ОБОРУДОВАНИЕ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СУДОВЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК

ИННОВАЦИИ КАК ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РЕСУРС

Постоянно возрастающая стоимость углеводородных топлив, принятые международными организациями и правительствами стран решения об охране экологической среды, требуют от изготовителей судовых энергетических установок и судовладельцев разрабатывать и применять технические решения для повышения эффективности сжиганиятоплива и сокращения эмиссии продуктов сгорания в окружающую среду.

За более чем 100 лет развития дизелестроения успех в совершенствовании двигателей оценивался по результатам эффективности использования топлива, повышения пропульсивноймощности, надежности работы. Повышение экономической эффективности двигателей достигалось, в основном, за счет интенсификации параметров рабочего процесса, конструктивных и технологических решений, позволявших сжигать более дешевое топливо, получаемое из остаточных
фракций нефтепереработки. Однако путь дальнейшего совершенствования дизелей через повышение параметров рабочего процесса становится все более сложным и дорогостоящим, требует применения неординарных решений.

Созданное технологической компанией инновационное оборудование Установка
РТЭО позволяет воздействовать на физикохимические свойства топлива, тем самым снижать его расход не менее чем на 10 % с одновременным снижением количества вредных выбросов.

ОПЫТ РАБОТЫ С ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКОЙ

На теплоэлектростанции (ТЭС) фирмы “Atlantik Islands Electicity” (порт Canisal, остров Мадейра) в 2014 году, в том числе нашими специалистами , проводились работы с
монтажом, пуском и наладкой оборудования модернизированной системы топливоподготовки дизельгенераторной установки на базе дизеля 16ZAV40S, заводской номер 740534, производства фирмы «New Sulzer Diesel» (NSD) и изготовленного во Франции в 2000 г. Двигатель Vобразный, 4х тактный, с турбонаддувом, 16ти цилиндровый и имеет: диаметр цилиндра 400мм, ход поршня 560мм, обороты 500 об/мин, паспортная мощность 12 мВт, топливо мазут типа IFO380, единичная мощность 660 кВт/цил, давление подачи воздуха в цилиндры 2,2 кг/см2, расход топлива в зависимости от мощности от 1,7 до 2,2 т/ч. Наработка двигателя составляла порядка 80000 часов или примерно половина ресурса до капремонта, состояние двигателя удовлетворительное.

Были достигнуты следующие количественные значения при сохранении генерирующей мощности:

Зафиксирован прямыми замерами выхлопных газов положительный экологический эффект: снижение объемов вредных выбросов с продуктами сгорания подготовленного топлива — оксида углерода (СО) в 3-4 раза, углекислого газа (СО2) на 10-16%, окислов азота (NO) на 50-70%, двуокиси азота (NO2) на 25-50%, оксидов азота (NOx) на 35-70%, диоксида серы (SO2) — в 3-6 раз.

Зафиксировано снижение с 6% до 2% количества кислорода, участвующего в окислении горючего, при увеличении обводнённости подготовленного топлива. Динамика изменения теплотехнических параметров двигателя положительная. Средняя температура головок цилиндров понизилась на 5-8°С, среднее давление в цилиндрах снизилось на 1,5-2,0 кг/см2, при этом снизились разбросы давлений по цилиндрам, т.е. дизель стал работать «мягче», что указывает на интенсификацию процессов сгорания в цилиндрах при использовании подготовленного топлива. Учитывая физический смысл двуокиси углерода в кинетике горения углеводородов и корреляцию динамики изменения количества углекислого газа и количества подаваемого горючего в камеру сгорания, при сохранении номинальной мощности ДЭС и обводнённости топлива до 16%, зафиксировано снижение удельного расхода мазута не менее чем 10%.

УСТАНОВКА РТЭО

Компания предлагает к внедрению инновационное обо рудование Установку
на базе Реактора ТеплоЭнергоОбменного (Установка РТЭО). Основной принцип работы Установки РТЭО построен на использовании нескольких видов физического воздействия на исходный мазут, а именно гидродинамическую и ультразвуковую
кавитацию, акустические течения и давление звукового излучения, которые совместно дают возможность осуществления уникальных технологических процессов приготовления топлива к сжиганию.

Результатом работы Установки является получение гидростабилизированного топлива (ГСТ), которое является высокоэффективным, принципиально новым видом топлива, соответствующим нормативным требованиям к котельнопечному топливу. ГСТ гарантировано не расслаивается в течение 1 года.

ГСТ позволяет повысить качество сжигания за счет внутритопочного дробления и вести сжигание на пониженном дутье без увеличения недожога. Капля ГСТ представляет собой каплю воды, заключённую в капле мазута. Изза разницы температур кипения воды и мазута (вода 100°С, мазут 350°C) происходит быстрое вскипание воды, формируется микровзрыв и вторичное распыление мазута, что способствует повышению полноты сгорания топливной смеси. При этом концентрация твёрдых частиц уходящих в атмосферу газов уменьшается и снижается их температура.

Установка РТЭО монтируется байпасным способом между отстойным и расходным танками. Установка в поточном режиме контролирует расход, давление, обводненность, температуру мазута и воды. Режим работы Установки меняется автоматически при изменении температуры и обводненности мазута.

Расход и давление поддерживаются Установкой в соответствии с фактической температурой и обводненностью мазута. После того, как топливо прошло процесс гидростабилизации, оно сохраняет стабильность в течение длительного периода
без потери своих качеств.

Установка РТЭО представляет собой комплект оборудования с входными линиями подачи воды и мазута, выходную линию для готовой топливной смеси, технологическое оборудование и средства автоматизации. Работа Установки РТЭО полностью автоматизирована и безопасна. Комплектация адаптируется под конкретные особенности места внедрения.

ДИСПЕРСНАЯ СТРУКТУРА ТОПЛИВА

Гидростабилизированное топливо

Под микроскопом исследовано гидростабилизированное топливо на основе исходного мазута. ГСТ является тонкодисперсным и гомогенным, размер частиц водяных глобул не превышает 5 мкм.

Качество водомазутной эмульсии характеризуется в основном двумя показателями – дисперсностью и равномерностью распределения глобул в дисперсионной среде (мазуте). Одним из главных достоинств ГСТ является то обстоятельство, что оно обладает стабильной микроструктурой с равномерно распределёнными глобулами воды в виде мелкодисперсной фазы до 5 мкм.

ЭФФЕКТ ПРИМЕНЕНИЯ

В результате проведенных исследований и полученного опыта использования гидростабилизированного топлива в топливных системах энергетических установок была установлена зависимость получаемого технико-экономического эффекта не только от степени дисперсности и содержания водной фазы в ГСТ, но также и от степени воздействия на физико-химическую структуру топлива и способа применения эмульсии в топливной системе дизельных двигателей.

Применение подготовленного топлива качественно изменяет процессы смесеобразования и горения в цилиндрах дизелей. Эффективность процесса горения находится в прямой зависимости от степени измельчения и скорости движения частиц топлива в камере сгорания в период формирования предпламенного процесса. Впрыскиваемая через отверстие сопла форсунки струя топлива, встречая сопротивление воздушного заряда, распадается на капли, что способствует его полноценному сгоранию.

Проведенными исследованиями и экспериментами в процессе сгорания ГСТ выявлены также и закономерности химической кинетики взаимодействия углеводородов и их радикалов с молекулами и продуктами диссоциации водной фазы. В начальный момент окисление углеводородов молекулами от диссоциации паров воды более возможно, чем от взаимодействия с кислородом воздуха. Образующийся избыток атомов водорода быстро диффундирует в область с избытком кислорода, где их реакция компенсирует затраты энергии на диссоциацию воды. Все это позволяет сделать заключение о том, что ГСТ является особым видом топлива, качественно и количественно изменяющее процессы горения.

При сжигании ГСТ снижается теплонапряженность деталей цилиндро-поршневой группы. Масляная пленка на зеркале цилиндра насыщается продуктами неполного сгорания топлива меньше и работает в более комфортном температурном режиме, что позволяет резко повысить надежность работы поршневых колец, снизить абразивный износ цилиндровых втулок. Уплотняющая поверхность выпускных клапанов, в связи с резким уменьшением в составе уходящих газов продуктов неполного сгорания топлива, снижением температуры уходящих газов, не подвергается интенсивному воздействию газовой коррозии, отложения нагара на тарелке, штоке клапана практически отсутствуют. Все элементы топливной аппаратуры с переводом на ГСТ работают надежно, прекращается коксование на соплах форсунок, поверхности игл распылителей остаются чистыми, без отложения смол, сульфидов.

ЭФФЕКТ ВНЕДРЕНИЯ

СХЕМЫ ВОЗМОЖНОГО ВСТРАИВАНИЯ

ПРЕДЛОЖЕНИЕ К СОТРУДНИЧЕСТВУ

В целях улучшения технико-экономических показателей (использования) топлива для судовых энергетических установок, наша компания предлагает сотрудничество по внедрению Установок РТЭО.

• Установки РТЭО поставляются в различных модификациях с производительностью от 10 до 100 т/ч.
• Подключение Установки в систему мазутоподготовки не требует существенных конструктивных изменений на объекте.
• Монтаж и пусконаладочные работы оборудования занимают не более 30 дней.
• Эксплуатационная надежность Установок РТЭО составляет не менее 10 лет.

В случае Вашей заинтересованности, мы готовы обсудить возможные варианты сотрудничества, в том числе проведение совместных опытно-промышленных испытаний.