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[铁路] 现存蒸汽机车的环保改造思路——LNG、CNG

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CDer:000154848
发表于 2020-12-12 18:57 | 显示全部楼层 |阅读模式

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基于解决雾霾、PM2.5超标问题,很多地方逐步关停小型燃煤锅炉,规模级别的大型电厂进行相关环保技改和严格监控。很多地方一刀切砍蒸汽机车。有些工矿企业不得不提前退役蒸汽机车采购GKD。有些具有一定旅游开发价值的线路和蒸汽机车也就前景黯淡。
目前有蒸汽机车改造的,为了所谓碳排放,把蒸汽机车改为二氧化碳驱动,说白了就是液态二氧化碳膨胀做功,问题是工业级液态二氧化碳本身是亏本买卖(冷链和食品用高纯液态CO2除外),除非搞到碳交易指标,所以供应源头和价格都很难保证。另外,碳排放指标问题,最终还是释放到大气中。而且改造难度大、输出效率低。
最简单的蒸汽机车燃料改造就是借鉴煤改气模式,采用LNG燃料。
1. 锅炉改造:就是加套天然气燃料燃烧器;
2. 燃料系统:煤水车改为LNG储罐和水罐双罐。或者煤水车干脆彻底改为水车,机后一位拉台集装箱车底,背个集装箱型LNG罐,配上空温式气化器,水浴加热器或者换热器组,配套很小的燃料气配气模块。
如此改造绝对符合环保要求和清洁燃料推广的要求。
当然如果是LNG燃料系统,那么机车需要是长期运行的,否则,LNG燃料罐一般情况下连续三天不运行消耗,自然的漏冷会导致LNG蒸发,使得燃料罐压力升高,升高到一定值顶跳安全阀导致安全泄压。当然有些耐压等级高的燃料罐可能能维持一周时间不运行的情况。
那么有些线路蒸汽机车可能一周甚至更长时间才运行,怎么办。那很简单,把集装箱车底上的LNG集装箱罐换成CNG集装箱瓶装,配套CNG的减压供气系统即可。
当然旅游线路,整改通时,把蒸汽机车好好翻新一下,光鲜亮丽高颜值有好的卖相。而且以后的这种蒸汽机车,大车可就轻松、体面多了!只是出了靠锅炉证,还得靠个燃气证。
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CDer:000464337
发表于 2020-12-12 19:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 sword_aeolus 于 2020-12-12 19:56 编辑

近期可以考虑LNG,不过从长远来看也许氢燃料更好,同时也给国内氢燃料研究团队找一个应用场景——既然化学电池已经给了汽车,不如把氢燃料给火车,给国内电气化火车准备一个备份,避免出现大规模雨雪冰冻的时候没车可用。

火车线路固定,又有场站,可以集中建设加氢站,对于氢燃料应用更方便、安全。
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 楼主| 发表于 2020-12-12 19:59 超大游击队员 | 显示全部楼层
sword_aeolus 发表于 2020-12-12 19:55
近期可以考虑LNG,不过从长远来看也许氢燃料更好,同时也给国内氢燃料研究团队找一个应用场景——既然化学 ...

俺搞过涉氢项目,比甲烷危险多了。
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CDer:000350654
发表于 2020-12-13 00:34 | 显示全部楼层
锅炉很难伺候的,烧气的话上燃气轮机最方便
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发表于 2020-12-13 07:36 超大游击队员 | 显示全部楼层
支持楼主创新
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 楼主| 发表于 2020-12-13 08:35 | 显示全部楼层

RE: 现存蒸汽机车的环保改造思路——LNG、CNG

yzsz266 发表于 2020-12-13 00:34
锅炉很难伺候的,烧气的话上燃气轮机最方便

烧气就容易伺候多了!认识一个煤改气的客户,负责某地燃气和供暖业务,自从强制改气以后,上PLC控制,锅炉工轻松多了,编制也减编了(比较厚道,减编人员调岗到其它业务去了),不再是灰头土脸了。
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 楼主| 发表于 2020-12-13 15:19 | 显示全部楼层

RE: 现存蒸汽机车的环保改造思路——LNG、CNG

yzsz266 发表于 2020-12-13 00:34
锅炉很难伺候的,烧气的话上燃气轮机最方便

燃气轮机就不用考虑了,彻底颠覆了,谁也不干!
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 楼主| 发表于 2020-12-13 15:21 | 显示全部楼层
再变态点:
1. 借鉴苏联某型蒸汽机车的做法,搞蒸汽冷凝回收。水节约了,水处理的污水排放问题大幅度缓解。顾及没人干这事。
2. 上烟气余热回收利用系统,用烟气余热来预热配风用的空气,能把锅炉热效率从80%提高到90%。
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发表于 2020-12-13 18:41 超大游击队员 | 显示全部楼层
本帖最后由 浮岛 于 2020-12-13 18:48 编辑

火车适合烧甲醇,便宜。想环保就烧氢气,把煤水车改成氢气罐车,直接烧对氢气纯度品质要求很低,成本比燃料电池的氢气低很多!
    氢的问题是能量密度太低了!氢气内燃机动力汽车的继航里程不足200公里,火车对重量不敏感,可使用大重量大体积的气罐。
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 楼主| 发表于 2020-12-13 19:00 超大游击队员 | 显示全部楼层
浮岛 发表于 2020-12-13 18:41
火车适合烧甲醇,便宜。想环保就烧氢气,把煤水车改成氢气罐车,直接烧对氢气纯度品质要求很低,成本比燃料 ...


理论上纯甲醇也可以,但是真没见过纯甲醇燃料汽车,不知何故。只知道甲醇对长期作业接触人员的健康很不友好。
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发表于 2020-12-13 21:46 超大游击队员 | 显示全部楼层
酒后胡言 发表于 2020-12-13 19:00
理论上纯甲醇也可以,但是真没见过纯甲醇燃料汽车,不知何故。只知道甲醇对长期作业接触人员的健康很不 ...

吉利公司一直生产纯甲醇轿车和重卡,技术上没问题。甲醇毒性弱,而且以现在的加注技术不需要操作人员接触液体燃料,安全有保障,民间玩航模的很多都用甲醇内燃机。
     缺点是低温启动性能差,一般甲醇车都是先用汽油启动,几分钟后发动机温度上来自动切换甲醇。
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CDer:001197052
发表于 2020-12-14 10:03 | 显示全部楼层
不如用地沟油提炼的燃油+生物酒精、甲醇等混合燃料
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 楼主| 发表于 2020-12-14 10:49 超大游击队员 | 显示全部楼层
地沟油再生生物质柴油也行,得配燃油燃烧器。
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发表于 2020-12-14 21:28 | 显示全部楼层

RE: 现存蒸汽机车的环保改造思路——LNG、CNG

sword_aeolus 发表于 2020-12-12 19:55
近期可以考虑LNG,不过从长远来看也许氢燃料更好,同时也给国内氢燃料研究团队找一个应用场景——既然化学 ...

氢燃料不怕炸?
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发表于 2020-12-14 21:38 | 显示全部楼层

RE: 现存蒸汽机车的环保改造思路——LNG、CNG

本帖最后由 kang999 于 2020-12-14 21:40 编辑
酒后胡言 发表于 2020-12-13 19:00
理论上纯甲醇也可以,但是真没见过纯甲醇燃料汽车,不知何故。只知道甲醇对长期作业接触人员的健康很不 ...


甲醇对储蓄罐,管道,燃烧器等全系统的密封件有特殊需求,必须定期更换,否则密封件腐蚀非常明显,很快造成甲醇泄露。
泄露的甲醇直接对人有害,而且腐蚀其他部件。
甲醇对铅、镍、铜镍合金、铸铁和高硅铸铁除外,铜(或铜合金)、锌(包括镀锌钢)和铝等金属有腐蚀。
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 楼主| 发表于 2020-12-14 22:12 超大游击队员 | 显示全部楼层
kang999 发表于 2020-12-14 21:38
甲醇对储蓄罐,管道,燃烧器等全系统的密封件有特殊需求,必须定期更换,否则密封件腐蚀非常明显,很快 ...

原来如此,对甲醇一直敬而远之,所以除了有毒之外了解不多。
看来LNG和CNG还是好办一些。生物质柴油也不错。
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发表于 2020-12-14 22:56 | 显示全部楼层

RE: 现存蒸汽机车的环保改造思路——LNG、CNG

酒后胡言 发表于 2020-12-14 22:12
原来如此,对甲醇一直敬而远之,所以除了有毒之外了解不多。
看来LNG和CNG还是好办一些。生物质柴油也不 ...

甲醇做燃料,那些卖甲醇的厂家不愿意承担客户密封件和甲醇燃料箱的消耗成本,而甲醇不能与汽油并存,如果烧甲醇,只能烧甲醇。
甲醇车不能像CNG双燃料那样随时切换,烧气烧油都可以。
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 楼主| 发表于 2020-12-15 09:24 超大游击队员 | 显示全部楼层
kang999 发表于 2020-12-14 22:56
甲醇做燃料,那些卖甲醇的厂家不愿意承担客户密封件和甲醇燃料箱的消耗成本,而甲醇不能与汽油并存,如果 ...

那现在的甲醇汽油呢?会不会存在对密封件和设备、管路材质的负面影响?
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发表于 2020-12-15 09:40 | 显示全部楼层

RE: 现存蒸汽机车的环保改造思路——LNG、CNG

酒后胡言 发表于 2020-12-15 09:24
那现在的甲醇汽油呢?会不会存在对密封件和设备、管路材质的负面影响?


你打错字了吧?是想说“乙醇汽油”吧?
本地全面使用添加酒精的汽油(乙醇汽油),如果一定要说缺点,主要在于这种汽油不适合长期在油箱储存。
不过话说回来,加了油就要尽快用,国内一般油品不如一些优质炼油厂,加氢炼油比较多,油品质量不一。

乙醇汽油没有甲醇那类的密封件问题,与一般汽油没有多大区别。
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 楼主| 发表于 2020-12-15 09:41 超大游击队员 | 显示全部楼层
kang999 发表于 2020-12-15 09:40
你打错字了吧?是想说“乙醇汽油”吧?
本地全面使用添加酒精的汽油(乙醇汽油),如果一定要说缺点,主 ...

的确是有甲醇汽油的。
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发表于 2020-12-15 09:43 | 显示全部楼层

RE: 现存蒸汽机车的环保改造思路——LNG、CNG

本帖最后由 kang999 于 2020-12-15 09:45 编辑
酒后胡言 发表于 2020-12-15 09:41
的确是有甲醇汽油的。


那我就不知道了。没有听说用甲醇混合汽油的燃料车。
只知道纯烧甲醇的出租车。
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 楼主| 发表于 2020-12-15 09:44 超大游击队员 | 显示全部楼层
kang999 发表于 2020-12-15 09:40
你打错字了吧?是想说“乙醇汽油”吧?
本地全面使用添加酒精的汽油(乙醇汽油),如果一定要说缺点,主 ...

的确是有甲醇汽油的。一般在西北和北方煤化工行业规模比较大的地区采用,乙醇汽油一般在其它地区推广(如河南,有大规模陈粮工业生产乙醇线,如南方有木薯生产乙醇线)。
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 楼主| 发表于 2020-12-15 09:47 超大游击队员 | 显示全部楼层
本帖最后由 酒后胡言 于 2020-12-15 09:49 编辑
kang999 发表于 2020-12-15 09:43
那我就不知道了。没有听说用甲醇混合汽油的燃料车。
只知道纯烧甲醇的出租车。


度娘一下,信息不少。包括负面消息,负面消息只要集中在含水超标,导致冬季启动困难,熄火等毛病。当然这问题乙醇汽油同样存在。只是目前尚未获悉因甲醇组分导致车辆材料超标腐蚀导致故障甚至事故的。
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发表于 2020-12-15 09:49 | 显示全部楼层

RE: 现存蒸汽机车的环保改造思路——LNG、CNG

酒后胡言 发表于 2020-12-15 09:44
的确是有甲醇汽油的。一般在西北和北方煤化工行业规模比较大的地区采用,乙醇汽油一般在其它地区推广(如 ...

想来甲醇混合汽油的燃料车,应该与纯烧甲醇的车,区别不大。
密封件都需要同样的改换。
不过或许好处是可以烧纯汽油,推测,不确定。
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 楼主| 发表于 2020-12-15 17:11 超大游击队员 | 显示全部楼层
酒后胡言 发表于 2020-12-14 10:49
地沟油再生生物质柴油也行,得配燃油燃烧器。

地沟油处理后的再生生物质柴油现在最大的问题是缺乏政策的实际支持,很多都是试生产完成验收后无以为继停调了,所以供应渠道原因,很难应用,但是和普通柴油燃烧器可以通用。
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CDer:001127321
发表于 2020-12-15 18:41 | 显示全部楼层
蒸汽机车不用大板锹往炉膛里扔煤是没有灵魂的。。
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 楼主| 发表于 2020-12-15 18:43 超大游击队员 | 显示全部楼层
饮马额尔齐斯 发表于 2020-12-15 18:41
蒸汽机车不用大板锹往炉膛里扔煤是没有灵魂的。。

那样的肯能性就是随燃煤小锅炉被一刀切砍掉。
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 楼主| 发表于 2020-12-15 18:44 超大游击队员 | 显示全部楼层
饮马额尔齐斯 发表于 2020-12-15 18:41
蒸汽机车不用大板锹往炉膛里扔煤是没有灵魂的。。


另外,霉锅主流干线蒸汽机车(烧煤的)都用了螺旋给煤机了吧?还有就是烧重油的了。
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CDer:001197052
发表于 2020-12-16 22:45 | 显示全部楼层
这样看来,还是地沟油处理后的再生生物质柴油+生物合成酒精的混合燃油,直接做蒸汽机车的动力最合适
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发表于 2020-12-23 16:44 超大游击队员 | 显示全部楼层
你这方法在蒸汽机淘汰之前就有了,将煤水车改为煤气发生器,让蒸汽机烧煤气。
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 楼主| 发表于 2020-12-23 17:00 超大游击队员 | 显示全部楼层
声波 发表于 2020-12-23 16:44
你这方法在蒸汽机淘汰之前就有了,将煤水车改为煤气发生器,让蒸汽机烧煤气。

这个不行!因为没有任何环境的改善,系统反而更加复杂,热效率更低。
类似如地面IGCC发电,煤气化以后经过一堆复杂的工艺进行净化和回收副产物,净化合格的煤气送燃蒸联合动力系统发电。这才能保证环保达标。
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 楼主| 发表于 2020-12-23 17:01 超大游击队员 | 显示全部楼层
smzjhsm 发表于 2020-12-16 22:45
这样看来,还是地沟油处理后的再生生物质柴油+生物合成酒精的混合燃油,直接做蒸汽机车的动力最合适

貌似见过汽油添加的,没见过柴油添加的。
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CDer:001197052
发表于 2020-12-23 17:43 | 显示全部楼层

RE: 现存蒸汽机车的环保改造思路——LNG、CNG

酒后胡言 发表于 2020-12-23 17:01
貌似见过汽油添加的,没见过柴油添加的。

蒸汽机车,直接燃烧,比起内燃机等,在燃料处理上,肯定更简单
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CDer:000042706
发表于 2020-12-24 10:03 超大游击队员 | 显示全部楼层
蒸汽机车,热效率个位数,洗洗睡吧
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CDer:000330052
发表于 2020-12-29 12:40 超大游击队员 | 显示全部楼层
用小型机车伪装煤水车提供动力、蒸汽机只管鸣笛和冒烟,是否可以?
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CDer:001197751
发表于 2021-01-05 22:11 | 显示全部楼层
燃气轮机连海军这种超级大户都无法普及
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 楼主| 发表于 2021-01-05 22:13 超大游击队员 | 显示全部楼层
德国鱼雷99 发表于 2021-01-05 22:11
燃气轮机连海军这种超级大户都无法普及

没说燃气轮机哈 只是蒸汽机车的燃料用LNG或CNG替代煤块。
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CDer:000365819
发表于 2021-01-06 12:00 | 显示全部楼层

RE: 现存蒸汽机车的环保改造思路——LNG、CNG

可以给商品住宅小区烧气供暖用, 不知道冬天在中部地区这台车烧的蒸气可供多少户多层或高层居民采暖用,冬天装满的煤和水不知道是水先烧光还是煤先烧光

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 楼主| 发表于 2021-01-06 12:03 | 显示全部楼层

RE: 现存蒸汽机车的环保改造思路——LNG、CNG

夜泊港湾 发表于 2021-01-06 12:00
可以给商品住宅小区烧气供暖用, 不知道冬天在中部地区这台车烧的蒸气可供多少户多层或高层居民采暖用,冬 ...

这个思路,很不错!用锅炉系统正常的静态展示车就近给展示单位的临近建筑物供暖。
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CDer:000170382
发表于 2021-01-06 12:25 超大游击队员 | 显示全部楼层
淘汰蒸汽机车空气污染只是一个很次要的原因,主要是因为它的热效率太低,我记得上学的时候学过,蒸汽机车的热效率只有百分之三到四。远远不如内燃机车的百分之三四十和电力机车的百分之六十以上。而且它的工作条件也要比内燃机车和电力机车,所以,个人感觉,彻底淘汰吧,饶了它老人家吧
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