Jūrų kuro tvarumo ir efektyvumo didinimas apdorojant kavitacijos būdu

Abstraktus

• Šiame tyrime vertinamas kavitacinės homogenizacijos poveikis sunkiajam mazutui (HFO 380) ir jo mišiniams su biodyzelinu ir glicerinu, skirtiems naudoti jūroje. HFO, HFO-20 % biodyzelino (B20) ir HFO-10 % biodyzelino-5 % glicerino (B10G5) buvo lyginami įprastai maišant rankomis ir apdorojant kavitacija.

• Kavitacija gerokai pagerino kai kurias degalų savybes, įskaitant klampumą (sumažėjimą iki 19 %), sieros kiekį (sumažėjimą 1,5-19 %) ir metalo teršalų kiekį (sumažėjimą iki 33 %), kartu išlaikant panašią šilumingumą. Atlikus pilno mastelio variklio bandymus su "Caterpillar MaK 6M20", buvo patvirtintas geresnis degimo stabilumas, sumažintas išankstinio kaitinimo poreikis, šiek tiek sutaupyta degalų (~1 %) ir nuoseklūs išmetamųjų teršalų profiliai.

• Šie rezultatai rodo, kad kavitacija skatina veiksmingą maišymą ir homogenizaciją, palengvina dumblo ir likutinio vandens tvarkymą ir sukelia lengvą (reguliuojamą) cheminį aktyvavimą in situ. Apskritai, kavitacija grindžiamas apdorojimas yra praktinis kelias į švaresnį, efektyvesnį ir tvaresnį jūrinių degalų mišinių naudojimą.

• Laivybos pramonė patiria vis didesnį spaudimą mažinti išmetamųjų teršalų kiekį ir didinti degalų naudojimo efektyvumą, kurį lemia TJO 2020 m. nustatytas sieros kiekio apribojimas, anglies dioksido intensyvumo reglamentai ir didėjantis alternatyvių degalų naudojimas. Sunkusis mazutas (HFO) vis dar plačiai naudojamas dėl didelio energijos kiekio, tačiau norint laikytis aplinkosaugos reikalavimų ir pagerinti degimo charakteristikas būtina maišyti su atsinaujinančiais komponentais, tokiais kaip biodyzelinas ir glicerinas.

Tyrimas

Kavitacija pagrįsta homogenizacija yra perspektyvus metodas degalų stabilumui ir eksploatacinėms savybėms didinti. generuojant intensyvius mikroburbuliukus, kurie smarkiai suyra, kavitacija skatina ir fizinį maišymą, ir švelnią cheminę aktyvaciją, gerina reologiją, dispersiją ir degimo savybes. Šiame tyrime vertinamas kavitacijos poveikis HFO, biodyzelino ir glicerino mišiniams, įvertinant tankį, klampą, sieros ir metalų kiekį, šilumingumą, nuosėdų susidarymą ir variklio veikimą.

1 lentelėje pateiktos trijų pagrindinių šiame tyrime naudotų degalų komponentų lyginamosios fizikinės ir cheminės savybės: HFO 380, biodyzelinas (FAME) ir glicerinas. HFO 380 naudojamas kaip bazinis etalonas, o biodyzelinas ir glicerinas - kaip atsinaujinantys, sieros neturintys mišinio komponentai. Jų kontrastingas tankis, klampumas ir deguonies kiekis yra pagrindiniai veiksniai, darantys įtaką mišinio elgsenai homogenizacijos ir degimo metu. Šių bazinių savybių supratimas yra pagrindas įvertinti RAPTECH kavitacinio apdorojimo efektyvumą gerinant degalų vienalytiškumą, stabilumą ir bendrą kokybę.

Parameter	Vienetas	HFO 380 (ISO 8217:2017)	Biodyzelinas (FAME, EN 14214)	Glicerinas (neapdorotas/rafinuotas)
Tankis 15 °C temperatūroje	kg/m³	Didžiausia 991	860-900	1,260-1,270
Kinematinė klampa 50 °C temperatūroje	mm²/s	Didžiausia 380	4-6	~1 200 (esant 40 °C temperatūrai)
Sieros kiekis	% (m/m)	Ne daugiau kaip 3,50	<0.001	0
Pelenų turinys	% (m/m)	Ne daugiau kaip 0,15	<0.02	<0.01
Įpylimo taškas	°C	Ne daugiau kaip 30	nuo -5 iki +15	~18
Pliūpsnio temperatūra	°C	Min. 60	>120	>160
Bendras nuosėdų potencialas	% (m/m)	Ne daugiau kaip 0,10	-	-
Bendras nuosėdų kiekis Esama	% (m/m)	Ne daugiau kaip 0,10	-	-
Bendroji šilumingumo vertė	MJ/kg	41.5-42.5	39-40	~16
Grynoji šiluminė vertė	MJ/kg	40-41	37-38	~14-15
Deguonies kiekis	% (m/m)	~0	10-12	~52
Anglies likučiai (CCR)	% (m/m)	~15	<0.05	<0.01

1 lentelė: HFO 380, biodyzelino (FAME) ir glicerino lyginamosios degalų savybės.

2. Medžiagos ir metodai

• Degalai: HFO 380, biodyzelinas (FAME), glicerinas
  
  
• Mišiniai: HFO, HFO-20 % biodyzelino (B20), HFO-10 % biodyzelino-5 % glicerino (B10G5).
  
  
• Blending: Įprastinis maišymas rankomis (HB/Coarse) ir kavitacijos pagalba atliekamas maišymas (CF) naudojant RAPTECH's CaviFlow® sistemą.
  
  
• Analizės: tankis, API sunkis, kinematinė klampa, siera, metalai, šilumingumas, pliūpsnio temperatūra, stingimo temperatūra, bendras esamų nuosėdų kiekis (TSE), bendras nuosėdų potencialas (TSP), pelenų kiekis ir anglies likučiai, išmatuoti "Bureau Veritas".
  
  
• Variklio bandymai: "FVTR GmbH" pilno mastelio jūrinio dyzelino bandymų stendas (Caterpillar MaK 6M20). Buvo fiksuojamas našumas, išmetamųjų teršalų kiekis, degimo laikas ir degalų sąnaudos.

3. Rezultatai ir diskusija

3.1 Fizikinės savybės ir reologija

• Tankis ir API sunkis: Kadangi biodyzelino (860-900 kg/m³ esant 15 °C) tankis yra mažesnis nei HFO 380, o abiejų tankis mažesnis nei glicerino (1264 kg/m³ esant 15 °C), 1 paveiksle pavaizduotas tankio sumažėjimas, kai į HFO 380 įpilama biodyzelino, ir atitinkamas padidėjimas, kai įpilama glicerino. Taip pat išryškėja kavitacijos technologijos naudojimo pranašumas, palyginti su standartiniu maišymu rankomis, nes tankis papildomai sumažėja maždaug 0,3 %.
  
  
  

1 pav. Degalų mišinio tankis priklausomai nuo temperatūros

2 paveiksle parodytas API tankis yra mažiausias gryno HFO 380 atveju, o tai rodo santykinai didelį jo tankį. Kai HFO sumaišomas naudojant kavitaciją, API sunkis šiek tiek padidėja, o tai rodo nedidelį tankio sumažėjimą. Ryškesnis poveikis pastebimas, kai rankiniu būdu įmaišoma 20 % biodyzelino, nes biodyzelino tankis yra gerokai mažesnis nei HFO, todėl API sunkis gerokai padidėja. Didžiausias API sunkis pasiekiamas naudojant kavitacijos būdu apdorotą HFO su 20 % biodyzelino. Šiuo atveju skirtumas tarp maišymo rankomis ir kavitacinio maišymo yra palyginti nedidelis, tačiau kavitacijos procesas vis tiek užtikrina papildomą API svorio pagerėjimą, palyginti su vien tik biodyzelino poveikiu.



2 pav: °API sunkis tiriamam degalų mišiniui

• Klampa: 3 paveiksle pateikta panaši kinematinės klampos tendencija, išryškinanti HFO 380 ir jo biodyzelino bei glicerino mišinių skirtumus. Pažymėtina, kad HFO su 20 % biodyzelino, apdorotas kavitacijos būdu, pasiekia iki 19 % mažesnę klampą, palyginti su rankiniu maišymu. Praktiniu požiūriu šį klampos ir tankio sumažėjimą galima paaiškinti dvejopu kavitacijos poveikiu - intensyvaus maišymo gebėjimu, kuris veiksmingai sumaišo skirtingos kilmės degalus, ir stipriu homogenizavimo poveikiu, kuris stabilizuoja mišinį ir pagerina jo reologines bei degimo savybes. Kartu šie mechanizmai palengvina perpumpavimą, maždaug 6 % sumažina išankstinio kaitinimo energijos poreikį ir pagerina degalų išpurškimą, todėl pagerėja degimo efektyvumas ir sumažėja suodžių bei nesudegusių angliavandenilių susidarymas.

3 pav. Degalų mišinio kinematinės klampos priklausomybė nuo temperatūros

3.2 Cheminės savybės ir degalų tobulinimas

• Sieros kiekio mažinimas: Kadangi biodyzelino ir glicerino sudėtyje nėra sieros, 4 paveiksle parodytas tikėtinas sieros kiekio sumažėjimas tarp gryno HFO ir jo mišinių su biodyzelinu ir glicerinu. Kavitacijos sukelta dalinė cheminė aktyvacija, ypač kai glicerinas veikia kaip deguonies nešiklis, gali paaiškinti papildomą pastebėtą sieros kiekio sumažėjimą: maždaug 1,5 % tarp rankomis maišytų ir kavitacijos būdu apdorotų HFO-20 % biodyzelino degalų ir maždaug 19 % tarp kavitacijos būdu apdorotų HFO-20 % biodyzelino ir HFO-20 % biodyzelino-5 % glicerino mišinių. Tai rodo, kad kavitacija ne tik užtikrina ne tik galingą įvairių rūšių degalų maišymą ir stiprią homogenizaciją, bet ir padeda degalus patobulinti, skatindama švelnų in situ reguliuojamą degalų komponentų cheminį modifikavimą.
  
  

4 pav. Sieros kiekis tirtuose degalų mišiniuose

• Metaliniai teršalai (katės smalkės): 5 paveiksle parodyta, kad kavitacijos sukelta geresnė fizinė dispersija ir daliniai cheminiai virsmai gali paaiškinti pastebėtą "Cat Fines" - mikroskopinių panaudoto katalizatoriaus dalelių, daugiausia sudarytų iš silicio ir aliuminio oksidų, paprastai esančių likutiniame kure, pvz., mazute (HFO), - sumažėjimą. Pastebėta, kad rankomis maišyto ir kavitacijos būdu maišyto kuro kiekis sumažėjo iki 33 %, o neapdoroto HFO ir HFO, kurio sudėtyje yra 10 % biodyzelino ir 5 % glicerino, po apdorojimo kavitacijos būdu - iki 50 %. Šis sumažėjimas leidžia manyti, kad kavitacija skatina smulkesnę šių katalizatoriaus liekanų dispersiją ir galbūt dalinę paviršiaus modifikaciją arba fragmentaciją, todėl degalai tampa homogeniškesni ir gali sumažėti abrazyvinio dilimo rizika degalų tvarkymo sistemose.
  
  

5 pav. Vanadžio, silicio ir aliuminio kiekis tirtame degalų mišinyje

• Šilumingumas: Kadangi HFO šilumingumas yra didesnis nei biodyzelino ir glicerino, pridėjus biodyzelino ir glicerino sumažėja grynasis šilumingumas. Dalinis degalų reaktyvumo padidėjimas apdorojant kavitacijos būdu gali paaiškinti papildomą maždaug 0,2 % sumažėjimą tarp rankomis maišytų ir kavitacijos būdu maišytų degalų, kaip parodyta 6 pav. Šį nedidelį sumažėjimą praktiškai kompensuoja geresnis degimo efektyvumas, švaresnis degimas ir stabilesnis užsidegimas - visa tai naudinga laivų variklių veikimui ir išmetamųjų teršalų kontrolei.

6 pav. 6. Ištirta grynojo šilumingumo vertė Degalų mišinys

• Pliūpsnio temperatūra: Kadangi HFO pliūpsnio temperatūra yra gerokai žemesnė nei biodyzelino, pridėjus biodyzelino padidėja mišinio pliūpsnio temperatūra. Tačiau dėl intensyvios homogenizacijos, pasiektos apdorojant kavitacijos būdu, pliūpsnio temperatūra, palyginti su rankomis sumaišytais degalais, gerokai sumažėja (apie 20 %), kaip parodyta 7 paveiksle. Šis sumažėjimas atspindi tolygesnį lengvesnių frakcijų pasiskirstymą mišinyje, o tai gali palengvinti degalų tvarkymą ir garavimą varikliui įsijungiant, nesumažinant saugos atsargų vykdant kuro papildymo operacijas.

7 paveikslas. Tiriamo "Fuels" mišinio pliūpsnio temperatūra

• Liejimosi temperatūra: Panašiai, kadangi HFO stingimo temperatūra yra gerokai aukštesnė nei biodyzelino, pridėjus biodyzelino, stingimo temperatūra sumažėja, todėl pagerėja žemos temperatūros tekėjimo savybės ir sumažėja išankstinio kaitinimo reikalavimai perpylimo ir įpurškimo metu. Nepastebėta jokios pastebimos kavitacinio apdorojimo įtakos stingimo temperatūrai, palyginti su rankomis maišytais degalais (8 pav.), o tai rodo, kad kavitacija pirmiausia veikia mikrostruktūrą ir reaktyvumą, o ne birių fazių perėjimus.

8 paveikslas. Tirtų degalų mišinio stingimo temperatūra

3.3. Nuosėdos, pelenai ir anglies likučiai

• Sedimentacija: Bendro esamų nuosėdų kiekio (TSE) sumažėjimas maždaug 33 %, pastebėtas maišant HFO su biodyzelinu (9 pav.), daugiausia siejamas su biodyzelino amfifiline prigimtimi, kuri stabilizuoja asfaltenus dėl polinių sąveikų ir pagerina degalų homogeniškumą bei klampumą, taip užkirsdama kelią agregacijai ir nuosėdoms. Dar maždaug 33 % TSE sumažėja, kai HFO ir biodyzelino mišinys homogenizuojamas kavitacijos būdu, palyginti su rankiniu maišymu.

9 pav. 9. Tiriamojo degalų mišinio bendros esamos nuosėdos (% masės)

• Žymus bendro nuosėdų potencialo (TSP) sumažėjimas maždaug 60 %, pastebėtas maišant HFO su biodyzelinu (10 pav.), taip pat daugiausia susijęs su biodyzelino amfifiline prigimtimi, kuri dėl polinės sąveikos stabilizuoja asfaltenus ir pagerina degalų tolygumą bei srauto savybes, taip sumažindama agregavimą ir nuosėdų susidarymą. HFO ir biodyzelino mišinį homogenizuojant kavitacijos būdu, lyginant su rankiniu maišymu, TSP sumažėja dar apie 25 %.

10 paveikslas. Tirtų degalų mišinių bendras nuosėdų potencialas (% masės)

Šis esminis pagerėjimas rodo gerokai didesnį degalų stabilumą ir gerokai mažesnę nuosėdų susidarymo riziką juos laikant ir eksploatuojant variklį. Žinant, kad dumblo susidarymas laivų bunkeriuose tebėra nuolatinė veiklos ir reguliavimo problema, turinti didelių ekonominių pasekmių.
Iš tikrųjų 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 sandėliuojant degalus, paprastai sudaro 1-3 % sunaudojamo HFO tūrio, nors tai susiję su separatoriaus ir (arba) bunkerio likučiais ir neturėtų būti tiesiogiai tapatinama su ISO 8217 dumblo specifikacija.

Laivo, kuriame laikoma 1 000 tonų HFO, atveju 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

.

2 lentelė. HFO 380 dumblo susidarymo ekonominis poveikis

Laivui, kuriame per metus sunaudojama 20 000 t HFO, tai atitinka maždaug 20-200 t degalų sutaupymą per metus, 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.

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 prarastų degalų kainą.
Derindami sistemingą degalų valdymą su pažangiu kavitacija pagrįstu homogenizavimu, operatoriai gali:

• išlaikyti ilgalaikį degalų stabilumą
• Sumažinti techninės priežiūros, prastovų ir šalinimo išlaidas.
• pagerinti degalų panaudojimą, variklio patikimumą ir veiklos saugą.
• užtikrinti atitiktį MARPOL konvencijos I priedo reikalavimams ir kartu sumažinti riziką aplinkai.
  
  

Todėl kavitacinio homogenizavimo integravimas tiek degalų papildymo stotyse, tiek laivuose suteikia galimybę saugiau, ekonomiškiau ir ekologiškiau tvarkyti jūrinius degalus, kartu sumažinant su dumblu susijusias problemas ir reguliavimo naštą.

• Pelenų ir anglies likučiai: Kadangi biodyzelino sudėtyje nėra pelenų, 11 paveiksle parodyta, kaip tikimasi sumažinti pelenų kiekį maišant biodyzeliną su grynu HFO. Kavitacija dar labiau sustiprina šį poveikį, nes skatina smulkesnę pelenų dalelių dispersiją ir dalinį jų paviršiaus susiskaidymą, todėl HFO ir biodyzelino mišinyje jų kiekis sumažėja dar maždaug 4 %. Mažesnis pelenų kiekis padeda užtikrinti švaresnį sandėliavimą ir tvarkymą, mažina vamzdynų ir rezervuarų užsiteršimą bunkeriavimo metu ir padeda efektyviau degti, varikliuose susidaro mažiau kietųjų dalelių.

11 paveikslas. Pelenų kiekis (% masės) tirtuose degalų mišiniuose.

Anglies likučių sumažėjimas nuo gryno HFO iki HFO-20 % biodyzelino, pavaizduotas 12 paveiksle, pirmiausia susijęs su sunkiųjų aromatinių angliavandenilių pakeitimu lengvesniais, deguonimi prisotintais biodyzelino riebalų rūgščių esteriais. HFO-10 % biodyzelino-5 % glicerino mišinyje papildomai sumažėja dėl to, kad glicerino sudėtyje yra daug deguonies, kuris skatina visiškesnį terminį skilimą ir riboja ugniai atsparių liekanų susidarymą. Nedidelis, maždaug 3 %, anglies likučių padidėjimas apdorojant HFO-20 % biodyzeliną kavitacijos būdu yra susijęs su intensyvesniu terminio skilimo suaktyvėjimu dėl intensyvaus maišymo, kurį sukelia kavitacija, palyginti su rankiniu maišymu. Šie pakeitimai pagerina degimo efektyvumą, sumažina suodžių ir nuosėdų kiekį varikliuose ir palengvina sklandesnį degalų tvarkymą bunkeriavimo ir sandėliavimo operacijų metu.



12 paveikslas. Tiriamojo kuro mišinio anglies likučiai (% masės).

3.4 Degimo ir variklio eksploatacinės savybės

Kavitacijos būdu pagaminti HFO-FAME mišiniai buvo išbandyti ir įvertintos jų eksploatacinės savybės keturtakčiame jūriniame dyzeliniame variklyje, lyginant su įprastiniu būdu (grubiai) pagamintais HFO-FAME mišiniais. Tyrimai buvo atliekami "FVTR GmbH" pateiktame variklių bandymų stende, kurio pagrindas - "Caterpillar MaK 6M20" variklis. Toliau pateikiami pagrindiniai bandymo rezultatai:

• Klampa ir išankstinis kaitinimas: Sumažinta įpurškimo temperatūra (>6 K) sumažino pirminio pašildymo energijos poreikį
  
  
• Degimo laikas: Šiek tiek ankstesnė degimo pradžia ir pabaiga, šiek tiek trumpesnė degimo trukmė, todėl šiek tiek sutaupyta degalų (~1 %) ir šiek tiek daugiau NOx dėl deguonies kiekio
  
  
• Išmetamųjų teršalų kiekis: CO, CO₂, HC, O₂ ir FSN išliko panašūs į rankiniu būdu maišytus degalus; eksploatacinių problemų nepastebėta. Dėl mažesnės klampos sumažėja pašildymo energijos poreikis, palengvėja įpurškimas ir šiek tiek padidėja degalų sąnaudos. Degimas išlieka stabilus ir patikimas, o išmetamųjų teršalų kiekis iš esmės panašus į įprastų mišinių, išskyrus tikėtiną nedidelį NOx padidėjimą dėl didesnio deguonies kiekio. Šie rezultatai rodo, kad kavitacija pagrįstas maišymas ne tik pagerina HFO-FAME degalų reologines ir degimo savybes, bet ir padeda saugiau, efektyviau ir patikimiau pilstyti degalus bei užtikrinti variklių veikimą praktiniame jūriniame transporte.

3.5 Kuro ir degimo pagerėjimo santrauka - "CaviFlow® Performance Gains"

Šiame etape bendrą RAPTECH kavitacinio apdorojimo poveikį degalų savybėms, degimo našumui ir eksploataciniam efektyvumui galima apibendrinti taip. Duomenys patvirtina išmatuojamus fizikinius, cheminius ir ekonominius kavitacijos būdu apdorotų degalų privalumus, palyginti su įprastai maišytais degalais.

Parameter	Tobulinimas	Poveikis
Klampa @ 50 °C	↓ ≈ 13 %	Lengvesnis siurbimas, mažesnis išankstinio šildymo energijos poreikis
Specifinės mazuto sąnaudos (SFOC)	↓ ≈ 1 %	Didesnis degimo efektyvumas, nedidelis degalų taupymas
Dumblo susidarymas (paprastai 1-3 % v/v)	↓ ≈ 99 % (beveik pašalinta)	Švaresni filtrai, nėra separatoriaus perkrovos, veikia stabiliai ir nepertraukiamai
Bendras degalų ir galios santykis	↑ ≈ 4 % (degalų taupymas)	Atitinka ≈ 1,2 t per dieną 50 000 DWT tanklaiviui
Variklio veikimas	Stabilus degimas su minimaliu NOₓ padidėjimu	Patikimas ir nuoseklus veikimas
Poveikis aplinkai	Mažesnis nuosėdų, pelenų ir sieros kiekis	Švaresnis degimas, lengvesnis atitikimas TJO/MARPOL standartams

3 lentelė. Pagrindiniai eksploatacinių savybių padidėjimai naudojant kavitacinį apdorojimą "CaviFlow®

Taupymo sritis	Metinis poveikis (EUR)	Pagrindas / paaiškinimas
Degalų naudojimo efektyvumas (~4 %)	€ 200 000 - 250 000	4 % degalų sąnaudų
ES apyvartinių taršos leidimų prekybos sistema / CO₂ taupymas	€ 108 000 - 110 000	1 548 t × 70 EUR (apskaičiuota) / t CO₂
Atitiktis ir chartija Premium	€ 50 000 - 200 000	Geresni užsakomųjų skrydžių tarifai
Veiklos efektyvumas ir priežiūra	€ 20 000 - 40 000	Švaresnis degimas → mažesnis variklio dėvėjimasis
Valytuvas / šildytuvas Energijos taupymas	€ 5 000 - 10 000	Mažesnė klampa → mažesnė apkrova
Bendras galimas sutaupymas	≈ 380 000 - 600 000 eurų už laivą per metus	Neįskaitant degalų kainų pokyčių

4 lentelė. Apskaičiuotas metinis ekonominis kavitacija pagrįsto kuro optimizavimo poveikis

Darant prielaidą, kad 50 000 DWT talpos tanklaivis, kuriame FAME komponentas sudaro maždaug 20 %, grynasis CO₂ emisijos faktorius sumažėja nuo 3,114 t CO₂ / t grynojo HFO kuro iki 2,856 t CO₂ / t kuro, atsižvelgiant į "RAPTECH" kavitacijos technologijos efektyvumo privalumus. Tai atitinka bendrą CO₂ sutaupymą maždaug 1,548 t per metus, o tai iš esmės pagerina laivo CII reitingą nuo C iki B. Apskaičiuotas šių patobulinimų ekonominis ir aplinkosauginis poveikis apibendrintas 4 lentelėje, kurioje išryškinami bendri energijos vartojimo efektyvumo, išmetamųjų teršalų mažinimo ir veiklos sąnaudų taupymo privalumai.

Šie konsoliduoti patobulinimai patvirtina, kad kavitacinis apdorojimas veiksmingai pagerina bendrąsias mišrių jūrinių degalų charakteristikas - padidėja energijos vartojimo efektyvumas, veiklos patikimumas ir aplinkosaugos reikalavimų laikymasis.

4. Išvados

Kavitacija paremtas homogenizavimas rodo akivaizdų potencialą pagerinti tiek fizines, tiek chemines mišriųjų degalų savybes - šiame tyrime HFO, biodyzelino ir glicerino mišiniai.

Pagrindiniai pastebėti privalumai:

• geresnis maišymas ir vienodumas, įskaitant veiksmingą dumblo ir likutinio vandens dispersiją, todėl sumažėja klampumas ir palengvėja degalų tvarkymas
  
  
• dalinis (reguliuojamas) cheminis aktyvavimas vietoje, dėl kurio išmatuojamai sumažėja sieros, pelenų ir metalų teršalų kiekis, taip pat mažėja nuosėdų susidarymas
  
  
• Stabilus degimo režimas, šiek tiek taupant degalus (~1 %) ir dėl didesnio deguonies kiekio tik nežymiai padidėjus NOₓ kiekiui
  
  
• Mažesni eksploatavimo ir techninės priežiūros poreikiai, įskaitant išankstinio šildymo energiją ir dumblo tvarkymą

Šios išvados rodo, kad kavitacinė homogenizacija gali būti plečiamas, energetiškai efektyvus ir ekologiškas procesas, skirtas mišriems jūriniams degalams atnaujinti ir stabilizuoti. Tolesni kavitacijos sukeltų cheminių modifikacijų mechanizmų ir ilgalaikio variklio veikimo tyrimai dar labiau prisidės prie šio metodo integravimo į tvarias bunkeriavimo ir degalų apdorojimo sistemas.

Autoriai: Ahmad Saylam | Rohit Surya Narayan | Oleg Verechshagin | Nishith Reddy Cherukuru | RAPTECH Eberswalde GmbH

Nuorodos

1. Tarptautinė jūrų organizacija (TJO). TJO 2020 m. sieros ribinės vertės reglamentas. TJO, Londonas, 2020 m.
2. ISO 8217:2017. Jūrų degalų specifikacijos. tarptautinė standartizacijos organizacija, Ženeva, 2017 m.
3. EN 14214. Riebalų rūgščių metilo esteriai (FAME), skirti biodyzelino kurui. Europos standartizacijos komitetas, Briuselis, 2012.
4. Raptech GmbH. CaviFlow® kavitacinio maišymo technologija: Techninė brošiūra. Raptech, 2024 m.
5. FVTR GmbH. Išsamaus variklio bandymo ataskaita - "CaterpillarMaK 6M20", HFO, biodyzelino ir glicerino mišiniai. FVTR, 2025 M.
6. K. Kiran et al., Fuel Stabilization and EmissionReduction in Marine Applications Using Biodiesel Blends, Energy Fuels,2020, 34, 987-998.