Институт принимал участие в разработке новых видов топлив, масел, смазок и присадок, предназначенных для судовых энергоустановок; разрабатывал требования к системам топливоподготовки, оборудование для таких систем на судах и нефтебазах, определяя перспективную политику в области нормирования расхода топлива морским флотом.
Основным ядром действующего морского флота являются дизельные энергетические установки, работающие на нефтяном топливе.
В связи с этим нефтяное топливо рассматривается в приоритетном ряду топлив как основное.
Создание и внедрение новых технологий применения топлив обеспечивает разработку судовых дизельных установок с современными параметрами рабочего процесса в цилиндрах дизелей
Зарубежные дизелестроительные фирмы продолжают совершенствовать параметры дизелей до значений:
среднее эффективное давление сгорания топлива Ре=2,5-8 мГП для среднеоборотных (СОД) и высокооборотных; 1,8-2,2 мГП для малооборотных дизелей (МОД),
максимальное давление сгорания топлива Рz=20 мГП
давление вспрыска топлива в цилиндр дизеля Рвспр=100-200 мГП
скорость движения поршня: 10 м/сек для СОД
8,5 м/сек для МОД
В связи с этим ужесточаются и требования к качеству нефтепродуктов.
Требования к перспективному нефтяному топливу сводятся к совершенствованию технологии получения топлив с минимальным содержанием в нем серы, компаундированию прямогонных и продуктов глубокой переработки нефти, применению присадок для улучшения эксплуатационных свойств топлива, снижения экологически опасных выбросов в атмосферу.
Технический регламент на топлива, утвержденный Правительством РФ в 2008 г., согласовывается с требованиями по экологической безопасности их применения, в частности, регламентируется снижение содержания серы в мазуте до 1,5% к 2013 году (против 3,5% в 2010 году). Каждый вид топлива подлежит обязательному подтверждению соответствия качеству.
Международный стандарт на судовые топлива ISO-8217-2010 года сократил номенклатуру топлив до 11 марок (против 16) и ввел ряд дополнительных показателей для оценки качества топлива (кислотное число, содержание сульфидов, стабильность).
Номенклатура топлив в целом удовлетворяет рынок потребителей судовых топлив.
- для малооборотных дизелей используется топливо с вязкостью 300-380 мм2/с;
- в среднеоборотных 120-180 мм2/с.
Номенклатура топлив, применяемых в дизельных энергетических установках морского флота, включает в себя:
- дизельное топливо дистиллятное (дистилляты первичной перегонки нефти), выпускаемые по ГОСТ 305-2005 и ГОСТ СТО 11605031-016, трех видов (1, 2 и 3 классы), отличающиеся содержанием серы от 0,05 до 0,2%;
- судовое маловязкое топливо (ТУ 38.401-58-302-2001), состоящее из дистиллятов первичной и вторичной перегонки нефти, которое может быть заменителем дизельного топлива для малооборотных крейцконфорных дизелей. Эта группа топлив по показателям соответствует требованиям Евростандарта 8217-2010: ДМХ и ДМА;
- средневязкие топлива ДТ и ДМ, выпускаемых по ГОСТ 1667-68 для средне и малооборотных дизелей. Эти топлива состоят из смеси дистиллятов и остаточных продуктов переработки нефти. По Евростандарту им соответствуют топлива DMZ и RMA-10. Содержание серы в этих топливах от 0,5 до 1,5% (ДТ) и до 2% (ДМ);
- мазуты. Эта группа топлив включает в себя: «легкие» мазуты (Ф5, Ф12) и «тяжелые» - мазут 40 и мазут топочный 100 (ГОСТ 10589), который используются в дизелях в смесях с более легкими топливами, или в котельных установках. По Евростандарту они соответствуют топливам RMC-10, RMB-25 и RMH-35. Допустимое содержание серы от 0,5 до 3,5%. Мазуты, производимые на экспорт (ТУ 38.001164-75) имеют улучшенные показатели. По содержанию серы укладываются в интервал от 0,9 до 2,0%.
Физико-химические характеристики отечественных топлив подлежат обязательному подтверждению соответствия согласно Положению II Технического регламента.
В целях уменьшения затрат на топливо, являющихся значительной долей (более 30%) всех эксплуатационных затрат морских судов используются смеси различных видов топлив.
Топливные смеси из «легких» дистиллятных топлив и остаточных в настоящее время являются наиболее часто применяемыми на судах нефтепродуктами и используются в значительных количествах.
Приготовление смесей осуществляется как на нефтебазах, так и на борту судна.
При этом смеси подлежат контролю не только по компонентному составу, но и на совместимость и стабильность.
Обеспечение этих характеристик в настоящее время является приоритетным направлением НИР в области контроля качества нефтепродуктов.
Одно из основных требований к качеству топливной смеси – стабильность при хранении, определяемая показателем совместимости смеси по капельной пробе и микроскопией. Стабильность смеси обеспечивается путем подбора соотношения качественного содержания в смеси легких дистиллятных и тяжелых остаточных компонентов.
Известно, что в зависимости от группового состава нефтяных компонентов существует свой предел количественного содержания легкого компонента в смеси, выше которого нарушается стабильность и асфальто-смолистые вещества, обычно присутствующие в мазутах в виде мицелл размером до 1 мкм, начинают коагулироваться в крупные образования (сгущения, пленки и др.). Требования к компонентам смесей регламентируются ТУ 0252-001-56 937227-2003. В соответствии с ТУ, в качестве основных, исходных (базовых) компонентов применяется следующая номенклатура остаточных нефтепродкутов:
- мазуты флотские Ф5 и Ф12 и мазуты топочные 40 и 100 ГОСТ 10585 с содержанием серы не более 2,5%;
- топливо технологическое экспортное (ТУ 38.001361-99);
- топлива судовые ИФО -30, ИФО -180 и ИФО -380 (ISO 8217);
- топлива судовые высоковязкие СЛ, СВЛ, СВТ (ТУ 38.1011314-90);
- газойль вакуумный (ТУ 38.1011304-90);
- газойль вакуумный низкозастывающий (Ухтинский - ТУ 38.401-58-62-93);
- термогазойль (ТУ 38.1011254-89);
- топливое судовое ИФО 180 (ТУ 0252-004-49247367-2002);
- топлива моторные ДТ и ДМ (ГОСТ 1667);
Смеси вышеназванных продуктов, подобранные в соответствующих пропорциях смешения, а также иные тяжелые углеводородные компоненты нефте- и газопереработки допускаются к использованию. К ним относятся кубовые остатки отдельных нефтехимических и химических производств (в том числе содержащих кислородсодержащие соединения), растворимые в углеводородных средах, близкие по физико-химическим показателям к мазутам, выпускаемые по соответствующим нормативным документам.
В качестве второго, дополнительного компонента, вовлекаемого в технологический процесс получения мазутных смесей с целью снижения их кинематической вязкости и снижения температуры застывания, используют следующие среднедистиллятные продукты переработки нефти и газового конденсата, а именно:
- топливо дизельное с температурой вспышки выше 62оС ГОСТ 305;
- топливо печное бытовое малосернистое ТУ 38.101656-99 или ТУ 38-401-110-94;
- топливо печное бытовое ТУ 38.101567-2000, ТУ 38.401-58-181-97.
Бункерные компании при изготовлении топливных смесей обычно ориентируются на требования традиционной маркетинговой спецификации, в которой сорт топлива определяется по кинематической вязкости при 40оС для дистиллятных топлив и при 50оС для остаточных топлив.
В настоящее время появились технические условия на судовые топлива, которые разрабатывались выпускающими их компаниями.
Такие технические условия содержат требования к качеству топлива по основным физико-химическим параметрам, что, как известно, не полностью определяет эксплуатационные свойства топлива. Так в технических условиях отсутствуют нормы по фракционному составу и цетановому числу. Согласование технических условий с дизелестроительными фирмами и компаниями, эксплуатирующими судовые дизеля, не проводилось.
В связи с этим зачастую не выдерживаются требования к топливам, обеспечивающие нормальную эксплуатацию судовых энергетических установок (СЭУ), что может привести к аварийной ситуации.
Потребитель должен обращать внимание на эксплуатационные показатели, приведенные ниже (таблица 1)
Таблица 1 Дизельные топлива
|
ДМА (ISO 8217)
|
DMZ (ISO 8217)
|
|
Дизельное топливо (ГОСТ 305-2005)
|
Судовое маловязкое (ТУ 38.401-58-302-2001) |
|
1. Температура вспышки (Твпс.) должна быть не ниже 61оС, дизельное «з» может быть с Твпс.= 40оС, что не допустимо для морского транспорта (при заказе топлива следует оговаривать этот показатель)
|
1. Нестабильность топлива при хранении, что приводит к повышенному содержанию шламов, механических примесей. Высокой коксуемости. Необходима проверка на стабильность топлива. |
|
2. Коэффициент фильтруемости (степень чистоты топлива) не должен превышать 3, т.к. в сочетании с водой и смолами образуются парафины, забивающие фильтры.
|
2. Возможно в составе топлив присутствие химических препаратов (стиролы), что определяет неприятных запах топлива и его токсичность. |
|
3. Фракционный состав топлива должен иметь температуру начала кипения не ниже 230оС, т.к. облегченный состав топлива имеет «сухость», что приводит к повышенным износам деталей цилиндра и топливной аппаратуры.
|
3. Кислотность топлива вызывает коррозию как топливной системы, так и деталей дизелей. Этот показатель, как дополнительный, необходимо контролировать. Его значение не должно превышать 0,5 мг КОН/кг |
|
4. Цетановое число не должно быть ниже 42. |
4. Температура застывания должна строго подбираться к условиям топливоподготовки.
|
Мазуты, компаундированные топлива, топливные смеси
1. Нестабильность топлива (несовместимость компонентов, расслаивание).
2. Должна быть точно выдержана вязкость топлива в соответствии с заявленной маркой под определенную на судне систему топливоподготовки.
3. Повышенное содержание механических примесей (осадок при фильтрации), шламообразование, повышенное отложение в сепараторах.
4. Температура вспышки не должны быть ниже 61оС.
5. Содержание серы в мазуте не должно превышать 1,5% (с 2013 г.).
6. Наличие примесей алюминия, кремния, натрия и ванадия не должно превышать значений, регламентируемых ГОСТ Р и ISO 8217-2010.
С учетом сказанного должно предусматриваться обеспечение производителей смесей и судовых экипажей необходимой приборной базой.
На основании анализа опыта работы с топливными смесями и в результате многочисленных обращений от нефтебаз, судоходных компаний в ЗАО «ЦНИИМФ» разработано устройство для определения количественного соотношения компонентов топливной смеси по величине заданной вязкости топливной смеси.
На рис. 1 показано устройство для определения количественного соотношения компонентов топливной смеси по величине заданной вязкости смеси.
Рис. 1 Устройство для определения количественного соотношения компонентов топливной смеси по заданной вязкости смеси
В основу способа получения двухкомпонентной топливной смеси (ТС) положено свойство высоковязкого компонента широкого фракционного состава (смесь олефинов, нафтенов, парафинов, асфальтенов, смол и др.), имеющего разветвленные молекулярные цепи, которое заключается в том, что при тепловом и механическом воздействии происходит разрыв молекулярных цепей указанного компонента с образованием на «хвостах» молекул отрицательных или положительных зарядов. Для обеспечения стабильной ориентации заряженных частиц на топливную смесь воздействуют электрическим полем и определяют возникающее в ней напряжение. Напряжение, возникающее в топливной смеси зависит от ее электропроводности, имеющейся с одновременно изменяющейся вязкостью
Способ осуществляют следующим образом
Во внутренний стакан 5 наливают определенное количество высоковязкого компонента. Включают подогрев и насос 8 для циркуляции этого компонента. Одновременно в пробе топлива наводят внешнее электрическое поле посредством датчика, например, электродов, на которые через нагрузочный резистор подают стабилизированное напряжение. Открывают клапан 10, и из дозатора 1 во внутренний стакан 5 начинает поступать маловязкий компонент, который непрерывно смешивается с высоковязким компонентом. В зависимости от объема составных частей топливной смеси изменяющееся напряжение с датчика подается на один вход компаратора, на управляющий вход которого подают напряжение, соответствующее заданному значению вязкости. При равенстве сигналов на входа компаратора с помощью блока управления происходит закрытие клапана 10. Одновременно на индикаторе отображается фактическое значение вязкости ТС. По уровнемеру 2 можно определить количество (в процентах) маловязкого компонента, необходимого для получения ТС заданной вязкости.
Таким образом, прилагаемый способ позволяет оперативно в эксплуатационных условиях получать топливную смесь заданной вязкости без предварительного изучения вязкости исходных компонентов.
В эксплуатационных условиях для контроля качества применяемых на судах нефтепродуктов целесообразно использовать приборы для экспресс - анализов.
Одним из таких приборов, разработанным в ЗАО «ЦНИИМФ» и запатентованным является «Устройство для определения содержания воды в жидких нефтепродуктах».
Устройство работает на принципе изменения диэлектрической проницаемости исследуемого нефтепродукта в зависимости от содержания в нем воды.
Проба любого топлива заливается в пластмассовую пробирку и вставляется в специальное гнездо на панели прибора. Через пробу пропускается ток высокой частоты. На дисплее прибора высвечивается величина содержания воды в пробе (%). В комплект прибора входят эталонные образцы различных топлив, с которыми сравнивается исследуемая проба топлива.
Предлагаемое устройство просто в изготовлении и в использовании, компактно, погрешность измерения не превышает 1%.
Для предотвращения кислотности в работающих нефтепродуктах необходимо в систему топливо или маслоподготовки ввести фильтр-нейтрализатор.
По мнению эксплуатационников и ряда заинтересованных организаций наиболее удачным решением проблемы является использованием фильтра-нейтрализатора, разработанного и запатентованного ЗАО «ЦНИИМФ».
За эту разработку ЗАО «ЦНИИМФ» был награжден золотой медалью «Innovations for investments to the future» Американо-Российского Делового Союза (ARBU) в рамках международной программы «Golden Galaxy».
Конструкция фильтра -нейтрализатора проста и компактна и может быть использована в стандартных топливных и масляных системах, оснащенных устройствами для очистки нефтепродуктов от воды и механических примесей.
Фильтр-нейтрализатор заполняется керамическим пористым гранулятом, в порах и на поверхности которого кристаллизуется щелочной реагент, после пропитки им гранулята и дальнейшей просушки. Такая технология использования керамического гранулята существенно продлевает срок действия нейтрализации кислот в нефтепродуктах за счет высокой поглотительной способности гранулята.
На рис. 2а и 2б показаны схема устройства фильтра и пористый керамический наполнитель (гранулят).
Фильтр-нейтрализатор содержит (рис. 2а) корпус 1, нижнюю и верхнюю крышки 4, перфорированные пластины перегородки между корпусом и крышками 2.
Корпус на 40% его объема заполнен керамическим пористым гранулятом 3, с размерами пор 2-5 мкм (рис 2б).
Перед заполнением корпуса гранулятом последний пропитывается 5-10% водным раствором щелочного реагента, например, тринатрийфосфатом. Для этого гранулят распределяется равномерным слоем, равным толщине гранулята на поверхности водного раствора реагента и выдерживается в нем при комнатной температуре до полной пропитки гранулята, на что указывает отсутствие в емкости водного раствора реагента. Далее гранулят сушится до момента кристаллизации реагента на поверхности гранулята и его порах.
Фильтр-нейтрализатор работает следующим образом: поток работающего масла подается под давлением в нижнюю часть корпуса к слою гранулята и, пройдя через нейтрализующий активный гранулят, выводится через верхний клапан в систему подачи нефтепродукта к механизму.
Рис. 2а Устройство фильтра - нейтрализатора
Рис. 2б Вид пористого керамического гранулята
Одним из важных условий экологически безопасной эксплуатации судовых энергоустановок является необходимость снижения экологически опасных выбросов выпускных газов в атмосферу, особенно в акваториях порта.
Процесс сгорания топлива в цилиндрах энергоустановок сопровождается изменениями не только физического состояния, но также и химического состава газовоздушной рабочей смеси, характеризующейся образованием:
- газообразных продуктов окисления топлива (двуокиси углерода – СО2);
- газообразных продуктов окисления серы (ангидридов SO2, SO3 и H2S);
- газообразных продуктов окисления азота (NOx);
- жидкостных продуктов окисления водорода (H2О) в парообразном состоянии.
Данный процесс характеризуется резким увеличением давления и температуры образующейся в цилиндрах энергоустановок газо-воздушной рабочей смеси. В этих условиях процесс окисления углерода с образованием его двуокиси (СО2) существенно зависит о значений таких показателей топлива, как его температура самовоспламенения и его критериев, характеризующих задержку воспламенения и протекание сгорания.
Предотвращая переход азота в химически нейтральный газ можно существенно снизить содержание в выпускных газах окислов азота (NOx), которые вступая в химическую реакцию с парами воды образуют экологически вредные азотистые (или азотные) кислоты. При этом достигается полное окисление углерода топлива (СО2) без образования окиси углерода (СО), содержание которой в выпускных газах создает условия для образования в выпускных газах экологически вредной угольной кислоты.
Наиболее трудноудаляемыми из отходящих газов дизелей, работающих на мазуте, являются соединения окислов азота.
Выброс окислов азота зависит от температуры в камере сгорания, степени разбавления топлива воздухом и продолжительности горения топлива. Образование окислов азота происходит при температуре более 1500оС.
Различными производителями ведутся работы по снижению выброса NOx до регламентных норм. На рис. 3 показаны эти нормы на перспективу до 2020 г. по данным IMO
Рис. 3 Нормы выбросов в атмосферу окислов азота (NOx) главными и вспомогательными судовыми двигателями
1 – действовали с 01.01.2000 до 01.01.2011
2 - введены с 01.01.2011 , действующие в настоящее время
3 - проект, планируется введение с 01.01.2016
Одним из способов снижения содержания окислов азота в отходящих газах является совершенствование процесса сгорания топлив с использованием катализатора горения, способного повышать полноту сгорания топлива и в нейтральной или щелочной среде поглощать кислород из воздуха, насыщая им топливо.
Добавление в топливо катализатора горения в дизеле приводит к более полному сгоранию тяжелых остаточных фракций в основной фазе сгорания и снижению доли топлива, сгорающего в фазе догорания. В присутствии катализатора горения на последней стадии процесса происходит догорание топлива практически до конца, что приводит к более высокому давлению на поршень в заключительной стадии его движения. В целом топливо сгорает быстрее, хотя и снижается максимальная скорость сгорания топлива. То есть на стадии начала горения катализатор тормозит скорость окисления топлива, а на второй при догорании за фронтом пламени ускоряет процесс.
Катализаторы горения «тяжелых» топлив (мазутов) применяются для снижения недожога и выбросов сажи в окружающую среду
При сгорании мазутов только часть оксидов азота образуется путем связывания азота воздуха. Другая часть представляет собой «топливные оксиды», образование которых зависит, прежде всего, от концентрации кислорода. Поскольку в присутствии катализатора для хорошего горения требуется меньший избыток воздуха, меньше образуется и топливных оксидов азота.
Регулировать этот процесс можно путем интенсификации процесса рекомбинации (захвата химически активных атомов азота утраченных ими электронов). Для этого рекомендуется ввод в топливо присадок - химических веществ, которые при высокой температуре легко теряют электроны, что увеличивает их концентрацию в камере сгорания и, таким образом, создаются условия по быстрому захвату свободных электронов химически активными молекулами азота. Данный способ позволяет предотвратить при сгорании топлива в цилиндрах дизеля образование и окислов азота и окиси углерода, т.е. комплексно решается задача защиты окружающей среды и экономное расходование топлива.
Общее направление в разработке присадок к топливам – создание многофункциональных композиций, включающих моющее – диспергирующую добавку (ПАВ), катализатор горения, а иногда промотор воспламенения из группы алкилнитратов. Роль ПАВ заключается в улучшении смесеобразования топлива с воздухом, в значительной степени влияющего на качество горения, особенно на первых стадиях. Кроме того, ПАВ обладают моющими свойствами: в их присутствии коэффициент закоксования распылителей форсунок уменьшается. К числу таких комплексных присадок относятся небариевые присадки, содержащие ПАВ и катализатор горения на основе солей железа, кальция, марганца и карбоновых кислот. Такие присадки снижают дымность и содержание окоси углерода. Щелочные и щелочно – земельные металлы повышают концентрацию в пламени гидроксид – ионов. Последние, являясь окислителями, также ускоряют горение. Приведенный анализ физико – химических процессов в камере сгорания дизельных двигателей при их работе на мазуте стал предпосылкой для разработки присадки с функциями катализатора горения и диспергатора.
В настоящее время создано большое количество присадок, каждая из которых имеет определенные достоинства и недостатки. На наш взгляд, наиболее дальновидным является ориентирование эксплуатационных организаций на отечественные присадки, которые могут изготавливаться в необходимом объеме, из доступного сырья и имеющие конкурентоспособную стоимость.
Разработанная в лаборатории топлив и масел ЗАО «ЦНИИМФ» присадка к мазуту «АЗОМИН» содержит компоненты доступного недефицитного сырья - целюлозобумажной промышленности.
Лабораторные и стендовые испытания шести образцов присадки на дизеле 2Ч 8,5\12 при работе на средневязком мазуте позволили выбрать наиболее эффективный образец.
В таблице 2 приведены результаты анализа выпускных газов.
Таблица 2
|
Опытный образец |
Сернистый ангидрид |
Окись углерода |
Окислы азота |
|
1 |
20 |
3.4 |
190 |
|
2 |
24 |
3.1 |
200 |
|
3 |
12 |
3.4 |
200 |
|
4 |
24 |
3.2 |
190 |
|
5 |
13 |
3.8 |
195 |
|
6 Азомин |
12 |
3.44 |
182 |
|
Образец с присадкой-эталоном |
24 |
4.0 |
194,6 |
Таким образом, приведенные данные показывают, что наиболее эффективным показал себя образец № 6 «Азомин», снижающий содержание экологически опасных продуктов в выпускных газах дизельных двигателей:
· окислов азота на 5-7%
· окиси углерода на 10-14%
Снижение недожога топлива оценивается по расходу топлива, и составил 1,5-3%
Рассматривая вопросы топливоиспользования на морском флоте нельзя обойти вниманием альтернативные виды топлива.
Стратегия развития энергетики вообще и в частности транспортной энергетики требует поиска заменителей традиционных топлив.
В каждой промышленно развитой стране проводятся исследовательские работы в области создания наиболее оптимальных с точки зрения экологичности, высокой эффективности, низких издержек производства и значительных запасов, новых видов топлив.
Целью этих работ является создание топливных концепций, отвечающимх самым жестким требованиям мировых стандартов при создании двигателей нового поколения.
Исследования, проведенные в различных зарубежных и отечественных лабораториях, выделили для использования в энергетических установках ряд полных и частичных заменителей нефтяных топлив.
Сжиженные углеводородные газы (СУГ)
Под СУГ понимается бутан-пропановая смесь - наиболее высококачественный продукт попутного газа. Как моторное топливо СУГ обладает несомненным преимуществом перед другими видами газового моторного топлива. При нормальной температуре и давлении 1,6 МПа он переходит в жидкое состояние. Следует отметить и более низкую себестоимость его производства.
Бутано-пропановая смесь используется в двигателях с внутренним смесеобразованием, работающих на нефтяном (запальном) топливе и газовых топливах. Технические требования к ним определены ГОСТ 10196-62.
Возможность применения СУТ на водном транспорте ограничена судами мелкого тоннажа. Таким образом, СУТ не может служить определяющим видом топлива для судовых дизелей, но принципиально его можно использовать в высокооборотных и среднеоборотных дизелях, тем более хранение его в баллонах в сжиженном состоянии удобно и не представляет особых трудностей.
Метанол
Метанол, как моторное топливо, имеет высокое октановое число и низкую пожароопасность. Его температура вспышки +9оС, вязкость 5,9 м2/с при 21оС, повышенная температура самовоспламенения.
Этанол
Этанол характеризуется низкой температурой вспышки (13оС), не значительной вязкостью (1,2 м2/с) и повышенной температурой самовоспламенения. Как метанол, так и этанол можно использовать в смеси с мазутом в различных соотношениях.
При перемешивании они образуют метаноло- или этанолонефтяную эмульсию с высокой поверхностной активностью глобул метанола.
Такие эмульсии характеризуются более высокой, чем у нефтяного топлива вязкостью, меньшей температурой вспышки и большей, чем у метанола температурой застывания [7].
Структурное состояние эмульсии в процессе длительного хранения практически не меняется, но в то же время наблюдается более высокая ее испаряемость.
Способность к воспламенению и сгоранию таких эмульсий в дизеле характеризуется увеличением угла подачи топлива, периода задержки его воспламенения, скоростей нарастания давления и максимального давления сгорания.
Выполненные исследования по определению применения метаноло- и этанолонефтяных эмульсий в дизеле показали техническую возможность их применения с учетом особенностей, указанных выше.
Синтетические топлива из горючих сланцев и каменного угля
Синтетические жидкие топлива из каменных углей и горючих сланцев имеют вязкость при 20оС 8,9·10-6 и 250·10-6 м2/с соответственно и температуру вспышки 90оС. Параметры рабочего процесса в дизелях при их работе на топливе из горючих сланцев близки по своим значениям к параметрам при работе на топочном мазуте 40. Однако наблюдается значительная неравномерность их значений рабочего процесса в цилиндре дизеля от цикла к циклу.
Такое топливо обладает худшими свойствами по термической стабильности и способности к самовоспламенению. Для более стабильного протекания рабочего процесса возможно его использование только при вводе в него присадки, повышающей цетановое число.
Синтетические топлива по термической стабильности и цетановому числу приблизительно аналогично нефтяным топливам.
Для использования синтетических топлив из каменного угля и горючих сланцев в дизелях необходимо довести их физико-химические показатели до значений, регламентируемых ГОСТ на топлива для малооборотных дизелей.
Выбор решения по использованию того или иного топлива должен производиться применительно к конкретным условиям эксплуатации флота на основе углубленных технико-экономических проработок.
Целесообразность использования конкретного топлива в качестве замены нефтяных топлив при дефиците последних имеет экономическую целесообразность лишь при определенном соотношении цен на эти топлива.
Ниже приведены экономические показатели альтернативных видов моторного топлива.
Таблица 3
|
Вид топлива |
Затраты на производство, % |
Стоимость единицы |
|
Нефтяное |
100 |
100 |
|
СУГ (сжиженный углеводородный газ) |
60-70 |
80-90 |
|
Электроэнергия |
65 |
90-130 |
|
Метанол |
110 |
120 |
|
Этанол |
120 |
170 |
|
Синтетическое топливо |
160 |
120 |
Исходя из вышеизложенного, можно сделать некоторые выводы.
Первое. Номенклатура применяемых нефтяных топлив на судах морского флота удовлетворяет рынок потребителей с дизельными энергетическими установками: для малооборотных дизелей используется топливо с вязкостью 300-380 мм2/с, для среднеоборотных - 120-180 мм2/с.
Второе. Топливные смеси, которые готовятся на бункерных базах или судах, состоящие их «легких» и «тяжелых» компонентов, должны соответствовать регламентируемым составляющим смеси по ТУ 0252-001-56 937227-2003.
Качество топливной смеси и ее процентный компонентный состав по заданной для смеси вязкости контролируется на стабильность при хранении по рекомендованным методикам и с использованием устройства (рис. 1).
Третье. Технические условия на топлива, которые разрабатываются отдельными компаниями по основным физико-химическим показателям, могут не всегда определять их эксплуатационные свойства.
В связи с этим необходима проверка эксплуатационных свойств топлив на такие показатели как:
- фракционный состав,
- коэффициент фильтруемости,
- цетановое число,
- стабильность при хранении,
- кислотность.
Четвертое. В эксплуатационных условиях на судах и бункерных базах целесообразно использовать для экспресс -анализов переносные автономные приборы, в частности. «Устройство для определения содержания воды в жидких нефтепродуктах».
Пятое. Для снижения кислотности топлива и работающего масла в системах их подготовки эффективно работает фильтр-нейтрализатор, запатентованный ЗАО «ЦНИИМФ» и получивший золотую медаль от Центра Международного Делового Сотрудничества (ARBU) за инновационную научную разработку.
Шестое. Разработанная в ЗАО «ЦНИИМФ» отечественная присадка «Азомин» из недефицитного сырья позволяет при вводе ее в топливо снижать содержание в выпускных газах дизелей экологически вредных выбросов в атмосферу:
- окислов азота на 5-7%,
- окислов углерода на 10-14%.
И, седьмое. Разработки отечественных и зарубежных организаций позволили выделить ряд альтернативных топлив, являющихся полными или частичными заменителями нефтяных топлив. К ним относятся: сжиженный углеводородный газ, метанол, этанол и синтетическое топливо из горючих сланцев и каменного угля.
По экономической целесообразности выбор топлива зависит от соотношения цен на топлива, преимущественное место занимает сжиженный углеводородный газ.
