Slibvorming bij de behandeling van scheepsbrandstoffen | Mechanismen, gevolgen en verzachting op basis van cavitatie
HeavyFuel Oils (HFO's) en Intermediate Fuel Oils (IFO) worden veel gebruikt als scheepsbrandstoffen vanwege hun lage kosten en hoge energiedichtheid. Een hardnekkige operationele uitdaging is echter de vorming van slib tijdens de opslag en verwerking, vooral in bunkersystemen, zowel aan land als aan boord van schepen.
Slib is een stroperig, halfvast residu dat bestaat uit asfaltenen, wassen, sedimenten, water en andere verontreinigingen. De vorming ervan wordt beïnvloed door de brandstofsamenstelling, opslagtemperatuur, verblijftijd en behandelingspraktijken. Empirische gegevens van IMO-richtlijnen geven aan dat de vorming van slib gewoonlijk varieert van 1-3% van het volume van de verbruikte HFO (≈ 0,01-0,03 m³ per ton).
1. Slibvorming - Mechanismen.Slibvorming - Mechanismen en Samenstelling
1.1 Samenstelling
Slib bestaat voornamelijk uit:
1.2 Beïnvloedende parameters
Belangrijke factoren die de slibvorming beïnvloeden zijn:
1.3. Economische en operationele gevolgen zijn:
1.4. Snelheid van slibvorming
De snelheid van slibvorming is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de brandstofsamenstelling, opslagomstandigheden en behandelingspraktijken. Operationele ervaring en IMO-richtlijnen geven aan dat de vorming van slib tijdens de brandstofzuivering en -opslag gewoonlijk 1-3% van het volume van de verbruikte HFO bedraagt, hoewel dit betrekking heeft op separator/bunkerresiduen en niet direct moet worden gelijkgesteld met de ISO 8217sedimentspecificatie.
Voor een schip met 1000 ton HFO 380:
Er moet worden opgemerkt dat deze schattingen alleen rekening houden met het directe verlies aan brandstofwaarde. In de praktijk zijn de kosten van slibbeheer vaak hoger als gevolg van verplichte verwijdering krachtens MARPOL Bijlage I, havenontvangstkosten en slibverwerkingsvereisten, die de eenvoudige kosten van de verloren brandstof aanzienlijk kunnen overschrijden.
2. Aanpak van slibbeheersing en -beheerBenaderingen voor slibbeheersing en -behandeling
2.1 Traditionele methoden
Beperkingen
3. Cavitatiegebaseerd homogenisatiepotentieel van RAPTECH
Cavitatiemenging maakt gebruik van gecontroleerde hogedrukstroming en cavitatieverschijnselen om microturbulentie te genereren, waardoor slibdeeltjes snel in de bulkbrandstof worden verspreid. De onderstaande figuren tonen de mogelijkheden van RAPTECH homogenisatie na behandeling van de zware sedimenten van afvalplastic pyrolyse-olie:
Vóór RAPTECH Cavitatie Homogenisatie
Na RAPTECH Cavitatie Homogenisatie
Bij proeven met HFO 380 verminderde RAPTECH cavitatiehomogenisatie het totale sedimentpotentieel (TSP), een belangrijke stabiliteitsindicator, van initiële waarden tot 0,10% m/m (binnen de ISO 8217 specificatie) tot 0,04% m/m (rapport van Bureau Veritas). Dit betekent een verbetering van de gemeten brandstofstabiliteit tot 60%, wat duidt op een duidelijk hogere brandstofstabiliteit en een aanzienlijk lager risico op slibvorming tijdens opslag en gebruik van de motor.
Belangrijkste voordelen:
Voor een schip dat jaarlijks 20.000 ton HFO verbruikt, komt dit overeen met een brandstofbesparing van ongeveer 20-200 ton per jaar, of ongeveer 10.000-100.000 USD per jaar (gebaseerd op een referentieprijs van 500 USD/t). Hogere brandstofprijzen of een groter verbruik zouden deze besparingen proportioneel verhogen. Afgezien van de directe waarde van verloren brandstof vertegenwoordigt de verwijdering van slib krachtens de eisen van bijlage I van MARPOL een aanzienlijke kostenfactor. Schepen zijn verplicht slib op te slaan in speciale tanks en het alleen te lozen in ontvangstfaciliteiten of het aan boord te verbranden. De kosten voor slibverwerking in havens die aan de MARPOL-voorschriften voldoen, overtreffen vaak de kosten van de verloren brandstof zelf, waardoor het minimaliseren van slib een nog grotere operationele en economische prioriteit wordt.
Illustratieve impact
De implementatie van het cavitatiemengproces kan leiden tot:
4. Conclusie
Slibvorming bij het bunkeren van schepen blijft een hardnekkige operationele en regelgevende uitdaging met aanzienlijke economische gevolgen. Naast direct brandstofverlies vereist MARPOL Annex I dat alle slib wordt opgeslagen, aan boord wordt verbrand of wordt afgevoerd naar erkende ontvangstfaciliteiten, waar de behandelingskosten vaak hoger zijn dan de waarde van de verloren brandstof.
Door systematisch brandstofbeheer te combineren met geavanceerde homogenisering op basis van cavitatie, kunnen operators:
De integratie van cavitatiehomogenisatie in zowel bunkerstations als aan boord van schepen biedt daarom een manier om veiliger, zuiniger en milieuvriendelijker met scheepsbrandstoffen om te gaan, terwijl slibgerelateerde problemen en regelgevingslasten worden geminimaliseerd.
Auteur: Dr. Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH
5. Referenties
HeavyFuel Oils (HFO's) en Intermediate Fuel Oils (IFO) worden veel gebruikt als scheepsbrandstoffen vanwege hun lage kosten en hoge energiedichtheid. Een hardnekkige operationele uitdaging is echter de vorming van slib tijdens de opslag en verwerking, vooral in bunkersystemen, zowel aan land als aan boord van schepen.
Slib is een stroperig, halfvast residu dat bestaat uit asfaltenen, wassen, sedimenten, water en andere verontreinigingen. De vorming ervan wordt beïnvloed door de brandstofsamenstelling, opslagtemperatuur, verblijftijd en behandelingspraktijken. Empirische gegevens van IMO-richtlijnen geven aan dat de vorming van slib gewoonlijk varieert van 1-3% van het volume van de verbruikte HFO (≈ 0,01-0,03 m³ per ton).
1. Slibvorming - Mechanismen.Slibvorming - Mechanismen en Samenstelling
1.1 Samenstelling
Slib bestaat voornamelijk uit:
- Asphaltenen (zware aromatische fracties die neigen tot neerslaan)
- Wassen (paraffinefracties met een hoog smeltpunt)
- Sedimenten en deeltjes (zand, roest, corrosieproducten)
- Water (door condensatie of verontreiniging)
- Chemische residuen (van behandelingschemicaliën, additieven)
| Component | Massa (meestal) |
|---|---|
| Asfalten | 50-70 % |
| Wassen | 10-20 % |
| Sedimenten | 5-15 % |
| Water | 1-5 % |
| Overige (residuen) | 5-10 % |
1.2 Beïnvloedende parameters
Belangrijke factoren die de slibvorming beïnvloeden zijn:
- Brandstofsamenstelling: Hoger asfalteengehalte → hoger slibpotentieel
- Temperatuur: Koeling onder het wasneerslagpunt verhoogt slibvorming
- Opslagtijd: Langere verblijftijd bevordert sedimentatie en agglomeratie
- Verontreiniging: Het binnendringen van water en deeltjes versnelt slibvorming
- Mengefficiëntie: Slechte circulatie zorgt voor plaatselijke ophoping
1.3. Economische en operationele gevolgen zijn:
- Verminderd bruikbaar brandstofvolume
- Verstoppingen in pompen, filters en brandstofleidingen
- Hogere onderhouds- en reinigingskosten
- Risico op ongelijkmatige verbranding en vervuiling van de motor
1.4. Snelheid van slibvorming
De snelheid van slibvorming is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de brandstofsamenstelling, opslagomstandigheden en behandelingspraktijken. Operationele ervaring en IMO-richtlijnen geven aan dat de vorming van slib tijdens de brandstofzuivering en -opslag gewoonlijk 1-3% van het volume van de verbruikte HFO bedraagt, hoewel dit betrekking heeft op separator/bunkerresiduen en niet direct moet worden gelijkgesteld met de ISO 8217sedimentspecificatie.
Voor een schip met 1000 ton HFO 380:
| Scenario | Slibmassa (t) | Slak Volume m³ | Verlies aan brandstofkosten @ $500/t |
|---|---|---|---|
| Laag geschat (1% vol) | 9.5 | ≈ 10 | 4.750 |
| Hoog geschat (3% vol) | 28.5 | ≈ 30 | 14.250 |
Er moet worden opgemerkt dat deze schattingen alleen rekening houden met het directe verlies aan brandstofwaarde. In de praktijk zijn de kosten van slibbeheer vaak hoger als gevolg van verplichte verwijdering krachtens MARPOL Bijlage I, havenontvangstkosten en slibverwerkingsvereisten, die de eenvoudige kosten van de verloren brandstof aanzienlijk kunnen overschrijden.
2. Aanpak van slibbeheersing en -beheerBenaderingen voor slibbeheersing en -behandeling
2.1 Traditionele methoden
- Verwarming en circulatie: Brandstof boven wasneerslagpunt houden (~50-60°C voor HFO 380)
- Centrifugale scheiding/ontzwaveling: Water en zware vaste stoffen verwijderen
- Mechanische filtratie: Beschermen van motor en bunkersystemen
- Chemische additieven: Dispergeermiddelen, stabilisatoren om sedimentvorming te verminderen
Beperkingen
- Hoge energie- en onderhoudskosten
- Niet volledig effectief voor het homogeniseren van grote tankvolumes
- Risico op onvolledige menging, vooral op bunkerstations of aan boord
3. Cavitatiegebaseerd homogenisatiepotentieel van RAPTECH
Cavitatiemenging maakt gebruik van gecontroleerde hogedrukstroming en cavitatieverschijnselen om microturbulentie te genereren, waardoor slibdeeltjes snel in de bulkbrandstof worden verspreid. De onderstaande figuren tonen de mogelijkheden van RAPTECH homogenisatie na behandeling van de zware sedimenten van afvalplastic pyrolyse-olie:
Vóór RAPTECH Cavitatie Homogenisatie
Na RAPTECH Cavitatie Homogenisatie
Bij proeven met HFO 380 verminderde RAPTECH cavitatiehomogenisatie het totale sedimentpotentieel (TSP), een belangrijke stabiliteitsindicator, van initiële waarden tot 0,10% m/m (binnen de ISO 8217 specificatie) tot 0,04% m/m (rapport van Bureau Veritas). Dit betekent een verbetering van de gemeten brandstofstabiliteit tot 60%, wat duidt op een duidelijk hogere brandstofstabiliteit en een aanzienlijk lager risico op slibvorming tijdens opslag en gebruik van de motor.
Belangrijkste voordelen:
- Efficiënte homogenisatie: Vermindert plaatselijke slibophoping
- Stabiliteit op lange termijn: Behoudt uniforme brandstofsamenstelling gedurende langdurige opslag
- Bedrijfszekerheid: Vermindert verstoppingen en onderhoud
- Schaalbare toepassing: Kan zowel aan land bij bunkerstations als aan boord van schepen worden geïmplementeerd
- Economische besparingen: Naast het verminderen van de kosten voor slibverwijdering, kan cavitatiehomogenisatie het brandstofgebruik verbeteren met ~0,1-1% per tank per reis.
Voor een schip dat jaarlijks 20.000 ton HFO verbruikt, komt dit overeen met een brandstofbesparing van ongeveer 20-200 ton per jaar, of ongeveer 10.000-100.000 USD per jaar (gebaseerd op een referentieprijs van 500 USD/t). Hogere brandstofprijzen of een groter verbruik zouden deze besparingen proportioneel verhogen. Afgezien van de directe waarde van verloren brandstof vertegenwoordigt de verwijdering van slib krachtens de eisen van bijlage I van MARPOL een aanzienlijke kostenfactor. Schepen zijn verplicht slib op te slaan in speciale tanks en het alleen te lozen in ontvangstfaciliteiten of het aan boord te verbranden. De kosten voor slibverwerking in havens die aan de MARPOL-voorschriften voldoen, overtreffen vaak de kosten van de verloren brandstof zelf, waardoor het minimaliseren van slib een nog grotere operationele en economische prioriteit wordt.
Illustratieve impact
De implementatie van het cavitatiemengproces kan leiden tot:
- Vermindering van slibophoping: Door slibdeeltjes te verspreiden, voorkomt het proces plaatselijke ophoping
- Verbeterde benutting van brandstof: Een consistentere brandstofkwaliteit leidt tot betere motorprestaties en een hogere efficiëntie
- Kostenbesparingen: Minder onderhoud en reiniging nodig, wat leidt tot lagere operationele kosten
4. Conclusie
Slibvorming bij het bunkeren van schepen blijft een hardnekkige operationele en regelgevende uitdaging met aanzienlijke economische gevolgen. Naast direct brandstofverlies vereist MARPOL Annex I dat alle slib wordt opgeslagen, aan boord wordt verbrand of wordt afgevoerd naar erkende ontvangstfaciliteiten, waar de behandelingskosten vaak hoger zijn dan de waarde van de verloren brandstof.
Door systematisch brandstofbeheer te combineren met geavanceerde homogenisering op basis van cavitatie, kunnen operators:
- Brandstofstabiliteit op lange termijn behouden
- Onderhoud, stilstand en verwijderingskosten verminderen
- Het brandstofgebruik, de betrouwbaarheid van de motor en de operationele veiligheid verbeteren
- Zorgen voor naleving van MARPOL Annex I en tegelijkertijd milieurisico's verminderen
De integratie van cavitatiehomogenisatie in zowel bunkerstations als aan boord van schepen biedt daarom een manier om veiliger, zuiniger en milieuvriendelijker met scheepsbrandstoffen om te gaan, terwijl slibgerelateerde problemen en regelgevingslasten worden geminimaliseerd.
Auteur: Dr. Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH
5. Referenties
- Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO). (2017). ISO 8217:2017 - Aardolieproducten - Brandstoffen (klasse F) - Specificaties van scheepsbrandstoffen.
- Concawe. (2019). Stabiliteit van zware stookolie en sedimentvorming. Rapport nr. 5/19
- CIMAC. (2018). Brandstofrapporten: Slibvorming en brandstofbehandeling. Internationale Raad voor Verbrandingsmotoren
- RAPTECH GmbH. (2024). Interne technische rapporten over cavitatiemengtechnologie
