Dumblo susidarymas tvarkant jūrinį kurą | Mechanizmai, poveikis ir kavitacija pagrįstas jo mažinimas
Sunkiojo kuro alyvos (HFO) ir tarpinio kuro alyvos (IFO) plačiai naudojamos kaip jūrinis kuras dėl jų mažos kainos ir didelio energijos tankio. Tačiau nuolatinė eksploatacinė problema yra dumblo susidarymas sandėliuojant ir tvarkant, ypač bunkeriavimo sistemose tiek sausumoje, tiek laivuose.
Dumblas - tai klampus, pusiau kietas likutis, sudarytas iš asfaltenų, vaškų, nuosėdų, vandens ir kitų teršalų. Jo susidarymui įtakos turi degalų sudėtis, laikymo temperatūra, buvimo laikas ir tvarkymo praktika. Empiriniai TJO rekomendacijų duomenys rodo, kad dumblo susidarymas paprastai svyruoja nuo 1-3 % sunaudoto HFO tūrio (≈ 0,01-0,03 m³ vienai tonai).
1. Dumblo susidarymo mechanizmai ir sudėtis
1.1 Sudėtis
Dumblas daugiausia sudarytas iš:
1.2 Įtakojantys parametrai
Pagrindiniai dumblo susidarymui įtaką darantys veiksniai:
1.3. Ekonominis ir eksploatacinis poveikis:
1.4. Dumblo susidarymo greitis
Dumblo susidarymo greitis priklauso nuo įvairių veiksnių, įskaitant degalų sudėtį, laikymo sąlygas ir tvarkymo praktiką. Eksploatacinė patirtis ir TJO rekomendacijos rodo, kad dumblas, susidarantis valant ir saugant kurą, paprastai sudaro 1-3 % sunaudoto HFO tūrio, nors tai susiję su separatorių ir (arba) bunkerių likučiais ir neturėtų būti tiesiogiai tapatinama su ISO 8217 dumblo specifikacija.
Laivui, kuriame saugoma 1 000 tonų HFO 380:
Reikėtų pažymėti, kad šiuose skaičiavimuose atsižvelgiama tik į tiesioginius kuro vertės nuostolius. Praktikoje dumblo tvarkymo išlaidos dažnai būna didesnės dėl privalomo šalinimo pagal MARPOL konvencijos I priedą, uosto priėmimo mokesčių ir dumblo tvarkymo reikalavimų, kurie gali gerokai viršyti paprastą prarasto kuro kainą.
2. Dumblo kontrolės ir apdorojimo metodai
2.1 Tradiciniai metodai
Apribojimai
3. Kavitacija pagrįstas homogenizavimo potencialas RAPTECH
Kavitacinio maišymo metu naudojamas kontroliuojamas aukšto slėgio srautas ir kavitacijos reiškiniai, kad būtų sukurta mikroturbulencija, greitai išsklaidanti dumblo daleles į birius degalus. Toliau pateiktuose paveiksluose parodytos RAPTECH homogenizavimo galimybės apdorojus sunkias plastiko pirolizės alyvos atliekų nuosėdas:
Prieš RAPTECH kavitacinį homogenizavimą
Po RAPTECH kavitacinio homogenizavimo
Atlikus bandymus su HFO 380, RAPTECH kavitacinė homogenizacija sumažino bendrą nuosėdų potencialą (TSP), pagrindinį stabilumo rodiklį, nuo pradinių verčių iki 0,10 % m/m (pagal ISO 8217 specifikaciją) iki 0,04 % m/m (Bureau Veritas ataskaita). Tai reiškia, kad išmatuotas degalų stabilumas pagerėjo iki 60 %, o tai rodo žymiai didesnį degalų stabilumą ir mažesnę nuosėdų susidarymo riziką laikymo ir variklio veikimo metu.
Pagrindiniai privalumai:
Jei laivas per metus sunaudoja 20 000 t HFO, tai reiškia, kad per metus sutaupoma apie 20-200 t degalų, arba apie 10 000-100 000 USD per metus (remiantis 500 USD/t orientacine kaina). Didesnės degalų kainos arba didesnis suvartojimas proporcingai padidintų šias sutaupytas lėšas. Be tiesioginės prarastų degalų vertės, dumblo šalinimas pagal MARPOL konvencijos I priedo reikalavimus yra reikšmingas sąnaudų veiksnys. Laivai privalo laikyti dumblą tam skirtuose rezervuaruose ir išpilti jį tik į priėmimo įrenginius arba sudeginti laive. MARPOL konvencijos reikalavimus atitinkantys dumblo tvarkymo mokesčiai uostuose dažnai gali viršyti pačių prarastų degalų kainą, todėl dumblo mažinimas tampa dar didesniu veiklos ir ekonominiu prioritetu.
iliustratyvus poveikis
Įgyvendinus kavitacinio maišymo procesą galima:
4. Išvados
Dumblo susidarymas laivų bunkeriavimo metu tebėra nuolatinė veiklos ir reguliavimo problema, turinti didelių ekonominių pasekmių. Be tiesioginių degalų nuostolių, MARPOL konvencijos I priede reikalaujama, kad visas dumblas būtų saugomas, deginamas laive arba išleidžiamas į licencijuotus priėmimo įrenginius, kur tvarkymo mokesčiai dažnai viršija prarastų degalų vertę.
Derindami sistemingą degalų valdymą su pažangia kavitacija pagrįsta homogenizacija, operatoriai gali:
Todėl kavitacinio homogenizavimo integravimas tiek degalinėse, tiek laivuose suteikia galimybę saugiau, ekonomiškiau ir ekologiškiau tvarkyti jūrinius degalus, kartu sumažinant su dumblu susijusias problemas ir reguliavimo naštą.
Autorius: Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH
5. Nuorodos
Sunkiojo kuro alyvos (HFO) ir tarpinio kuro alyvos (IFO) plačiai naudojamos kaip jūrinis kuras dėl jų mažos kainos ir didelio energijos tankio. Tačiau nuolatinė eksploatacinė problema yra dumblo susidarymas sandėliuojant ir tvarkant, ypač bunkeriavimo sistemose tiek sausumoje, tiek laivuose.
Dumblas - tai klampus, pusiau kietas likutis, sudarytas iš asfaltenų, vaškų, nuosėdų, vandens ir kitų teršalų. Jo susidarymui įtakos turi degalų sudėtis, laikymo temperatūra, buvimo laikas ir tvarkymo praktika. Empiriniai TJO rekomendacijų duomenys rodo, kad dumblo susidarymas paprastai svyruoja nuo 1-3 % sunaudoto HFO tūrio (≈ 0,01-0,03 m³ vienai tonai).
1. Dumblo susidarymo mechanizmai ir sudėtis
1.1 Sudėtis
Dumblas daugiausia sudarytas iš:
- Asfaltai (sunkiosios aromatinės frakcijos, linkusios nusėsti)
- Vaškai (labai lydžios parafininės frakcijos)
- Nuosėdos ir kietosios dalelės (smėlis, rūdys, korozijos produktai)
- Vanduo (dėl kondensacijos ar užterštumo)
- Cheminės liekanos (apdorojimo cheminių medžiagų, priedų)
| Komponentas | Masė (paprastai) |
|---|---|
| Asfaltai | 50-70 % |
| Vaškai | 10-20 % |
| Nuosėdos | 5-15 % |
| Vanduo | 1-5 % |
| Kita (likučiai) | 5-10 % |
1.2 Įtakojantys parametrai
Pagrindiniai dumblo susidarymui įtaką darantys veiksniai:
- Kuro sudėtis: Didesnis asfalteno kiekis → didesnis dumblo susidarymo potencialas
- Temperatūra: Aušinimas žemiau vaško nusėdimo temperatūros padidina dumblo susidarymą
- Laikymo trukmė: Ilgesnis laikymo laikas skatina nuosėdų susidarymą ir aglomeraciją
- Užterštumas: Vandens ir kietųjų dalelių patekimas pagreitina dumblo susidarymą
- Maišymo efektyvumas: Dėl prastos cirkuliacijos susidaro vietinės sankaupos
1.3. Ekonominis ir eksploatacinis poveikis:
- Sumažėjęs naudingojo kuro kiekis
- Siurblių, filtrų ir degalų linijų užsikimšimas
- Padidėjusios techninės priežiūros ir valymo išlaidos
- netolygaus degimo ir variklio užsiteršimo rizika
1.4. Dumblo susidarymo greitis
Dumblo susidarymo greitis priklauso nuo įvairių veiksnių, įskaitant degalų sudėtį, laikymo sąlygas ir tvarkymo praktiką. Eksploatacinė patirtis ir TJO rekomendacijos rodo, kad dumblas, susidarantis valant ir saugant kurą, paprastai sudaro 1-3 % sunaudoto HFO tūrio, nors tai susiję su separatorių ir (arba) bunkerių likučiais ir neturėtų būti tiesiogiai tapatinama su ISO 8217 dumblo specifikacija.
Laivui, kuriame saugoma 1 000 tonų HFO 380:
| Scenarijus | Dumblo masė (t) | Sraigės tūris m³ | Kuro sąnaudų nuostoliai @ 500 USD/t |
|---|---|---|---|
| Mažai apytikriai (1 % tūrio) | 9.5 | ≈ 10 | 4.750 |
| Didelė apytikrė (3 % tūrio) | 28.5 | ≈ 30 | 14.250 |
Reikėtų pažymėti, kad šiuose skaičiavimuose atsižvelgiama tik į tiesioginius kuro vertės nuostolius. Praktikoje dumblo tvarkymo išlaidos dažnai būna didesnės dėl privalomo šalinimo pagal MARPOL konvencijos I priedą, uosto priėmimo mokesčių ir dumblo tvarkymo reikalavimų, kurie gali gerokai viršyti paprastą prarasto kuro kainą.
2. Dumblo kontrolės ir apdorojimo metodai
2.1 Tradiciniai metodai
- Šildymas ir cirkuliacija: Kuro temperatūrą palaikyti aukštesnę nei vaško nusėdimo temperatūra (~50-60 °C HFO 380).
- Išcentrinis atskyrimas ir (arba) dekantavimas: Vandens ir sunkiųjų kietųjų dalelių pašalinimas
- Mechaninis filtravimas: Apsaugoti variklį ir bunkeriavimo sistemas
- Cheminiai priedai: Dispergentai, stabilizatoriai, mažinantys nuosėdų susidarymą
Apribojimai
- Didelės energijos ir priežiūros išlaidos
- Ne visiškai veiksmingas homogenizuojant didelius rezervuarų tūrius
- Nepilno sumaišymo rizika, ypač degalinėse arba laive
3. Kavitacija pagrįstas homogenizavimo potencialas RAPTECH
Kavitacinio maišymo metu naudojamas kontroliuojamas aukšto slėgio srautas ir kavitacijos reiškiniai, kad būtų sukurta mikroturbulencija, greitai išsklaidanti dumblo daleles į birius degalus. Toliau pateiktuose paveiksluose parodytos RAPTECH homogenizavimo galimybės apdorojus sunkias plastiko pirolizės alyvos atliekų nuosėdas:
Prieš RAPTECH kavitacinį homogenizavimą
Po RAPTECH kavitacinio homogenizavimo
Atlikus bandymus su HFO 380, RAPTECH kavitacinė homogenizacija sumažino bendrą nuosėdų potencialą (TSP), pagrindinį stabilumo rodiklį, nuo pradinių verčių iki 0,10 % m/m (pagal ISO 8217 specifikaciją) iki 0,04 % m/m (Bureau Veritas ataskaita). Tai reiškia, kad išmatuotas degalų stabilumas pagerėjo iki 60 %, o tai rodo žymiai didesnį degalų stabilumą ir mažesnę nuosėdų susidarymo riziką laikymo ir variklio veikimo metu.
Pagrindiniai privalumai:
- Efektyvi homogenizacija: Sumažina lokalizuotą dumblo kaupimąsi
- Ilgalaikis stabilumas: Išlaiko vienodą degalų sudėtį ilgesnį laiką laikant
- Eksploatacinis patikimumas: Sumažina užsikimšimų ir techninės priežiūros darbų skaičių
- Laipsniškai keičiamo taikymo: Gali būti įdiegta ir sausumoje, ir bunkeriavimo stotyse, ir laivuose
- Ekonominis taupymas: Be to, kad sumažėja dumblo šalinimo išlaidos, kavitacinis homogenizavimas gali pagerinti degalų panaudojimą ~0,1-1 % vienam rezervuarui per reisą
Jei laivas per metus sunaudoja 20 000 t HFO, tai reiškia, kad per metus sutaupoma apie 20-200 t degalų, arba apie 10 000-100 000 USD per metus (remiantis 500 USD/t orientacine kaina). Didesnės degalų kainos arba didesnis suvartojimas proporcingai padidintų šias sutaupytas lėšas. Be tiesioginės prarastų degalų vertės, dumblo šalinimas pagal MARPOL konvencijos I priedo reikalavimus yra reikšmingas sąnaudų veiksnys. Laivai privalo laikyti dumblą tam skirtuose rezervuaruose ir išpilti jį tik į priėmimo įrenginius arba sudeginti laive. MARPOL konvencijos reikalavimus atitinkantys dumblo tvarkymo mokesčiai uostuose dažnai gali viršyti pačių prarastų degalų kainą, todėl dumblo mažinimas tampa dar didesniu veiklos ir ekonominiu prioritetu.
iliustratyvus poveikis
Įgyvendinus kavitacinio maišymo procesą galima:
- Sumažinti dumblo kaupimąsi: Išsklaidydamas dumblo daleles, procesas apsaugo nuo vietinių sankaupų
- Geresnis degalų panaudojimas: Pastovesnė degalų kokybė lemia geresnį variklio veikimą ir efektyvumą
- Sutaupomos išlaidos: Mažesnis techninės priežiūros ir valymo poreikis, todėl mažesnės eksploatacinės išlaidos.
4. Išvados
Dumblo susidarymas laivų bunkeriavimo metu tebėra nuolatinė veiklos ir reguliavimo problema, turinti didelių ekonominių pasekmių. Be tiesioginių degalų nuostolių, MARPOL konvencijos I priede reikalaujama, kad visas dumblas būtų saugomas, deginamas laive arba išleidžiamas į licencijuotus priėmimo įrenginius, kur tvarkymo mokesčiai dažnai viršija prarastų degalų vertę.
Derindami sistemingą degalų valdymą su pažangia kavitacija pagrįsta homogenizacija, operatoriai gali:
- Išlaikyti ilgalaikį degalų stabilumą
- Sumažinti techninės priežiūros, prastovų ir šalinimo išlaidas.
- pagerinti degalų panaudojimą, variklio patikimumą ir eksploatavimo saugą
- Užtikrinti atitiktį MARPOL konvencijos I priedo reikalavimams ir kartu sumažinti riziką aplinkai
Todėl kavitacinio homogenizavimo integravimas tiek degalinėse, tiek laivuose suteikia galimybę saugiau, ekonomiškiau ir ekologiškiau tvarkyti jūrinius degalus, kartu sumažinant su dumblu susijusias problemas ir reguliavimo naštą.
Autorius: Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH
5. Nuorodos
- Tarptautinė standartizacijos organizacija (ISO). (2017). ISO 8217:2017. Naftos produktai. Degalai (F klasė).
- Konkretūs duomenys. (2019). Heavy Fuel Oil Stability and Sediment Formation (Sunkiojo mazuto stabilumas ir nuosėdų susidarymas). Ataskaita Nr. 5/19
- CIMAC (ANGL. (2018). Ataskaitos apie degalus: Dumblo susidarymas ir kuro tvarkymas. Tarptautinė vidaus degimo variklių taryba.
- RAPTECH GmbH. (2024). Vidaus techninės ataskaitos apie kavitacinio maišymo technologiją
