Slamdannelse ved håndtering av marint drivstoff - mekanismer, konsekvenser og kavitasjonsbaserte tiltak
Heavy Fuel Oils (HFO) og Intermediate Fuel Oils (IFO ) er mye brukt som marint drivstoff på grunn av sin lave pris og høye energitetthet. En vedvarende driftsutfordring er imidlertid dannelsen av slam under lagring og håndtering, særlig i bunkringssystemer både på land og om bord på fartøy.
Slam er en tyktflytende, halvfast rest som består av asfaltener, voks, sedimenter, vann og andre forurensninger. Dannelsen påvirkes av drivstoffets sammensetning, lagringstemperatur, oppholdstid og håndteringspraksis. Empiriske data fra IMO-veiledninger indikerer at slamdannelsen vanligvis varierer fra 1-3 volumprosent av forbrukt HFO (≈ 0,01-0,03 m³ per tonn).
1. Slamdannelse - mekanismer og sammensetning
1.1 Sammensetning
Slammet består hovedsakelig av:
1.2 Påvirkende parametere
Viktige faktorer som påvirker slamdannelsen inkluderer:
1.3. Økonomiske og driftsmessige konsekvenser inkluderer:
1.4. Slamdannelseshastighet
Slamdannelseshastigheten avhenger av ulike faktorer, blant annet drivstoffets sammensetning, lagringsforhold og håndteringspraksis. Driftserfaring og IMO-veiledning indikerer at slamdannelse under rensing og lagring av drivstoff vanligvis varierer fra 1-3 volumprosent av forbrukt HFO, selv om dette refererer til separator/bunkerrester og ikke bør sidestilles direkte med ISO 8217sedimentspesifikasjonen.
For et fartøy som lagrer 1 000 tonn HFO 380:
Det bør bemerkes at disse estimatene kun tar hensyn til det direkte tapet av drivstoffverdi. I praksis er kostnadene ved slamhåndtering ofte høyere på grunn av obligatorisk deponering i henhold til MARPOL Annex I, mottaksgebyrer i havner og krav til slamhåndtering, noe som kan overstige kostnadene for det tapte drivstoffet betydelig.
2. Tilnærminger til slamkontroll og -behandling
2.1 Tradisjonelle metoder
Begrensninger
3. Potensialet for kavitasjonsbasert homogenisering med RAPTECH
Kavitasjonsblanding benytter kontrollert høytrykksstrømning og kavitasjonsfenomener for å generere mikroturbulens, noe som raskt sprer slampartikler i drivstoffet. Figurene nedenfor viser egenskapene til RAPTECH-homogenisering etter å ha behandlet de tunge sedimentene i pyrolyseolje av plastavfall:
Før RAPTECH-kavitasjonshomogenisering
Etter RAPTECH kavitasjonshomogenisering
I forsøk med HFO 380 reduserte RAPTECHs kavitasjonshomogenisering det totale sedimentpotensialet (TSP), en viktig stabilitetsindikator, fra opprinnelige verdier på opptil 0,10 % m/m (innenfor ISO 8217-spesifikasjonen) og ned til 0,04 % m/m (Bureau Veritas-rapport). Dette representerer en forbedring i målt drivstoffstabilitet på opptil 60 %, noe som indikerer markant høyere drivstoffstabilitet og en betydelig lavere risiko for slamdannelse under lagring og motordrift.
Viktige fordeler:
For et fartøy som bruker 20 000 tonn HFO årlig, tilsvarer dette en drivstoffbesparelse på ca. 20-200 tonn per år, eller ca. 10 000-100 000 USD per år (basert på en referansepris på 500 USD/t). Høyere drivstoffpriser eller større forbruk vil øke disse besparelsene proporsjonalt. I tillegg til den direkte verdien av tapt drivstoff utgjør deponering av slam i henhold til kravene i MARPOL Annex I en betydelig kostnadsfaktor. Skipene er forpliktet til å lagre slammet i egne tanker og kun tømme det i mottaksanlegg eller forbrenne det om bord. Gebyrene for håndtering av slam i havner som overholder MARPOL-kravene, kan ofte overgå kostnadene for det tapte drivstoffet, noe som gjør slamminimering til en enda viktigere operasjonell og økonomisk prioritet.
Illustrativ innvirkning
Implementering av kavitasjonsblandingsprosessen kan føre til:
4. Konklusjon
Slamdannelse ved bunkring av skip er fortsatt en vedvarende driftsmessig og regulatorisk utfordring med betydelige økonomiske konsekvenser. I tillegg til direkte drivstofftap krever MARPOL Annex I at alt slam lagres, forbrennes om bord eller slippes ut til lisensierte mottaksanlegg, der håndteringsgebyrene ofte overstiger verdien av det tapte drivstoffet.
Vedå kombinere systematisk drivstoffhåndtering med avansert kavitasjonsbasert homogenisering kan operatørene:
Integrering av kavitasjonshomogenisering på både bunkringsstasjoner og om bord på skip gir derfor en vei til tryggere, mer økonomisk og miljøvennlig håndtering av marint drivstoff, samtidig som slamrelaterte problemer og regulatoriske byrder minimeres.
Forfatter: Dr. Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH
5. Referanser
Heavy Fuel Oils (HFO) og Intermediate Fuel Oils (IFO ) er mye brukt som marint drivstoff på grunn av sin lave pris og høye energitetthet. En vedvarende driftsutfordring er imidlertid dannelsen av slam under lagring og håndtering, særlig i bunkringssystemer både på land og om bord på fartøy.
Slam er en tyktflytende, halvfast rest som består av asfaltener, voks, sedimenter, vann og andre forurensninger. Dannelsen påvirkes av drivstoffets sammensetning, lagringstemperatur, oppholdstid og håndteringspraksis. Empiriske data fra IMO-veiledninger indikerer at slamdannelsen vanligvis varierer fra 1-3 volumprosent av forbrukt HFO (≈ 0,01-0,03 m³ per tonn).
1. Slamdannelse - mekanismer og sammensetning
1.1 Sammensetning
Slammet består hovedsakelig av:
- Asfaltener (tunge aromatiske fraksjoner som er utsatt for utfelling)
- Voks (parafinfraksjoner med høyt smeltepunkt)
- Sedimenter og partikler (sand, rust, korrosjonsprodukter)
- Vann (fra kondens eller forurensning)
- Kjemikalierester (fra behandlingskjemikalier, tilsetningsstoffer)
| Komponent | Masse (typisk) |
|---|---|
| Asfaltener | 50-70 % |
| Voks | 10-20 % |
| Sedimenter | 5-15 % |
| Vann | 1-5 % |
| Annet (rester) | 5-10 % |
1.2 Påvirkende parametere
Viktige faktorer som påvirker slamdannelsen inkluderer:
- Drivstoffets sammensetning: Høyere innhold av asfaltener → høyere slampotensial
- Temperatur: Kjøling under voksutfellingspunktet øker slamdannelsen
- Lagringstid: Lengre oppholdstid fremmer sedimentering og agglomerering
- Forurensning: Vann- og partikkelinntrengning fremskynder slamdannelse
- Blandingseffektivitet: Dårlig sirkulasjon muliggjør lokal akkumulering
1.3. Økonomiske og driftsmessige konsekvenser inkluderer:
- Redusert brukbart drivstoffvolum
- Blokkeringer i pumper, filtre og drivstoffledninger
- Økte vedlikeholds- og rengjøringskostnader
- Risiko for ujevn forbrenning og begroing av motoren
1.4. Slamdannelseshastighet
Slamdannelseshastigheten avhenger av ulike faktorer, blant annet drivstoffets sammensetning, lagringsforhold og håndteringspraksis. Driftserfaring og IMO-veiledning indikerer at slamdannelse under rensing og lagring av drivstoff vanligvis varierer fra 1-3 volumprosent av forbrukt HFO, selv om dette refererer til separator/bunkerrester og ikke bør sidestilles direkte med ISO 8217sedimentspesifikasjonen.
For et fartøy som lagrer 1 000 tonn HFO 380:
| Scenario | Slammasse (t) | Sluglevolum m³ | Tap av drivstoffkostnader ved $500/t |
|---|---|---|---|
| Lavt estimert (1 volumprosent) | 9.5 | ≈ 10 | 4.750 |
| Høyt estimert (3 volumprosent) | 28.5 | ≈ 30 | 14.250 |
Det bør bemerkes at disse estimatene kun tar hensyn til det direkte tapet av drivstoffverdi. I praksis er kostnadene ved slamhåndtering ofte høyere på grunn av obligatorisk deponering i henhold til MARPOL Annex I, mottaksgebyrer i havner og krav til slamhåndtering, noe som kan overstige kostnadene for det tapte drivstoffet betydelig.
2. Tilnærminger til slamkontroll og -behandling
2.1 Tradisjonelle metoder
- Oppvarming og sirkulasjon: Hold drivstoffet over voksutfellingspunktet (~50-60 °C for HFO 380)
- Sentrifugalseparasjon/dekantering: Fjern vann og tunge faste stoffer
- Mekanisk filtrering: Beskytter motor og bunkringssystemer
- Kjemiske tilsetningsstoffer: Dispergeringsmidler, stabilisatorer for å redusere sedimentdannelse
Begrensninger
- Høye energi- og vedlikeholdskostnader
- Ikke helt effektiv for homogenisering av store tankvolumer
- Risiko for ufullstendig blanding, spesielt på bunkringsstasjoner eller om bord
3. Potensialet for kavitasjonsbasert homogenisering med RAPTECH
Kavitasjonsblanding benytter kontrollert høytrykksstrømning og kavitasjonsfenomener for å generere mikroturbulens, noe som raskt sprer slampartikler i drivstoffet. Figurene nedenfor viser egenskapene til RAPTECH-homogenisering etter å ha behandlet de tunge sedimentene i pyrolyseolje av plastavfall:
Før RAPTECH-kavitasjonshomogenisering
Etter RAPTECH kavitasjonshomogenisering
I forsøk med HFO 380 reduserte RAPTECHs kavitasjonshomogenisering det totale sedimentpotensialet (TSP), en viktig stabilitetsindikator, fra opprinnelige verdier på opptil 0,10 % m/m (innenfor ISO 8217-spesifikasjonen) og ned til 0,04 % m/m (Bureau Veritas-rapport). Dette representerer en forbedring i målt drivstoffstabilitet på opptil 60 %, noe som indikerer markant høyere drivstoffstabilitet og en betydelig lavere risiko for slamdannelse under lagring og motordrift.
Viktige fordeler:
- Effektiv homogenisering: Reduserer lokal slamakkumulering
- Langsiktig stabilitet: Opprettholder en ensartet drivstoffsammensetning over lengre tids lagring
- Driftssikkerhet: Reduserer blokkeringer og vedlikeholdshendelser
- Skalerbar applikasjon: Kan implementeres både på land på bunkringsstasjoner og om bord på skip
- Økonomiske besparelser: I tillegg til å redusere slamdeponeringskostnadene kan kavitasjonshomogenisering forbedre drivstoffutnyttelsen med ca. 0,1-1 % per tank per reise
For et fartøy som bruker 20 000 tonn HFO årlig, tilsvarer dette en drivstoffbesparelse på ca. 20-200 tonn per år, eller ca. 10 000-100 000 USD per år (basert på en referansepris på 500 USD/t). Høyere drivstoffpriser eller større forbruk vil øke disse besparelsene proporsjonalt. I tillegg til den direkte verdien av tapt drivstoff utgjør deponering av slam i henhold til kravene i MARPOL Annex I en betydelig kostnadsfaktor. Skipene er forpliktet til å lagre slammet i egne tanker og kun tømme det i mottaksanlegg eller forbrenne det om bord. Gebyrene for håndtering av slam i havner som overholder MARPOL-kravene, kan ofte overgå kostnadene for det tapte drivstoffet, noe som gjør slamminimering til en enda viktigere operasjonell og økonomisk prioritet.
Illustrativ innvirkning
Implementering av kavitasjonsblandingsprosessen kan føre til:
- Reduksjon i slamakkumulering: Ved å spre slampartikler forhindrer prosessen lokal opphopning
- Bedre utnyttelse av drivstoffet: Mer konsistent drivstoffkvalitet fører til bedre motorytelse og effektivitet
- Kostnadsbesparelser: Redusert behov for vedlikehold og rengjøring, noe som fører til lavere driftskostnader
4. Konklusjon
Slamdannelse ved bunkring av skip er fortsatt en vedvarende driftsmessig og regulatorisk utfordring med betydelige økonomiske konsekvenser. I tillegg til direkte drivstofftap krever MARPOL Annex I at alt slam lagres, forbrennes om bord eller slippes ut til lisensierte mottaksanlegg, der håndteringsgebyrene ofte overstiger verdien av det tapte drivstoffet.
Vedå kombinere systematisk drivstoffhåndtering med avansert kavitasjonsbasert homogenisering kan operatørene:
- Opprettholde langsiktig drivstoffstabilitet
- Redusere vedlikeholds-, driftsstans- og avhendingskostnader
- Forbedre drivstoffutnyttelsen, motorens pålitelighet og driftssikkerheten
- Sikrer samsvar med MARPOL Annex I og reduserer samtidig miljørisikoen
Integrering av kavitasjonshomogenisering på både bunkringsstasjoner og om bord på skip gir derfor en vei til tryggere, mer økonomisk og miljøvennlig håndtering av marint drivstoff, samtidig som slamrelaterte problemer og regulatoriske byrder minimeres.
Forfatter: Dr. Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH
5. Referanser
- Den internasjonale standardiseringsorganisasjonen (ISO). (2017). ISO 8217:2017 - Petroleumsprodukter - Drivstoff (klasse F) - Spesifikasjoner for marint drivstoff
- Concawe. (2019). Stabilitet og sedimentdannelse i tungolje. Rapport nr. 5/19
- CIMAC. (2018). Drivstoffrapporter: Slamdannelse og håndtering av drivstoff. International Council on Combustion Engines
- RAPTECH GmbH. (2024). Interne tekniske rapporter om kavitasjonsblandingsteknologi
