельных материалов.
О производительности и масштабировании
Установка с емкостью для смешивания до одного литра — это производительность 500 кг в сутки. Емкость 10 л — это 5 тонн в сутки, 150 тонн в месяц. Это уже среднетоннажная химия. Масштабировать можно горизонтально и вертикально: поставив 2–3 установки или увеличив размеры дежи.
Аксессуары индивидуальны, набор опций определяется тем, для чего предназначена установка: опытное производство, дискретное или интеграция в промышленное применение, в квазинепрерывный процесс. Все это мы можем реализовать.
Про МАРС
С точки зрения концепции МАРС автоматизированная установка с роботами-манипуляторами до 20 килограмм — это стандартное, простое, легкое техническое решение. Поставить 2–3 установки на 10 л в каких-то случаях будет более рационально, чем одну на 100 л.
Резонансный волновой смеситель вписывается в концепцию, потому что мобильная установка закрывает целый технологический передел. Мы дооснащаем установку станциями дозирования, делаем роботизацию, делаем потом либо линию передачи на следующий передел, либо упаковку.
Есть готовый мини-цех, который не обязательно может быть реализован в виде контейнерного исполнения. Он может приехать как готовый технологический узел, быть быстро развернут и внедрен в технологические цепочки промышленного предприятия. Это Индустрия 360, это гибкость и это адаптивность рациональной системы.
Про научные исследования
Лаборатория или исследовательский центр могут загружать на платформу различные составы. Скорость разработки будет возрастать — за счет того, что сам по себе резонансный волновой смеситель в 10–100 раз ускоряет процесс. Возможность установки на платформу нескольких образцов одновременно — это еще 4-5-кратное ускорение процесса разработки.
СПРАВКА
Группа РОСНАНО развивает проекты в области химии, новых материалов, экологии, транспорта и энергетики, объединяя исследования, инженерные разработки и внедрение технологий в промышленность.