海洋燃料の取り扱いにおけるスラッジ形成｜ メカニズム、影響、およびキャビテーションに基づく緩和
重質燃料油（HFO）と中間燃料油（IFO）は、その低コストと高エネルギー密度により、海洋燃料として広く使用されている。
スラッジは、アスファルテン、ワックス、沈殿物、水、およびその他の汚染物質からなる粘性のある半固体の残留物である。その生成は、燃料組成、貯蔵温度、滞留時間、取扱方法に影響される。IMOガイダンスによる経験的データによると、スラッジの発生は通常、 消費されたHFOの体積に対して1～3%(トン当たり≈0.01～0.03 m³)である。スラッジの形成 - メカニズムと組成
1.1 構成
スラッジは主に以下から構成される：
1.2 影響を及ぼすパラメータ
スラッジ形成に影響を及ぼす主な要因には以下が含まれる：
1.3.経済的および運転上の影響には以下が含まれる：
1.4.スラッジ生成速度
スラッジ生成速度は、燃料組成、貯蔵条件、取扱方法を含む様々な要因に依存する。運用経験とIMOガイダンスによると、燃料精製と貯蔵中のスラッジ発生は、通常、消費されたHFOの体積で1～3％の範囲であるが、これはセパレータ/バンカー残留物を指しており、ISO 8217sediment仕様と直接同一視すべきではない。
これらの試算は、燃料価値の直接的な損失のみを考慮していることに留意すべきである。実際には、MARPOL 附属書 I に基づく強制処分、港湾受入料、汚泥処理要件などのため、汚泥管理にかかるコストは、失われた燃料の単純なコストを大幅に上回る場合が多い。汚泥の制御と処理へのアプローチ
2.1 従来の方法
限界
3.RAPTECH
キャビテーション混合は、制御された高圧流とキャビテーション現象を利用して微小乱流を発生させ、スラッジ粒子をバルク燃料に迅速に分散させます。下図は、廃プラスチック熱分解油の重質沈殿物を処理した RAPTECH ホモジナイザーの能力を示しています：
RAPTECH キャビテーションホモジナイザー処理前
RAPTECHキャビテーション均質化後
HFO 380を使用した試験では、RAPTECHキャビテーション均質化により、重要な安定性指標である全沈殿物電位（TSP）が初期値の最大0.10% m/m（ISO8217仕様内）から0.04% m/m（BureauVeritasレポート）まで低下しました。これは、測定された燃料の安定性が最大60%改善されたことを意味し、燃料の安定性が著しく向上し、保管中およびエンジン運転中にスラッジが形成されるリスクが大幅に低下したことを示しています。
HFOを年間20,000トン消費する船舶の場合、これは年間約20～200トンの燃料節減、または年間約10,000～100,000米ドルに相当する（基準価格500米ドル/トンに基づく）。燃料価格が上昇したり、消費量が増えれば、これに比例して節約額も増加する。失われた燃料の直接的な価値以上に、MARPOL付属書Iの要件に基づくスラッジの処分は、重要なコスト要因である。船舶はスラッジを専用タンクに貯蔵し、受入施設にのみ排出するか、船上で焼却することが義務付けられている。港湾におけるMARPOLに準拠した汚泥処理費用は、失われた燃料の費用そのものを上回ることが多く、汚泥の最小化は、運航上および経済上の優先事項となっている。
図解による影響
キャビテーション・ブレンディング・プロセスの導入は、以下をもたらす可能性がある：
4.結論
船舶バンカリングにおけるスラッジ形成は、実質的な経済的影響を伴う持続的な操業上および規制上の課題である。燃料の直接損失に加え、MARPOL付属書Iは、すべてのスラッジを船上で貯蔵、焼却、または認可された受入施設に排出することを義務付けており、この場合の取扱手数料は、失われた燃料の価値を上回ることが多い。
したがって、バンカリングステーションと船舶の両方でキャビテーション均質化を統合することで、スラッジ関連の問題と規制の負担を最小限に抑えながら、より安全で経済的、かつ環境的に健全な海洋燃料処理への道筋を提供する：Dr. Ahmad Saylam｜RAPTECHEberswalde GmbH
5.参考文献
重質燃料油（HFO）と中間燃料油（IFO）は、その低コストと高エネルギー密度により、海洋燃料として広く使用されている。
スラッジは、アスファルテン、ワックス、沈殿物、水、およびその他の汚染物質からなる粘性のある半固体の残留物である。その生成は、燃料組成、貯蔵温度、滞留時間、取扱方法に影響される。IMOガイダンスによる経験的データによると、スラッジの発生は通常、 消費されたHFOの体積に対して1～3%(トン当たり≈0.01～0.03 m³)である。スラッジの形成 - メカニズムと組成
1.1 構成
スラッジは主に以下から構成される：
- アスファルテン（沈殿しやすい重質芳香族留分）
- ワックス （高融点パラフィン分）
- 沈殿物および微粒子（砂、錆、腐食生成物）
- 水 （凝縮または汚染による）
- 化学 残留物（処理薬品、添加剤による）
[datatable_id::5067]である。
1.2 影響を及ぼすパラメータ
スラッジ形成に影響を及ぼす主な要因には以下が含まれる：
- 燃料組成： アスファルテン含有量が高い → スラッジの可能性が高い
- 温度： ワックス析出点以下に冷却すると、スラッジの生成 が増加する
- 貯蔵時間： 長い滞留時間は沈殿と凝集を促進する
- 汚染：水や微粒子の混入はスラッジ形成を促進する
- 混合効率：循環不良による局所的な蓄積
1.3.経済的および運転上の影響には以下が含まれる：
- 使用可能燃料量の減少
- ポンプ、フィルタ、燃料ラインの詰まり
- メンテナンスおよび清掃費用の増加
- 不均一燃焼とエンジン汚損のリスク
1.4.スラッジ生成速度
スラッジ生成速度は、燃料組成、貯蔵条件、取扱方法を含む様々な要因に依存する。運用経験とIMOガイダンスによると、燃料精製と貯蔵中のスラッジ発生は、通常、消費されたHFOの体積で1～3％の範囲であるが、これはセパレータ/バンカー残留物を指しており、ISO 8217sediment仕様と直接同一視すべきではない。
[datatable_id::5069]を参照してください。
これらの試算は、燃料価値の直接的な損失のみを考慮していることに留意すべきである。実際には、MARPOL 附属書 I に基づく強制処分、港湾受入料、汚泥処理要件などのため、汚泥管理にかかるコストは、失われた燃料の単純なコストを大幅に上回る場合が多い。汚泥の制御と処理へのアプローチ
2.1 従来の方法
- 加熱と循環：燃料をワックス析出点以上に保つ(HFO 380の場合、～50～60℃)
- 遠心分離/デカンテーション： 水と重い固形物の除去
- 機械濾過：エンジンとバンカリングシステムの保護
- 化学添加剤：分散剤、沈殿物の形成を抑える安定剤
限界
- 高いエネルギーコストとメンテナンスコスト
- 大容量のタンクの均質化には十分な効果が得られない
- 特にバンカリングステーションや船上での不完全混合のリスク
3.RAPTECH
キャビテーション混合は、制御された高圧流とキャビテーション現象を利用して微小乱流を発生させ、スラッジ粒子をバルク燃料に迅速に分散させます。下図は、廃プラスチック熱分解油の重質沈殿物を処理した RAPTECH ホモジナイザーの能力を示しています：
RAPTECH キャビテーションホモジナイザー処理前
RAPTECHキャビテーション均質化後
HFO 380を使用した試験では、RAPTECHキャビテーション均質化により、重要な安定性指標である全沈殿物電位（TSP）が初期値の最大0.10% m/m（ISO8217仕様内）から0.04% m/m（BureauVeritasレポート）まで低下しました。これは、測定された燃料の安定性が最大60%改善されたことを意味し、燃料の安定性が著しく向上し、保管中およびエンジン運転中にスラッジが形成されるリスクが大幅に低下したことを示しています。
- 効率的な均質化： 局所的なスラッジの蓄積を低減
- 長期安定性： 長期保管でも均一な燃料組成を維持
- 運転の信頼性 詰まりとメンテナンスイベントの低減
- スケーラブルなアプリケーション： 陸上のバンカーステーションと船上の両方で実施可能
- 経済的節約： スラッジ処理コストの削減だけでなく、キャビテーション均質化により、燃料利用率を航海あたりタンクあたり～0.1～1%向上させることができます。
HFOを年間20,000トン消費する船舶の場合、これは年間約20～200トンの燃料節減、または年間約10,000～100,000米ドルに相当する（基準価格500米ドル/トンに基づく）。燃料価格が上昇したり、消費量が増えれば、これに比例して節約額も増加する。失われた燃料の直接的な価値以上に、MARPOL付属書Iの要件に基づくスラッジの処分は、重要なコスト要因である。船舶はスラッジを専用タンクに貯蔵し、受入施設にのみ排出するか、船上で焼却することが義務付けられている。港湾におけるMARPOLに準拠した汚泥処理費用は、失われた燃料の費用そのものを上回ることが多く、汚泥の最小化は、運航上および経済上の優先事項となっている。
図解による影響
キャビテーション・ブレンディング・プロセスの導入は、以下をもたらす可能性がある：
- スラッジ蓄積の低減： スラッジ粒子を分散させることで、このプロセスは局所的な蓄積を防ぐ
- 燃料利用の向上： 燃料の品質がより安定することで、エンジンの性能と効率が向上します
- コスト削減： メンテナンスと洗浄の必要性が減り、運転コストの削減につながる
4.結論
船舶バンカリングにおけるスラッジ形成は、実質的な経済的影響を伴う持続的な操業上および規制上の課題である。燃料の直接損失に加え、MARPOL付属書Iは、すべてのスラッジを船上で貯蔵、焼却、または認可された受入施設に排出することを義務付けており、この場合の取扱手数料は、失われた燃料の価値を上回ることが多い。
- 燃料の長期安定性の維持
- メンテナンス、ダウンタイム、廃棄コストの削減
- 燃料利用率、エンジンの信頼性、運航の安全性の向上
- 環境リスクを低減しながら、MARPOL付属書Iを確実に遵守
したがって、バンカリングステーションと船舶の両方でキャビテーション均質化を統合することで、スラッジ関連の問題と規制の負担を最小限に抑えながら、より安全で経済的、かつ環境的に健全な海洋燃料処理への道筋を提供する：Dr. Ahmad Saylam｜RAPTECHEberswalde GmbH
5.参考文献
- 国際標準化機構（ISO）。(2017).ISO 8217:2017 - 石油製品 - 燃料（クラス F） - 船舶用燃料の仕様
- Concawe.(2019).重油の安定性と沈殿物の形成。報告書 No.
- CIMAC.(2018).燃料レポート：スラッジの形成と燃料の取り扱い。国際燃焼機関評議会
- RAPTECH GmbH.(2024).キャビテーション混合技術に関する社内技術報告書
