Oblikovanje mulja pri ravnanju z gorivom za plovila | Mehanizmi, vplivi in ublažitev s kavitacijo
Težka goriva (HFO) in vmesna goriva (IFO) se zaradi nizkih stroškov in visoke gostote energije pogosto uporabljajo kot goriva za plovila. Vendar je stalen operativni izziv nastajanje mulja med skladiščenjem in ravnanjem, zlasti v sistemih za polnjenje na kopnem in na plovilih.
Mulj je viskozna, poltrdna usedlina, sestavljena iz asfaltenov, voskov, usedlin, vode in drugih onesnaževal. Na njegov nastanek vplivajo sestava goriva, temperatura skladiščenja, čas zadrževanja in postopki ravnanja. Empirični podatki iz smernic IMO kažejo, da je nastajanje mulja običajno od 1-3 % prostornine porabljenega HFO (≈ 0,01-0,03 m³ na tono).
1. Nastajanje blata - mehanizmi in sestava
1.1 Sestava
Blato je sestavljeno predvsem iz:
1.2 Vplivni parametri
Ključni dejavniki, ki vplivajo na nastanek blata, so:
1.3. Ekonomski in operativni učinki vključujejo:
1.4. Hitrost nastajanja blata
Hitrost nastajanja blata je odvisna od različnih dejavnikov, vključno s sestavo goriva, pogoji skladiščenja in ravnanjem. Operativne izkušnje in smernice IMO kažejo, da se med čiščenjem in skladiščenjem goriva običajno tvori od 1 do 3 % prostornine porabljenega HFO, čeprav se to nanaša na ostanke iz separatorja/bunkerja in se ne sme neposredno enačiti s specifikacijo ISO 8217sediment.
Za plovilo, ki skladišči 1 000 ton HFO 380:
Opozoriti je treba, da te ocene upoštevajo le neposredno izgubo vrednosti goriva. V praksi so stroški ravnanja z blatom pogosto višji zaradi obvezne odstranitve v skladu s Prilogo I k MARPOL, pristaniških pristojbin za sprejem in zahtev za ravnanje z blatom, ki lahko znatno presegajo preproste stroške izgubljenega goriva.
2. Pristopi k nadzoru in obdelavi blata
2.1 Tradicionalne metode
Omejitve
3. Homogenizacija na osnovi kavitacije Potencial homogenizacije RAPTECH
c 3s5b1r3e5a6k Kavitacijsko mešanje uporablja nadzorovan visokotlačni tok in pojave kavitacije za ustvarjanje mikroturbulence, ki hitro razprši delce blata v gorivo v razsutem stanju. Spodnje slike prikazujejo zmogljivosti homogenizacije RAPTECH, ki je obdelala težke usedline odpadnega olja iz pirolize plastike:
Pred kavitacijsko homogenizacijo RAPTECH
Po kavitacijski homogenizaciji RAPTECH
V poskusih s HFO 380 je kavitacijska homogenizacija RAPTECH zmanjšala skupni sedimentacijski potencial (TSP), ključni kazalnik stabilnosti, z začetnih vrednosti do 0,10 % m/m (v okviru specifikacije ISO 8217) na 0,04 % m/m (poročilo Bureau Veritas). To pomeni izboljšanje izmerjene stabilnosti goriva za do 60 %, kar kaže na izrazito večjo stabilnost goriva in bistveno manjše tveganje nastajanja mulja med skladiščenjem in delovanjem motorja.
Ključne prednosti:
Za plovilo, ki letno porabi 20 000 t HFO, to pomeni prihranek goriva v višini približno 20-200 t na leto ali približno 10 000-100 000 USD letno (na podlagi referenčne cene 500 USD/t). Višje cene goriva ali večja poraba bi te prihranke sorazmerno povečala. Poleg neposredne vrednosti izgubljenega goriva predstavlja odstranjevanje blata v skladu z zahtevami Priloge I k MARPOL pomemben stroškovni dejavnik. Ladje morajo blato hraniti v namenskih rezervoarjih in ga izpuščati le v sprejemne objekte ali sežigati na krovu. Pristojbine za ravnanje z blatom v pristaniščih v skladu z MARPOL lahko pogosto presežejo stroške samega izgubljenega goriva, zato je zmanjšanje količine blata še večja operativna in gospodarska prednostna naloga.Ilustrativni učinek
Izvajanje postopka kavitacijskega mešanja lahko privede do:
4. Zaključek
Nastajanje blata pri bunkeriranju ladij ostaja stalen operativni in regulativni izziv z znatnimi gospodarskimi posledicami. Poleg neposrednih izgub goriva je treba po Prilogi I k MARPOL vse blato skladiščiti, sežgati na krovu ali odvesti v licencirane sprejemne objekte, kjer stroški ravnanja pogosto presegajo vrednost izgubljenega goriva.
Z združitvijo sistematičnega upravljanja goriva z napredno homogenizacijo, ki temelji na kavitaciji, lahko upravljavci:
Vključitev kavitacijske homogenizacije na bunkerskih postajah in na ladjah zato zagotavlja pot do varnejšega, gospodarnejšega in okolju prijaznejšega ravnanja z ladijskim gorivom, hkrati pa zmanjšuje težave, povezane z blatom, in regulativno obremenitev.
Author: Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH
5. Reference
Težka goriva (HFO) in vmesna goriva (IFO) se zaradi nizkih stroškov in visoke gostote energije pogosto uporabljajo kot goriva za plovila. Vendar je stalen operativni izziv nastajanje mulja med skladiščenjem in ravnanjem, zlasti v sistemih za polnjenje na kopnem in na plovilih.
Mulj je viskozna, poltrdna usedlina, sestavljena iz asfaltenov, voskov, usedlin, vode in drugih onesnaževal. Na njegov nastanek vplivajo sestava goriva, temperatura skladiščenja, čas zadrževanja in postopki ravnanja. Empirični podatki iz smernic IMO kažejo, da je nastajanje mulja običajno od 1-3 % prostornine porabljenega HFO (≈ 0,01-0,03 m³ na tono).
1. Nastajanje blata - mehanizmi in sestava
1.1 Sestava
Blato je sestavljeno predvsem iz:
- Asfalti (težke aromatske frakcije, nagnjene k obarjanju)
- voski (parafinske frakcije z visoko vsebnostjo topljivih snovi)
- Usedline in delci (pesek, rja, korozijski produkti)
- Voda (zaradi kondenzacije ali onesnaženja)
- Kemični ostanki (od kemikalij za obdelavo, dodatkov)
| Komponenta | Masa (običajno) |
|---|---|
| Asfalti | 50-70 % |
| Voski | 10-20 % |
| Sedimenti | 5-15 % |
| Voda | 1-5 % |
| Drugo (ostanki) | 5-10 % |
1.2 Vplivni parametri
Ključni dejavniki, ki vplivajo na nastanek blata, so:
- sestava goriva: Višja vsebnost asfaltena → večja možnost nastanka blata
- Temperatura: Ohlajanje pod temperaturo obarjanja voska poveča nastajanje mulja
- Čas skladiščenja: Daljše zadrževanje pospešuje sedimentacijo in aglomeracijo
- Onesnaženje: Vdor vode in delcev pospešuje nastajanje mulja
- Učinkovitost mešanja: Slaba cirkulacija omogoča lokalno kopičenje
1.3. Ekonomski in operativni učinki vključujejo:
- Zmanjšana uporabna prostornina goriva
- Zamašitve črpalk, filtrov in cevi za gorivo
- Povečani stroški vzdrževanja in čiščenja
- Nevarnost neenakomernega izgorevanja in onesnaženja motorja
1.4. Hitrost nastajanja blata
Hitrost nastajanja blata je odvisna od različnih dejavnikov, vključno s sestavo goriva, pogoji skladiščenja in ravnanjem. Operativne izkušnje in smernice IMO kažejo, da se med čiščenjem in skladiščenjem goriva običajno tvori od 1 do 3 % prostornine porabljenega HFO, čeprav se to nanaša na ostanke iz separatorja/bunkerja in se ne sme neposredno enačiti s specifikacijo ISO 8217sediment.
Za plovilo, ki skladišči 1 000 ton HFO 380:
| Scenarij | Masa blata (t) | Količina polža m³ | Izguba stroškov goriva @ $500/t |
|---|---|---|---|
| Nizka ocena (1 vol. %) | 9.5 | ≈ 10 | 4.750 |
| Visoko ocenjeno (3 vol. %) | 28.5 | ≈ 30 | 14.250 |
Opozoriti je treba, da te ocene upoštevajo le neposredno izgubo vrednosti goriva. V praksi so stroški ravnanja z blatom pogosto višji zaradi obvezne odstranitve v skladu s Prilogo I k MARPOL, pristaniških pristojbin za sprejem in zahtev za ravnanje z blatom, ki lahko znatno presegajo preproste stroške izgubljenega goriva.
2. Pristopi k nadzoru in obdelavi blata
2.1 Tradicionalne metode
- Ogrevanje in kroženje: Gorivo vzdržujte nad temperaturo obarjanja voska (~50-60 °C za HFO 380).
- Centrifugalno ločevanje/dekantiranje: Odstranjevanje vode in težkih trdnih delcev
- Mehansko filtriranje: Zaščita motorja in sistemov za polnjenje
- Kemični dodatki: Disperzanti, stabilizatorji za zmanjšanje nastajanja usedlin
Omejitve
- Visoki stroški energije in vzdrževanja
- Ni popolnoma učinkovit za homogenizacijo velikih prostornin rezervoarjev
- Nevarnost nepopolnega mešanja, zlasti na bunkerskih postajah ali na krovu
3. Homogenizacija na osnovi kavitacije Potencial homogenizacije RAPTECH
c 3s5b1r3e5a6k Kavitacijsko mešanje uporablja nadzorovan visokotlačni tok in pojave kavitacije za ustvarjanje mikroturbulence, ki hitro razprši delce blata v gorivo v razsutem stanju. Spodnje slike prikazujejo zmogljivosti homogenizacije RAPTECH, ki je obdelala težke usedline odpadnega olja iz pirolize plastike:
Pred kavitacijsko homogenizacijo RAPTECH
Po kavitacijski homogenizaciji RAPTECH
V poskusih s HFO 380 je kavitacijska homogenizacija RAPTECH zmanjšala skupni sedimentacijski potencial (TSP), ključni kazalnik stabilnosti, z začetnih vrednosti do 0,10 % m/m (v okviru specifikacije ISO 8217) na 0,04 % m/m (poročilo Bureau Veritas). To pomeni izboljšanje izmerjene stabilnosti goriva za do 60 %, kar kaže na izrazito večjo stabilnost goriva in bistveno manjše tveganje nastajanja mulja med skladiščenjem in delovanjem motorja.
Ključne prednosti:
- Učinkovita homogenizacija: Zmanjša lokalno kopičenje blata
- Dolgoročna stabilnost: Ohranja enakomerno sestavo goriva pri daljšem skladiščenju
- Zanesljivost delovanja: Zmanjša število blokad in vzdrževalnih posegov
- Skalabilna aplikacija: Izvede se lahko tako na kopnem na bunkerskih postajah kot na plovilih.
- Ekonomski prihranki: Poleg zmanjšanja stroškov odstranjevanja blata lahko kavitacijska homogenizacija izboljša izkoristek goriva za ~0,1-1 % na rezervoar na plovbo
Za plovilo, ki letno porabi 20 000 t HFO, to pomeni prihranek goriva v višini približno 20-200 t na leto ali približno 10 000-100 000 USD letno (na podlagi referenčne cene 500 USD/t). Višje cene goriva ali večja poraba bi te prihranke sorazmerno povečala. Poleg neposredne vrednosti izgubljenega goriva predstavlja odstranjevanje blata v skladu z zahtevami Priloge I k MARPOL pomemben stroškovni dejavnik. Ladje morajo blato hraniti v namenskih rezervoarjih in ga izpuščati le v sprejemne objekte ali sežigati na krovu. Pristojbine za ravnanje z blatom v pristaniščih v skladu z MARPOL lahko pogosto presežejo stroške samega izgubljenega goriva, zato je zmanjšanje količine blata še večja operativna in gospodarska prednostna naloga.Ilustrativni učinek
Izvajanje postopka kavitacijskega mešanja lahko privede do:
- zmanjšanje kopičenja blata: Z razpršitvijo delcev blata postopek preprečuje lokalno kopičenje
- Boljša izkoriščenost goriva: Bolj dosledna kakovost goriva vodi k boljši zmogljivosti in učinkovitosti motorja
- Prihranki pri stroških: Manjša potreba po vzdrževanju in čiščenju, kar vodi k nižjim obratovalnim stroškom
4. Zaključek
Nastajanje blata pri bunkeriranju ladij ostaja stalen operativni in regulativni izziv z znatnimi gospodarskimi posledicami. Poleg neposrednih izgub goriva je treba po Prilogi I k MARPOL vse blato skladiščiti, sežgati na krovu ali odvesti v licencirane sprejemne objekte, kjer stroški ravnanja pogosto presegajo vrednost izgubljenega goriva.
Z združitvijo sistematičnega upravljanja goriva z napredno homogenizacijo, ki temelji na kavitaciji, lahko upravljavci:
- ohraniti dolgoročno stabilnost goriva
- zmanjšajo stroške vzdrževanja, zastojev in odstranjevanja
- Izboljšati izkoristek goriva, zanesljivost motorja in varnost obratovanja.
- Zagotovite skladnost s Prilogo I k konvenciji MARPOL in hkrati zmanjšajte okoljska tveganja
Vključitev kavitacijske homogenizacije na bunkerskih postajah in na ladjah zato zagotavlja pot do varnejšega, gospodarnejšega in okolju prijaznejšega ravnanja z ladijskim gorivom, hkrati pa zmanjšuje težave, povezane z blatom, in regulativno obremenitev.
Author: Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH
5. Reference
- Mednarodna organizacija za standardizacijo (ISO). (2017). ISO 8217:2017 - Naftni proizvodi - Goriva (razred F) - Specifikacije goriv za plovila.
- Concawe. (2019). Stabilnost težkega kurilnega olja in nastajanje usedlin. Poročilo št. 5/19
- CIMAC. (2018). Poročila o gorivih: Oblikovanje usedlin in ravnanje z gorivom. Mednarodni svet za motorje z notranjim zgorevanjem
- RAPTECH GmbH. (2024). Interna tehnična poročila o tehnologiji kavitacijskega mešanja
