Образуване на утайки при обработката на корабни горива | Механизми, въздействия и смекчаване чрез кавитация
Тежките горивни масла (HFO) и междинните горивни масла (IFO) се използват широко като корабни горива поради ниската си цена и високата си енергийна плътност. Въпреки това, постоянното оперативно предизвикателство е образуването на утайки по време на съхранение и обработка, особено в системите за бункероване както на сушата, така и на борда на корабите.
Утайката е вискозен, полутвърд остатък, съставен от асфалтени, восъци, утайки, вода и други замърсители. Образуването ѝ се влияе от състава на горивото, температурата на съхранение, времето на престой и практиките за обработка. Емпиричните данни от ръководството на ИМО показват, че образуването на утайки обикновено варира от 1-3 % от обема на консумирания HFO (≈ 0,01-0,03 m³ на тон).
1. Образуване на утайки - механизми и състав
1.1 Състав
Утайките се състоят основно от:
1.2 Влияещи параметри c 3s5b1r3e5a6k
Ключовите фактори, влияещи върху образуването на утайки, включват:
1.3. Икономическите и оперативните въздействия включват:
1.4. Скорост на образуване на утайки
Скоростта на образуване на утайки зависи от различни фактори, включително от състава на горивото, условията на съхранение и практиките на работа. Оперативният опит и насоките на ИМО показват, че образуването на утайки по време на пречистването и съхранението на горивото обикновено варира от 1-3 % от обема на консумирания HFO, въпреки че това се отнася за остатъци от сепаратора/бункера и не трябва да се отъждествява пряко със спецификацията на утайките по ISO 8217.
За кораб, съхраняващ 1000 тона HFO 380:
Трябва да се отбележи, че тези оценки отчитат само пряката загуба на стойност на горивото. На практика разходите за управление на утайките често са по-високи поради задължителното им обезвреждане съгласно приложение I към MARPOL, пристанищните такси за приемане и изискванията за обработка на утайките, които могат значително да надхвърлят простата стойност на загубеното гориво.
2. Подходи за контрол и третиране на утайките
2.1 Традиционни методи
Ограничения
3. Потенциал за хомогенизиране на базата на кавитация на RAPTECH
Кавитационното смесване използва контролиран поток под високо налягане и кавитационни явления за генериране на микротурбуленция,бързо разпръскваща частиците на утайката в насипното гориво. На фигурите по-долу са показани възможностите на хомогенизацията RAPTECH, след като е третирала тежките утайки от пиролизно масло от отпадъчна пластмаса:
Преди кавитационна хомогенизация RAPTECH
След RAPTECH кавитационна хомогенизация
При опити с HFO 380 кавитационната хомогенизация на RAPTECH намали общия потенциал на утайките (TSP), ключов показател за стабилност, от първоначални стойности до 0,10 % m/m (в рамките на спецификацията ISO 8217) до 0,04 % m/m (доклад на Bureau Veritas). Това представлява подобрение на измерената стабилност на горивото с до 60 %, което показва значително по-висока стабилност на горивото и значително по-нисък риск от образуване на утайки по време на съхранение и работа на двигателя.
Ключови предимства:
За плавателен съд, консумиращ 20 000 t HFO годишно, това съответства на икономия на гориво от приблизително 20-200 t годишно или около 10 000-100 000 USD годишно (въз основа на референтна цена от 500 USD/t). По-високите цени на горивата или по-голямото потребление биха увеличили пропорционално тези икономии. Освен пряката стойност на загубеното гориво, обезвреждането на утайките съгласно изискванията на приложение I към MARPOL представлява значителен фактор за разходите. Корабите са задължени да съхраняват утайките в специални резервоари и да ги изхвърлят само в приемни съоръжения или да ги изгарят на борда. Таксите за обработка на утайките в пристанищата, отговарящи на изискванията на MARPOL, често могат да надхвърлят стойността на самото изгубено гориво, което прави минимизирането на утайките още по-голям оперативен и икономически приоритет.
Илюстративно въздействие
Прилагането на процеса на кавитационно смесване може да доведе до:
4. Заключение
Образуването на утайки при бункероването на кораби остава постоянно оперативно и регулаторно предизвикателство със значителни икономически последици. В допълнение към преките загуби на гориво, приложение I на MARPOL изисква всички утайки да се съхраняват, изгарят на борда или да се изхвърлят в лицензирани приемни съоръжения, където таксите за обработка често надвишават стойността на изгубеното гориво.
Чрез комбиниране на системно управление на горивото с усъвършенствана хомогенизация, базирана на кавитация, операторите могат:
Следователно интегрирането на кавитационната хомогенизация както в станциите за бункероване, така и на борда на корабите, осигурява път към по-безопасно, по-икономично и екологосъобразно обработване на корабни горива, като същевременно се свеждат до минимум свързаните с утайките проблеми и регулаторната тежест.
Автор: Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH
5. Препратки
Тежките горивни масла (HFO) и междинните горивни масла (IFO) се използват широко като корабни горива поради ниската си цена и високата си енергийна плътност. Въпреки това, постоянното оперативно предизвикателство е образуването на утайки по време на съхранение и обработка, особено в системите за бункероване както на сушата, така и на борда на корабите.
Утайката е вискозен, полутвърд остатък, съставен от асфалтени, восъци, утайки, вода и други замърсители. Образуването ѝ се влияе от състава на горивото, температурата на съхранение, времето на престой и практиките за обработка. Емпиричните данни от ръководството на ИМО показват, че образуването на утайки обикновено варира от 1-3 % от обема на консумирания HFO (≈ 0,01-0,03 m³ на тон).
1. Образуване на утайки - механизми и състав
1.1 Състав
Утайките се състоят основно от:
- Асфалтените (тежки ароматни фракции, склонни към утаяване)
- Восъци (парафинови фракции с висока топимост)
- Утайки и частици (пясък, ръжда, продукти на корозията)
- Вода (от кондензация или замърсяване)
- Химически остатъци (от химикали за обработка, добавки)
| Компонент | Маса (обикновено) |
|---|---|
| Асфалтените | 50-70 % |
| Восъци | 10-20 % |
| Седименти | 5-15 % |
| Вода | 1-5 % |
| Други (остатъци) | 5-10 % |
Ключовите фактори, влияещи върху образуването на утайки, включват:
- Състав на горивото: По-високо съдържание на асфалтен → по-висок потенциал за образуване на утайки
- Температура: Охлаждането под точката на утаяване на восъка увеличава образуването на утайки
- Време на съхранение: По-дългото престояване насърчава утаяването и агломерацията
- Замърсяване: Навлизането на вода и частици ускорява образуването на утайки
- Ефективност на смесването: Лошата циркулация позволява локално натрупване
1.3. Икономическите и оперативните въздействия включват:
- Намален полезен обем на горивото
- Блокиране на помпи, филтри и горивопроводи
- Увеличени разходи за поддръжка и почистване
- Риск от неравномерно горене и замърсяване на двигателя
1.4. Скорост на образуване на утайки
Скоростта на образуване на утайки зависи от различни фактори, включително от състава на горивото, условията на съхранение и практиките на работа. Оперативният опит и насоките на ИМО показват, че образуването на утайки по време на пречистването и съхранението на горивото обикновено варира от 1-3 % от обема на консумирания HFO, въпреки че това се отнася за остатъци от сепаратора/бункера и не трябва да се отъждествява пряко със спецификацията на утайките по ISO 8217.
За кораб, съхраняващ 1000 тона HFO 380:
| Сценарий | Маса на утайката (t) | Обем на охлюва (m³) | Загуба на разходи за гориво @ $500/t |
|---|---|---|---|
| Ниска оценка (1% vol) | 9.5 | ≈ 10 | 4.750 |
| Висока оценка (3% vol) | 28.5 | ≈ 30 | 14.250 |
Трябва да се отбележи, че тези оценки отчитат само пряката загуба на стойност на горивото. На практика разходите за управление на утайките често са по-високи поради задължителното им обезвреждане съгласно приложение I към MARPOL, пристанищните такси за приемане и изискванията за обработка на утайките, които могат значително да надхвърлят простата стойност на загубеното гориво.
2. Подходи за контрол и третиране на утайките
2.1 Традиционни методи
- Нагряване и циркулация: Поддържайте горивото над точката на утаяване на восъка (~50-60°C за HFO 380)
- Центробежно отделяне/декантиране: Отстраняване на водата и тежките твърди частици
- Механична филтрация: Защита на двигателя и системите за зареждане
- Химически добавки: Дисперсанти, стабилизатори за намаляване на образуването на утайки
Ограничения
- Високи разходи за енергия и поддръжка
- Не е напълно ефективен за хомогенизиране на големи обеми резервоари
- Риск от непълно смесване, особено на станциите за зареждане с гориво или на борда на кораба
3. Потенциал за хомогенизиране на базата на кавитация на RAPTECH
Кавитационното смесване използва контролиран поток под високо налягане и кавитационни явления за генериране на микротурбуленция,бързо разпръскваща частиците на утайката в насипното гориво. На фигурите по-долу са показани възможностите на хомогенизацията RAPTECH, след като е третирала тежките утайки от пиролизно масло от отпадъчна пластмаса:
Преди кавитационна хомогенизация RAPTECH
След RAPTECH кавитационна хомогенизация
При опити с HFO 380 кавитационната хомогенизация на RAPTECH намали общия потенциал на утайките (TSP), ключов показател за стабилност, от първоначални стойности до 0,10 % m/m (в рамките на спецификацията ISO 8217) до 0,04 % m/m (доклад на Bureau Veritas). Това представлява подобрение на измерената стабилност на горивото с до 60 %, което показва значително по-висока стабилност на горивото и значително по-нисък риск от образуване на утайки по време на съхранение и работа на двигателя.
Ключови предимства:
- Ефективна хомогенизация: Намалява локалното натрупване на утайки
- Дългосрочна стабилност: Поддържа равномерен състав на горивото при продължително съхранение
- Експлоатационна надеждност: Намалява запушванията и събитията, свързани с поддръжката
- Мащабируемо приложение: Може да се прилага както на сушата в станциите за зареждане с гориво, така и на борда на плавателни съдове
- Икономически спестявания: Освен намаляването на разходите за изхвърляне на утайките, кавитационната хомогенизация може да подобри използването на горивото с ~0,1-1% на резервоар за един рейс
За плавателен съд, консумиращ 20 000 t HFO годишно, това съответства на икономия на гориво от приблизително 20-200 t годишно или около 10 000-100 000 USD годишно (въз основа на референтна цена от 500 USD/t). По-високите цени на горивата или по-голямото потребление биха увеличили пропорционално тези икономии. Освен пряката стойност на загубеното гориво, обезвреждането на утайките съгласно изискванията на приложение I към MARPOL представлява значителен фактор за разходите. Корабите са задължени да съхраняват утайките в специални резервоари и да ги изхвърлят само в приемни съоръжения или да ги изгарят на борда. Таксите за обработка на утайките в пристанищата, отговарящи на изискванията на MARPOL, често могат да надхвърлят стойността на самото изгубено гориво, което прави минимизирането на утайките още по-голям оперативен и икономически приоритет.
Илюстративно въздействие
Прилагането на процеса на кавитационно смесване може да доведе до:
- Намаляване на натрупването на утайки: Чрез разпръскване на частиците на утайката процесът предотвратява локалното натрупване
- Подобрено използване на горивото: По-постоянното качество на горивото води до по-добра работа и ефективност на двигателя
- Спестяване на разходи: Намалена необходимост от поддръжка и почистване, което води до по-ниски оперативни разходи
4. Заключение
Образуването на утайки при бункероването на кораби остава постоянно оперативно и регулаторно предизвикателство със значителни икономически последици. В допълнение към преките загуби на гориво, приложение I на MARPOL изисква всички утайки да се съхраняват, изгарят на борда или да се изхвърлят в лицензирани приемни съоръжения, където таксите за обработка често надвишават стойността на изгубеното гориво.
Чрез комбиниране на системно управление на горивото с усъвършенствана хомогенизация, базирана на кавитация, операторите могат:
- Да поддържат дългосрочна стабилност на горивото
- Да намалят разходите за поддръжка, престой и изхвърляне
- Да подобрят използването на горивото, надеждността на двигателя и безопасността при работа
- Осигурете съответствие с приложение I към MARPOL, като същевременно намалите рисковете за околната среда
Следователно интегрирането на кавитационната хомогенизация както в станциите за бункероване, така и на борда на корабите, осигурява път към по-безопасно, по-икономично и екологосъобразно обработване на корабни горива, като същевременно се свеждат до минимум свързаните с утайките проблеми и регулаторната тежест.
Автор: Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH
5. Препратки
- Международна организация по стандартизация (ISO). (2017). ISO 8217:2017 - Petroleum products - Fuels (class F) - Specifications of marine fuels (Нефтопродукти. Горива (клас F).
- Конкретни данни за морските кораби. (2019). Heavy Fuel Oil Stability and Sediment Formation (Стабилност на тежкия мазут и образуване на утайки). Доклад № 5/19
- CIMAC (CIMAC). (2018). Доклади за горивата: Формиране на утайки и работа с горива. Международен съвет по двигатели с вътрешно горене
- RAPTECH GmbH. (2024). Вътрешни технически доклади за технологията за кавитационно смесване
