Анализ влияния каталитических частиц на рабочие характеристики и новый стандарт по обеспечению безаварийной эксплуатации судовых дизеле

 

 

 

 

 

Анализ влияния каталитических частиц на рабочие характеристики и новый стандарт по обеспечению безаварийной эксплуатации судовых дизелей

Стандарт на рабочие  характеристики сепарационных систем

 

 

 

Данный документ подготовлен компаниями Alfa Laval, BP Marine и MAN B&W Diesel

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

		bp marine
			MAN B&W Diesel

 

 

Стр. A-B (1–2 из 40)

 

Объединение усилий – важный шаг в развитии отрасли

 
Целью настоящего документа является краткий обзор каталитических частиц и их влияния на остаточные нефтяные топлива, рабочие характеристики судовых дизелей и технологии очистки топлив на борту судна.  Обзор подготовлен Рабочей Группой №20 Европейского Комитета по Стандартизации (CEN) по разработке Стандарта на рабочие характеристики судовых сепарационных систем, упоминаемого в материалах под ссылкой CWA 15375:2005, «Сепараторы остаточного нефтяного топлива для судовых дизелей – Испытания для определения рабочих характеристик с использованием специального контрольного нефтепродукта».

 
Авторами данной публикации являются Гуннар Эстрём (Gunnar Åström), Alfa Laval, Адриан Дэниэлз (Adrian Daniels), BP Marine и Кьельд Або (Kjeld Aabo), MAN B&W Diesel, совместные усилия которых сыграли ключевую роль в установлении нового стандарта на рабочие характеристики сепарационных систем. Все три компании, вместе с другими, работая над учреждением и получением разрешения на деятельность рабочей группы CEN Workshop Agreement (OWA) вели активную работу по подготовке судостроительной промышленности к переходу на использование стандарта на рабочие характеристики сепарационных систем.

 

 

 

 

 

 

Гуннар Эстрём (Gunnar Åström)	Адриан Дэниэлз (Adrian Daniels)	Кьельд Або (Kjeld Aabo)
Alfa Laval	BP Marine	MAN B&W Diesel

 

 

Стр. С-D (3-4 из 40)

 

 

 

Обзор состояния вопроса
Краткое содержание	2
Остаточные нефтяные топлива для судовых дизелей[1]	4
Остаточное нефтяное топливо	4
Технологии нефтепереработки	4
Каталитические частицы	11
Стандарт на топлива ISO 8217	12
Измерения для определения содержания каталитических частиц	13
Каталитические частицы в остаточном нефтяном топливе – анализ тенденций	13
Судовые дизели	14
Влияние каталитических частиц на рабочие  характеристики двигателей	15
Важность очистки топлив	15
Износ и повреждение двигателя в результате присутствия каталитических частиц в топливе	17
Анализ конкретных примеров: Береговая  электростанция	19
Системы очистки топлива	20
Современный подход	20
Закон Стокса	21
Эксплуатационные параметры	21
Влияние качества топлива на сепарацию	23
Работа по последовательной или  параллельной схеме?	24
Новый стандарт на рабочие  характеристики сепарационных систем	26
Метод модельных испытаний	27
Сравнение с реальными эксплуатационными  условиями	29
Обоснование выбора метода типового испытания	29
Сертификации типа	30
Экономические аспекты	31
Определение размерных  характеристик систем очистки топлива	32
Определение требуемых размеров центробежных сепараторов	32
Соотношение установленного расхода  и максимальной рекомендуемой производительности	32
Заключение	34

 

Прим.перев.:

[1] Остаточное  нефтяное топливо [Residual fuel oil] –  Очень тяжелое нефтяное топливо,  получаемое из остатка фракционной  дистилляции, а не перегнанных  фракций – СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ  OILPAGES.RU -  http://www.oilpages.ru/words.php

 

 

1 (5 из 40)

 

 

Краткое содержание

 

 
Общей характеристикой судовых  дизельных двигателей является их работа за счет сжигания остаточных нефтяных топлив. Качество топлив меняется в  широком диапазоне в зависимости  от сорта и технологии производства топлив.  Некоторые из них могут иметь более высокие по сравнению с другими уровни содержания загрязняющих примесей, например, воды и абразивных частиц.

 
Для обеспечения надежной работы и  экономической эффективности эксплуатации судовых дизельных двигателей, необходимо производить очистку всех остаточных топлив перед впрыском в двигатели. 

 
На сегодня, основным методом очистки, используемым на борту судов является центробежная сепарация. На протяжении многих лет двигателестроительные фирмы, владельцы судов и классификационные организации испытывают неудобства ввиду отсутствия в достоверных критериев оценки рабочих характеристик, которые позволяли бы сравнить показатели работы центробежного сепаратора одного изготовителя в сопоставлении с характеристиками оборудования другого изготовителя в отношении удаления абразивных частиц материала твердой фазы, например, каталитических частиц, из остаточных нефтяных топлив для судовых дизелей. При отсутствии надлежащего контроля эти частицы, вызывающие износ и повреждение двигателя, могут создать угрозу безопасности судна. 

 
Согласно Стандарту ISO 8217, устанавливающего технические требования к топливам для   судовых двигателей, максимальное допустимое содержание каталитических частиц в бункеруемом топливе, выраженное через общее содержание  алюминия и кремния, составляет 80 мг/кг (ppm – промиль). Однако, согласно общей установке изготовителей двигателей, перед подачей в двигатель это количество подлежит снижению судовой системой очистки топлива до уровня максимум 15 ppm . 

 
Изготовители центробежных сепараторов  предоставляют покупателям свои собственные таблицы «Максимальной  рекомендуемой производительности» (MRC) для использования в качестве руководств при выборе системы очистки топлива.  Однако покупатели не могут быть уверены, что центробежные сепараторы, выбираемые и устанавливаемые с использованием этих таблиц, действительно способны обеспечить гарантированное удаление представляющих опасность твердых частиц из бункерных топлив. 

 
В июне 2004 Европейский комитет по стандартизации (CEN) начал работу по установлению рабочих технических требований к методу определения рабочих характеристик центробежных сепараторов в отношении присутствия твердых частиц в остаточных нефтяных топливах. 

 

 

 

 

 

 

2 (6 из 40)

 

 

 
В августе 2005 Рабочая группа CEN завершила работу над документом, получившим название Соглашение CWA, который фактически установил новый промышленный стандарт, определяющим рабочие характеристики центробежных сепараторов, устанавливаемых на борту судов. Этот стандарт, основу которого составляет контролируемое использование твердых частиц искусственного происхождения, считается достоверным критерием оценки рабочих характеристик, определяющих способность центробежных сепараторов нефтяного топлива по удалению твердых частиц из остаточных нефтяных топлив для судовых дизелей до безопасных эксплуатационных уровней.

 
Тем самым обеспечивается возможность  выполнения объективного сравнительного анализа характеристик центробежных сепараторов от различных поставщиков.

 
Участвующие стороны рассматривают  перспективы дальнейшей разработки соглашения до уровня всеобъемлющего международного стандарта, который  был бы признан Международной  организацией по стандартизации (ISO).  

Установленный номер для ссылки на данный документ: CWA 15375, Сепараторы остаточного нефтяного топлива для судовых дизелей – Испытания для определения рабочих характеристик с использованием специального контрольного нефтепродукта; документ датирован 17.08.2005.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 (7 из 40)

 

 

Остаточные  топлива для судовых дизелей 

 
Остаточное топливо для судовых  дизелей, называемое также бункерным  топливом, тяжелым топливом или остаточным нефтяным топливом, предназначено для  обозначения первичного источника  энергии, используемого в судостроении и судоходстве. 

 
Это топливо потребляется на борту  сосуда как главным двигателем, обеспечивающим движение судна по воде, тик и  вспомогательными двигателями, обеспечивающим вырабатывание всей электрической  энергии для бортовых систем, например, для освещения, отопления и вспомогательного оборудования двигателей. 

 
Остаточное нефтяное топливо 

 
Остаточное нефтяное топливо, по существу, побочный продукт нефтепереработки, доведенный путем смешения до необходимого уровня характеристик в целях удовлетворения потребности рынка в дешевом источнике энергии. Часть производимого остаточного нефтяного топлива используется в судостроении и судоходстве. Основными направлениями нефтеперерабатывающей промышленности являются производство легких и средних сортов нефтяных дистиллятов, используемых для формулирования составов автомобильного бензина, авиационного топлива для реактивных двигателей, легкого автомобильного дизельного топлива и исходного сырья для химической промышленности.  В течение последних 15 лет продолжался устойчивый рост спроса на дистиллятные сорта во всем мире, тогда как производство остаточного нефтяного топлива несколько снизилось (Рис. 1).

 
Как следствие неослабевающего  роста спроса на дистиллятные топлива, в технологиях нефтепереработки стали использоваться более сложные процессы, обеспечивающие получение максимально возможного количества дистиллятного сырья из барреля сырой нефти. Результатом явилось снижение относительной доли производства остаточного нефтяного топлива из барреля сырой нефти. Так в 1990 году около 20 процентов каждого барреля сырой нефти шло на переработку в остаточное топливо по сравнению с 14 процентами сегодня.  Характеристика этого снижения имеет вид, на удивление близкий к линейной зависимости (Рис. 2). 

 
Если снижение в производстве остаточного  топлива продолжится в том  же темпе, составляющем около 4,6 процентов  за каждые десять лет, то приблизительно через 30 лет остаточное нефтяное топливо  вообще не будет производиться. Очевидно, что в определенный момент времени в период до 2035 годом спрос на остаточное нефтяное топливо превысит возможность его поставки, что вызовет потерь остаточным топливом своего сегодняшнего исключительного статуса дешевого источника энергии

 
Технологии нефтепереработки

 
В данном разделе описываются основные технологические процессы нефтепереработки, которые применимы к производству остаточных топлив.  Исходное сырье для всех топлив получается, как правило, из сырой нефти.  Ниже описаны некоторые из технологических процессов, используемых при переработке нефти. 

 

4 (8 из 40)

 

 

Тоннаж (млн. тонн)
	Год
		Средние нефтяные дистилляты		Бензины		Нефтяное  топливо		Прочие

 

Рис. 1. Мировое потребление нефти (за исключением данных по странам  бывшего Советского Союза).

Источник информации:  

Статистический  анализ компании Бритиш петролеум (BP) –  Обзор за 2004 год: www.bp.com/centres/energy

 

% потребления  нефтяного топлива / Общий объем  по нефтепродуктам
	Год
			Нефтяное  топливо			Линейная  зависимость (нефтяное топливо)