ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБЛАСТИ СНИЖЕНИЯ ЗАГАЗОВАННОСТИ КРУПНЫХ ГОРОДОВ

Aachen
«Компания MiaNOx®»
2021

ИННОВАЦИОННЫЙ ПОДХОД К УЛУЧШЕНИЮ ТОПЛИВ

На 1 января 2018 года в России произведено автомобильных бензинов 38.8 млн. т., дизельного топлива 38,2 млн.т. На внутреннем рынке ежегодно реализуется примерно 60 млн. т. автомобильного бензина, 5500 тыс. т. дизельного топлива.
Количество автотранспорта, зарегистрированного на территории РФ, составляет:

• легковых автомобилей: более 45.5 млн. шт., из них старше 10 лет более 49.9%, при этом примерно 25% автомобилей отвечают нормам по токсичности отработанных газов Евро 4 и выше;
• грузовых автомобилей и автобусов: около 3.5 млн. шт. из них старше 10 лет более 75%, при этом не более 15% автомобилей отвечают нормам по токсичности Евро3 и выше.

Учитывая данные по потребляемым нефтепродуктам и автотранспорту, можно приблизительно подсчитать количество вредных веществ, ежегодно выбрасываемых в атмосферу:

Учитывая, что Технический регламент на автотранспортные средства не ограничивает время эксплуатации устаревших автомобилей с уровнем токсичности Евро-0, Евро-1 и Евро-2,3,4, а Технический регламент на топливо строго регламентирует ввод топлив уровня Евро-5 экологическая обстановка будет повсеместно ухудшаться. Многочисленные стендовые и эксплуатационные испытания старой техники на современном топливе, превосходящем ее по экологическим требованиям, показали, что применение более экологически чистых топлив на менее экологичном двигателе не приводит к снижению вредных веществ в отработавших газах. а зачастую даже увеличивают их. При этом сильно возрастает износ дизельных двигателей из-за низкого содержания серы в топливе, т.к. сернистые соединения выполняют так же функцию противоизносных присадок

С другой стороны, задержка по введению экологических стандартов на топливо и качество топлива в целом, сильно беспокоит производителей автомобилей, так как они привлекли кредиты для приведения к соответствию выпускаемой продукции новым экологическим стандартам. Ведь эксплуатация автомобиля соответствующего, например экологическому стандарту Евро-5, на топливе Евро-2 приведёт к быстрому выходу из строя дорогостоящей системы нейтрализации газов и другим поломкам, а также уменьшению ресурса двигателя.

Такая неблагоприятная ситуация с качеством топлива, не позволяет ведущим мировым автомобильным концернам экспортировать в России, грузовые и легковые автомобили с современными, экономичными двигателями, в том числе дизельными, широко распространенными в Европе из-за их экономичности по сравнению с бензиновыми.

Положительного результата можно достичь меньшими усилиями - не меняя состав топлива, а заставляя топливо сгорать с меньшими выбросами вредных веществ с отработавшими газами, что обеспечивает соблюдение всех норм «ЕВРО» по выбросам. Для этих целей применяют жидкие преобразователи оксидов азота «LNC» (Liquid – NOx – Converter), ускоряющие те или иные химические процессы, происходящие в камере сгорания двигателя.

На разных этапах развития техники внимание разработчиков обращалось к присадкам, позволяющим полностью или частично решить возникающие проблемы.

LNC предназначен для снижения вредных выбросов в атмосферу при работе двигателей норм ЕВРО 0-Евро 5. Следствием снижения энергии активации является возможность проведения процесса окисления горючего и обеспечения полноты его сгорания при более низких температурах. Понижение температуры в камере сгорания приводит к уменьшению максимального давления в ней и, следовательно, к снижению жесткости работы двигателя, а также к уменьшению выбросов вредных веществ с отработавшими газами, при этом общий КПД увеличивается.

Известно, чем выше температура воспламенения горючего, тем меньше скорость его горения, LNC увеличивает скорость горения таких топлив. При прочих равных условиях ускоряющее действие будет тем больше, чем медленнее протекает некатализируемый процесс горения. Следовательно, наибольшее действие LNC будет оказывать на горение высококипящих углеводородов топлива, т.е. процесс догорания топлив.

Рассматривается масштабное внедрение в крупных агломератах топлив, содержащих жидкие преобразователи оксидов азота «LNC», для резкого снижения загрязнения окружающей среды.

В Европе данные топлива используются повсеместно. LNC применяются в концентрации 0,005%, не изменяют физико-химические свойства базового топлива, но обеспечивают улучшение процесса его горения, переводя топливо в новый экологический класс по выбросам, соответствующий выполнению норм ЕВРО-5 и выше. Таким образом, требования норм Евро по содержанию вредных веществ в отработанных газах автотранспорта могут быть достигнуты с помощью добавок, пока не закончена дорогостоящая модернизация существующих НПЗ.

LNC по-разному действуют на сгорание бензинов и дизельных топлив, что объясняется разным составом топлив и состоянием горючей смеси в камере сгорания. При добавлении в топливо ускоряются процессы окисления, что приводит в дизельном двигателе к более полному сгоранию тяжелых остаточных фракций в основной фазе сгорания и снижению доли топлива, сгорающего в фазе догорания. Это приводит к уменьшению выбросов NOx до 80%.

Предполагается, что в бензиновом двигателе работа на топливе с LNC приводит к более углубленному пиролизу неиспарившейся части топлива, т.к. сгореть эта часть топлива не может из-за недостатка кислорода, вызванного тем, что бензиновый двигатель работает с коэффициентом избытка воздуха близким к единице.

LNC способствует уменьшению нагрузки на каталитические нейтрализаторы и сажевые фильтры, так как происходит более полное сгорание топлива и количество вредных веществ в отработавших газах существенно снижается в зависимости от марки автомобиля, его состояния и качества исходного топлива.

Какие эффекты могут быть достигнуты в случае массового применения топлив с LNC?

Экология

Учитывая средние показатели по снижению выбросов вредных веществ в атмосферу, в результате применения в составе топлив жидких преобразователей можно прогнозировать снижение вредных выбросов на следующее количество в год:

Ресурс техники

Для примера был взят автомобиль КАМАЗ 56132. Экономия при применении дизельного топлива с LNC за счет уменьшения износа основных узлов и агрегатов двигателя и увеличения их срока службы составляет 150 EURO в год. Если взять получившуюся в результате экономии сумму за основу и перемножить на количество грузовых автомобилей и автобусов, зарегистрированных на территории России, то мы получим ориентировочную годовую экономию 90 000 000 EURO. При этом очевидно, что стоимость ремонта и запасных частей на технику иностранного производства существенно выше. Так же увеличение межремонтного периода приводит к снижению вынужденных простоев во время ремонта и затрат труда на его проведение. Таким образом минимальная дополнительная экономия только от уменьшения затрат на ремонт грузовой техники и автобусов резко увеличится.

В последнее время в России произошёл достаточно ощутимый рост цен на топливо, который, по некоторым прогнозам, будет продолжаться, что несомненно вызывает обеспокоенность граждан. При этом качество топлива во многих регионах не улучшилось. На этом фоне заметны усилия крупных нефтяных компаний в улучшении этой ситуации. Многие компании выпускают топлива с улучшенными характеристиками под своими брендами, используя для этого присадки, при этом стоимость такого топлива ощутимо выше по сравнению с обычным топливом.

Массовое применение экологических топлив даст практически мгновенный экологический эффект, особенно в крупных городах. Например, если одновременно на АЗС начать продажу топлива с LNC, то уже через день (несколько дней) выброс вредных веществ от автотранспорта уменьшится минимум на 50%. Несомненно, такое резкое снижение вредных выбросов отмечают экологи. Увеличение стоимости топлива при этом составит всего около 0,3% от розничных цен на топливо.

В результате проведённых маркетинговых исследований, и анализа рынка топливных, можно утверждать, что у жидких преобразователей оксидов азота есть неоспоримые конкурентные преимущества,   такие   как   высокая   эффективность по   сравнению   с   самыми современными топливами, производимыми в Европе. Проводимые переговоры показывают, что большой интерес проявляется в таких странах как Вьетнам, Сирия, Китай, Афганистан, Пакистан, Индия, где наблюдается активная смена старого автопарка на современную технику, а используемое автомобильное топливо сравнительно низкого качества.

Мы предлагаем пойти по пути Китая, сначала обязать продавцов топлива в крупных городах через экологические комитеты добавлять в топливо LNC, а, параллельно, разработать изменения в Технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту», обязать продавцов топлива добавлять LNC в состав всех топлив предназначенных для внутреннего потребления, кроме реактивных.