CC BY
10Pic. 3. Location of active rippers installed under the perforated sloping shelves
All perforated sloping shelves are connected to the inner wall of the shaft 1, mounted beneath the active rippers 9, the blades of which are included in longitudinal grooves 6. Width perforated grilles perforated grilles longitudinal grooves 6 is less than the smallest size of the material being dried. At each end of the active shaft sprocket 10 mounted ripper interconnected chain 11 and driven in rotation by drive 12. Sections 2, 3, 4 are connected to the outside lead-in 13 and outlet 14 manifolds drying agent. The mine is equipped with a hopper 15 for supplying the wet material and the discharge device 16.
How convective dryer seed works:
Drying material, acting through the hopper 15, stirring blades active rippers 9 and moves down the sloping shelf perforated section 2. The thickness of the layer of transported material to be dried is determined by the height of the active rippers 9 of perforated inclined shelf, and its speed is regulated speed drive 12. In this grate 6 from below through a perforated
sloping shelves with a dried material passes the drying agent supplied through the supply manifold 13, which implements drying process: heating the material, the drying process, the process of falling rate of drying. The spent drying agent coming out of the section through the outlet manifold 14.
The dried material from the upper section 2 through a window 7 falls out on the upper part of the downstream perforated inclined shelf section 3 and enters the last perforated inclined ledge that is formed without windows for unloading material and the output shaft of the discharging device 13. In the sections 3 and 4 process drying of the material is similar to the drying process in section 2.
References
1. Patent na izobretenie RF 2377488 S1, MPK F 26B 17/12, 2009/
НЕУГЛЕВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА - ПУТЬ К УСТОЙЧИВОМУ РАЗВИТИЮ
ОБЩЕСТВА
Леонов Валерий Евгеньевич
Доктор технических наук, профессор, Действительный член Международной Академии «ЭкоЭнергетика» Херсонская государственная морская академия, Украина
NON-HYDROCARBON ENERGY - A PATH TO SUSTAINABLE DEVELOP-MENT OF SOCIETY
Leonov V.Ye., Doctor of Technical Science,, Professor, Member of International Academy EcoEnergy, Kherson State Maritime Academy, Ukraine
АННОТАЦИЯ
В статье приводятся концептуальные проблемы перевода техногенных систем с углеводородного на неуглеводородное сырье. Приведена гипотетическая поэтапная стратегия перехода на неуглеводородное сырье. Создана модель получения неуглеводородного сырья, используемого в качестве энергоносителя и продуктов неорганического и органического синтеза.. Особое внимание при этом уделено решению проблем защиты окружающей среды.
ABSTRACT
The paper presents conceptual problems with the transfer of technological systems in the non-hydrocarbon hydrocarbon feedstock. Shows a hypothetical gradual transition strategy to non-hydrocarbon raw materials. The model of non-hydrocarbon producing raw materials used in food as an energy source and inorganic and organic synthesis . Particular attention is paid to the solution of environmental problems.
Ключевые слова: устойчивость общества, углеводородное, неуглеводо-родное сырье, ресурсосбережение, защита окружающей среды, техногенные системы.
Keywords: stability of society, hydrocarbon, non-hydrocarbon raw materials, resource conservation, environmental protection, technological systems.
Постановка проблемы. На Генеральной Ассамблее Организации Объ-единенных Наций (29.1Х. 2015г.) в выступлениях глав государств ведущих стран Планеты был выдвинут тезис о безальтернативном переходе на неуглеводородное сырье для обеспечения растущих потребностей техногенных систем.
Критерии устойчивого развития современного общества сформулированы в работе[1,с.46-52]. Основными критериями развитого устойчивого общества являются:
• реализация ресурсосберегающих, безотходных технологий;
• использование энергетического потенциала, получаемого на основе возобновляемых и вечных естественных природных ресурсов.
Естественно эта реальная насущность перехода на неу-
глеводородное сырье не может быть воплощена в жизнь и практику эксплуатации техногенных систем немедленно, сиюминутно.
Анализ последних исследований и публикаций. Для реализации этого перехода с углеводородного сырья (УС) на неуглеводородное сырье (НУС) потребуются десятилетия на разработку инновационных проектов.
Необходимо отметить, что эпоха углеводородного сырья невозобновимого характера еще в 70—ых годах XX столетия прошла свой «пик», максимум и идет неуклонно на завершение этой эпохи [1, с.71-84].
В таблице 1 приведены разведанные запасы нефти, природного газа и время их коммерческой реализации [2, с.3].
Таблица 1
Мировые запасы нефти и природного газа
Крупнейшие запасы нефти Крупнейшие запасы газа
Страна Разведанные запасы, тыс. млн. баррелей Период добычи, лет Страна Разведанные запасы, трлн. м3 Период добычи, лет
1 Сауд. Аравия 264,5 72 1 Россия 44,8 76
2 Венесуэла 211 >100 2 Иран 29,6 >100
3 Иран 137,0 88 3 Катар 25,3 >100
4 Ирак 115,0 >100 4 Туркмения 8,0 >100
5 Кувейт 101,5 >100 5 Сауд. Аравия 8,0 96
6 ОАЭ 97,8 94 6 США 7,7 13
7 Россия 77,4 21 7 ОАЭ 6,0 >100
8 Ливия 46,4 77 8 Венесуэла 5,5 >100
9 Казахстан 39,8 62 9 Нигерия 5,3 >100
10 Нигерия 37,2 42 10 Алжир 4,5 56
Весь мир 1383,2 46 Весь мир 187,1 59
Из приведенных данных следует, что мировые запасы нефти обеспечат техногенные системы Планеты еще в течение 46 лет, а запасы природного га-за—в течение 59 лет [2,с 3-5]. Эти ресурсы меньше продолжительности жизни одного поколения. А что делать далее с учетом демографического роста населения Планеты???
Для перехода на неуглеводородное сырье необходимо подготовить научно—исследовательскую, опытно—промышленную и промышленную базы, а на это требуется целенаправленное финансирование, время, воля и желание правительств, населения Планеты.
Цель статьи. Исходя из реального положения дел с запасами УС, времени их исчерпания, можно предложить три стадии перехода с УС на НУС :
1) оставшееся время действия и эксплуатации УС для обеспечения техногенных систем;
2) переходной период, когда доля НУС в общем энергетическом ба-лансе будет составлять 50% и более, вплоть до полного замещения УС—на 100% НУС;
3) установившийся период реализации неуглеводородного сырья для функционирования техногенных систем.
Изложение основного материала. Эпоха углеводородного сырья характеризуется существенным «сдвигом» цивилизации в сторону неустойчивости [1, с.34-36]. Эта неустойчивость характеризуется существенным влиянием «парникового» эффекта, разрушением озонового «слоя» Планеты и экосистем, интенсивным исчерпыванием не-возобновимых и возобновимых источников энергии.
В качестве рекомендаций можно предложить следующие основные направления деятельности в рамках первой стадии—УС :
1) «законсервировать» дальнейшую разведку, разработку и добычу углеводородного сырья, оставить оставшееся УС будущим поколениям в качестве резерва;
2) перевести техногенные системы на ресурсосберегающие, экологиче-ски безопасные технологии;
3) снизить влияние «парникового» эффекта.
Исключить эмиссию компонентов «парниковых» га-
зов—диоксида угле-рода, углеводородов, минеральной пыли при использовании углеводородного сырья невозможно. На основании выполненных расчетных исследований можно констатировать, что эмиссия диоксида углерода является следствием переработки углеводородного
сырья. Эмиссия диоксида углерода при переработке УС сия диоксида углерода при добыче УС, его транспортиров-рассчитывалась, как общая : ке, переработке и сжигании, г СО2—экв./кг усл. топл., так
— еДоб
1
- етр'
где е""« , етр\
СО2
, епер
епер. I есж
СО2 СО2
(1)
, - соответственно, эмис-
и в результате только сжигания -тов приве-дены на рисунке 1.
2. Результаты расче-
о е-
о 2500
g 1875
8 1250 и1
OJ
С
и 625 к Е
0 л
1 0
О
® - е ~ COZ - общая эмиссия
- е
сж
С02 -ЭМИССИЯ
при сжигании
Уголь Мазут Природный Водород
газ
сж
Рисунок 1 — Эмиссия диоксида углерода
Из рисунка 1 следует, что эмиссия диоксида углерода , как общая, так и только в результате сжигания снижается в ряду «уголь — мазут — природный газ — водород». В качестве окислителя при сжигании УС использовался воздух.
В случае сжигания водорода в потоке кислорода эмиссия диоксида углерода при сжигании равна нулю, а общая эмиссия диоксида углерода равна 833 г СО2—экв./кг усл. топл.(рис.1).
Ресурсосберегающие технологии позволяют, с одной стороны, снизить удельный расход УС на условную тонну целевой продукции, а с другой—снизить выброс материальных и энергетических отходов техногенных сис-тем.
Ниже приведены технические решения, которые позволят снизить эмис-сию диоксида углерода и, соответственно, снизить действие «парникового» эффекта:
1) закачка сжиженного диоксида углерода на дно мирового океана (диоксид углерода при давлении 7,5 МПа переходит из газообразного в жидкое состояние);
2) химическая переработка диоксида углерода методом каталитиче-ского гидрирования в метанол [3, с.75-80; 4, с.92-100; 5, с.5-10] и на основе метанола—производство пластических масс, карбамидо-формальдегидных смол, карбоновых кислот, удобрений, фармацевтической продукции, высокооктанового моторного топлива, водорода, этилена, белкововитаминного концентрата, ингибитора гидратообразования при добыче углеводородных газов.
Под руководством автора настоящей статьи проводятся научно—исследовательские, опытные и опытно-промышленные работы по разработке и использованию неуглеводородного сырья для обеспечения функционирования техногенных систем [6-15].
Бассейн Черного моря является мощным источником нетрадиционных энергоресурсов-сероводород и донные кристаллогидраты. Донные кристаллогидраты представляют собой твёрдофазный сплав льда и растворенных (адсорбированных) углеводородов С1-С5+. Техническая проблема в использовании кристаллогидратов состоит в их добычи, транспортировки на поверхность морской среды [9, с. 3-5], а регазификация и переработка кристаллогидратов в химические соединения и моторное топливо не представляет промышленных осложнений и может быть реализована в существующих нефтехимических комплексах.
Сероводород, содержащийся в бассейне Черного моря, представляет огромную потенциальную опасность для стран Причерноморья .
Научно-технические проблемы широкого использования сероводорода для производства моторных топлив и химических соединений включают сле-дующие стадии: =глубоководная добыча сероводорода; =эффективная переработка сероводорода в моторное топливо и химические соединения.
Нами разработано оригинальное техническое решение по глубоководной морской добыче сероводорода (=10 000 м), решение защищено патентом Украины [10, с.3-7].
Техническим решением [10, с. 3-7] предусмотрена стационарная морская платформа, на которой осуществляется сбор, хранение и подготовка добытого сероводорода к последующей комплексной переработке. Последняя осуществляется также на морской платформе.
В патентах [11, с.3-5; 12 , с. 3-7] предложены способы переработки сероводорода, серосодержащих соединений в топливо для СЭУ Способ [11, с.5] отличается высокими
-1(9-
технико- экономическими показателями, эмиссия вредных токсичных компонентов с отработанными газами в атмосферу полностью отсутствует.
При комплексной добыче и переработки сероводорода Черного моря решаются три основные проблемы:
1. снижается потенциальная опасность «прорыва» через толщу мор-ской воды токсичного, взрыво-пажаро-опасного сероводорода;
2. снижается зависимость стран от импорта углеводородных энерго-носителей;
3. резко снижается социально-экономический и экологический ущерб окружающей среде стран Причерноморья.
Комплексная переработка сероводорода представлена ниже (рис.2).
Рациональные пути перерабогки сероводорода, добытого из глубин Чериого моря:
Выработка теплоты, электронергии, серной кислоты:
SOnr+HnO™+t1,34Ü2 N -+Q
S^J—:---—:—>
Теплота ^дС^+С^)-'■ электроэнергия 01=16755 нка л/к гНгЗ 02= 7500 ккал/кгН^ I...24255 ккал/кг Н-,6 (6,74 МВт-час) 2, Химическая переработка.
- экологически чистое топливо
HjSO/
JBH
2.1 Получение hbr-
hh.
H;S+[KJ -
т.е.
Н-Л +[K2]S
II -I " г
ipj.c,
-[K2HN2'+S0-:] t_
2.2 Производство анииака:
N-/+3H/ —IM-- HH3'
i; piT:C|
NH,
хд<
2.3 Произведешь минеральных удобрений- сульфат амшнШя {CA). 2NH/+H,SOd — (NH^.SCX, — 1=>
2.4 Производство газовой комовой серы'. 2H,S+SO, -Ж*. 3S+2H-0
► 3 газовая, комовая 2.5 Производство гидросульфидов (ГС): Н-5т2МеОН -- Ме:,3+2Н-0
ГСН*
U
Рисунок 2 - Рациональные пути переработки сероводорода, добытого из глубин Черного моря.
Очевидны экономические преимущества использования сероводорода Черного моря в сравнении с традиционными углеводородными энергоносителями - расчётная стоимость 1000 м3 сероводорода составляет 30 долл. США в сравнении с 300 долл. США за 1000 м3 природного газа, т.е. стоимость сероводорода в 10 раз ниже стоимости природного газа и, соответственно, значительно ниже стоимость топлива и химических соединений, полученных из сероводорода.
В качестве альтернативных неуглеводородных ресурсов могут быть рассмотрены вечные энергоносители первого и второго рода, а именно—прямая солнечная, ветросиловая [6, с.92-95], гидро=, геотермальная , морская
приливо—отливная энергия, атомная. Анализ эффективности этих источников энергии—отдельная тема.
Основная база для неуглеводородной энергетики на наш взгляд должна опираться на неисчерпываемые ресурсы для их получения с большой кратностью запаса и воспроизводством. По нашему мнению , неисчерпаемая , воспроизводимая база может быть сосредоточена на двух веществах, полученных в результате глубокого окисления органических соединений:
• вода;
• диоксид углерода.
Заманчивым представляется получение водорода из воды.
-ШУ
В настоящее время водород из воды может быть получен по двум схемам:
1) электрохимическим—разложением воды;
2) каталитическим—«железо-паровым» способом, где в качестве катализатора применяются соединения железа и никеля с переменной валентностью.
Необходимо отметить, что эти процессы неэкономич-
ны, неэффективны и не могут претендовать на промышленную реализацию.
В порядке обсуждения, возможной дискуссии предлагается инновационная технология получения водорода из воды, которая лишена недостатков предыдущих двух процессов и может рассматриваться , как коммерческая (рис.З).
2Н2Оп ;
[К]™ « А
тн
I
ТН —*■
2 Н2Ож
кластер
-+- О21
ТВ
u— [К] + 2Н:Г
Эь Э2, Ээ - затрачиваемая энергия; ЭЕ - получаемая энергия; ТН - теплоноситель; К - катализатор; ТС - техногенные системы; Г:П; Ж: ТВ -соответственно, газообразная,парообразная, жидкая, твёрдая фазы. Рисунок 3 - Получение водорода из воды.
Процесс может быть рекомендован к промышленной реализации, если энергия переработки, сжигания водорода будет намного превышать энер-гию, используемую для разложения воды на водород и кислород Эв >> ХЭ1+2+3. Вода, полученная в результате переработки, сжигания водорода, как неуглеводородный ресурс, возобновима. Сырьевые ресурсы диоксида углерода достаточно разнообразны и обладают большой кратностью запаса:
1) атмосферный воздух;
2) морская , океаническая среда , минералы;
3) природные карбонаты;
4) биосфера.
Метанол получается методом каталитического гидрирования диоксида углерода по реакции [5, с.7-9]:
СО2 + 3 Н2 - СН3 ОН + Н2О (2)
Метанол можно использовать для нефтехимического синтеза, а вода, полученная в качестве побочного продукта реакции, будет использоваться для получения водорода по приведенной схеме (рис.3).
Таким образом, на стадии неуглеводородной энергетики планируется:
1) базовое сырье неуглеводородного происхождения -вода и диоксид углерода;
2) водород, полученный из воды, используется в качестве энергоносителя и для производства метанола (реакция 2).
Создание крупнотоннажных производств водорода
и метанола, базирующихся на неуглеводородном сырье, требует значительных капитальных вложений, связаны с техническими рисками, просчетами. Поэтому до практической реализации производств, основанных на использовании неуглеводородного сырья, должны быть проведены серьезные технико—экономические расчеты и обоснования их создания, оценка воздействия этих производств на окружающую среду и биосферу. Необходимо отметить, что при разложении воды одновременно с получением водорода выделяется эквимолярное количество кислорода, что позволит использовать его в качестве окислителя. Замена воздуха на кислород в качестве окислителя позволит снизить токсичность отработанных газов техногенных систем - эмиссия оксидов азота будет исключена.
Выводы и предложения
1. Исчерпывание ресурсов невозобновимого углеводородного сырья и отрицательное влияние последствий его переработки на окружающую среду привели к необходимости поиска неуглеводородных источников.
2. Обоснованы этапы перехода техногенных систем на неуглеводородное сырье.
3. Даны технические предложения по альтернативному неуглеводород-ному сырью для обеспечения техногенных систем в направлении производства энергии, теплоты, моторного топлива, продуктов органического, неорганического синтеза.
Список литературы:
1. Леонов В.Е., Ходаковский В.Ф., Куликова Л.Б. Основы экологии и охрана окружающей среды. Монография./ Под редакцией д.т.н., профессора В.Е. Леонова/ Херсон: ВЦ ХДМ1. 2010,--352с.: рос. мовою.
2. BP Statistical Review of World Energy. Ежегодник. Ukrainian Media Service. 2014.
3. Караваев М.М., Мастеров А.П., Леонов В.Е. . Промышленный синтез метанола . М.: Химия,--1974,--144 с.
4. Караваев М.М., Леонов В.Е., Попов И.Г., Шепелев Е.Т./ Под ред. Проф. М.М. Караваева. М.: Химия. 1984. - 240 с.
5. Леонов В.Е. Автореферат дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук . «Исследование влияния двуокиси углерода на процесс синтеза ме-танола на цинк—хромовом катализаторе». Харьков: Харьковский Политехнический Институт им. В,И. Ленина. 1970,--16 с. -6. Леонов В.Е. Перспективы использования ветросиловой энергии в Украине. Материалы VIII Межд. Конф. «Стратегия качества в промышленности и образовании».. Болгария, Варна: Технический Университет. 2012, том II,--с. 92-95 .
7. Леонов В.Е. Энергетическая стабильность стран Причерноморья. Ма-териалы VI Межд. Конф. «Стратегия качества в промышленности и образовании». Болгария, Варна: Технический Университет. 2010, том II.—с. 308— 311.
8. Леонов В.Е. Альтернативные топлива для судовых энергетических устано-вок. Збiрка наукових праць Мiж-народно! науково—практично! конференцп MINTT-2012. Херсон:ВЦ ХДМ1,.2013, с. 196—200.
9. Леонов В.6., Гацан О.О., Гацан В.О. Патент Украши на корисну модель №57831 в'д 10.03.2011 «Споаб видобутку вуглеводневих ra3iB з твердих газогвдратав в доних ввдкла-дах морiв та океашв . Бюл. №5, -2011.
10.Леонов В.6., Гацан О.О., Гацан В.О. Патент Украши на винах!д № 92422 ввд 25.Х.2010. «Плавучий комплекс для глибоководного видобутку арко- водню i3 морсько!' води i споаб запуску плавучого комплексу». Бюл. №3.-2010.
11. Леонов В.6. Патент Украши на корисну модель №66509 ввд 10.01.2012. «Споаб переробки арководню на паливо для суднових енергетичних установок». Бюл. №1.2012.12.
12. Леонов В.6. Патент Украхни на корисну модель №100295 ввд 27.07.2015. « Споаб захисту повггряного ба-сейну ввд арчистих сполук». Бюл. №14.—2015.
13. Леонов В.Е., Чепок М.А., Дробитко Р.А.—Пути повышения энергети-ческой эффективности и экологической безопасности морских грузоперевозок. Материалы XI Международной конференции «Стратегия качества в промышленности и образовании». Болгария, Варна: Технический Университет. 2015 . том II,-- с. 87—93.
14.Леонов В.Е., Соляков О.В., Химич П.Г., Ходаковский В.Ф. Обеспечение экологической безопасности судоходства. Монография./Под редакцией профессора В.Е. Леонова. Херсон: ВЦ ХДМА . 2014—188 с.
15. Леонов В.6., Гацан О.О., Гацан В.О. Патент Украши № 49642 « Споаб отримання гвдросульфвду натрiя з сумь ши газiв, що метить арководень» ввд 11.05. 2010. Бюл. 39,--2010.
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ
СИЛОВОГО ТРАСФОРМАТОРА
Луковенко А.С.
аспирант Красноярского института железнодорожного транспорта филиала Иркутского государственного университета путей сообщения
Христинин Р.М. доктор технических наук, Красноярского института железнодорожного транспорта филиала Иркутского государственного университета путей сообщения
АННОТАЦИЯ
Рассмотрены режимы нагрева силового трансформатора с увеличением тяговой нагрузки. Проведен ИК-контроль с применением тепловизора Testo 875-1. Замерено токопотребление при прохождении пассажирского состава массой 3000 тонн и построена гистограмма нагрева.
ABSTRACT
The heating of the power transformer traction with increasing load. Conducted IR control with the use of the thermal imager Testo 875-1. Measured current consumption with the passage of passenger trains weighing 3,000 tons, and built the histogram of heating. Ключевые слова: ИК-контроль, силовой трансформатор, нагрев, токопотребление. Keywords: infrared control power transformer, heating, current consumption.
Силовые трансформаторы (СТ) предназначены для преобразования электроэнергии переменного тока с одного напряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12—15 % ниже, а расход активных материалов и стоимость на 20 — 25 % меньше, чем в группе трех одно-
фазных трансформаторов такой же суммарной мощности [1,2].
В согласно [3] устройствах охлаждения, возможно установление ненормального нагрева трансформатора, что неблагоприятно влияет на надежность СТ и может быть вызвано его внутренними повреждениями, а именно:
