Реферат на тему судовые топлива

Обновлено: 06.07.2024

Морской транспорт до 2020 года считался одним из наиболее сильных источников загрязнения окружающей среды. Крекинг-мазут — самое популярное топливо для судов — содержит в составе в среднем 3,5% сернистых соединений. Для сравнения, содержание сернистых примесей в бензине и дизеле единственного допустимого в России класса экологичности Евро-5 не может превышать 0,001% от общей массы продукта. Но IMO Sulfur 2020 — принятое Международной морской организацией постановление, которым регламентируется содержание сернистых компонентов в топливе для речного и морского транспорта — не более 0,5%, что в корне меняет ситуацию на рынке нефтепродуктов для судоходной отрасли.

Чем заправляют речной и морской транспорт

По весьма приблизительным подсчетам каждый год судоходная отрасль расходует около 400 миллионов тонн нефтепродуктов, а это 10% от затрат всего транспортного сектора на планете. Но хотя тяжёлый флотский мазут (HFO), полученный в результате перегонки нефтяного сырья, считается основным видом судового топлива, у него существуют аналоги — сжиженный газ, газойль (MGO).

Флотский мазут (HFO) получают из смешанных в определенных ТУ и ГОСТами пропорциях остаточных нефтепродуктов с дизельными фракциями. Такие мазуты сжигают в судовых котельных, используют для затопки дизельных и газотурбинных установок.

В рамках действующих ГОСТов выпускают две марки флотского мазута для ВМФ: Ф5 и Ф12, где числа — показатели вязкости топлива. Для коммерческого использования судовые топлива выпускают по более лояльным ТУ 0252-014-00044434-2001:

ИФО-30 (аналог ISO-F-RMC 10) включает 30-40 % средне-дистиллятных продуктов, ИФО-180 (аналог ISO-F-RMC 25) — 8–15 %, ИФО-380 (аналог ISO-F-RMC 35) — менее 5 %.

Россия — одна из стран, ратифицировавших IMO Sulfur 2020, поэтому с 1 января 2020 года в стране установлено ограничение на содержание сернистых компонентов в топливе для судов — не более 0,5%.

Сжиженный газ — аналог флотского мазута, с экономической и экологической точек зрения. Сжигание газа производит до 90% меньше вредных выбросов в окружающую среду. Но главное препятствие на пути к глобальному переводу российского судоходства на СПГ — далеко не весь морской и речной транспорт может быть переоборудован для использования сжиженного газа в качестве основного топлива.

Судовой газойль (MGO) или лёгкое топлива — еще одна альтернатива, более доступная для перевозки судов с мазута, но стоящая примерно в полтора раза дороже. Ключевой козырь газойля — пониженное содержание сернистых компонентов — менее 0.1% на килограмм готового топлива. Именно MGO — основной вид топлива, которым заправляют седа для прохода через зоны ECA — зоны, где действуют собственные правила и ограничения на выбросы отходов от сгорания судового топлива.

Состав и присадки в топливе для судоходной отрасли

Легкое и тяжелое (мазуты) разновидности судового топлива считаются основными видами продуктов нефтегазовой отрасли, применимых для заправки речного и морского транспорта. Общие характеристики наглядно видны на рисунке.

Сравнение составов легкого судового топлива и флотского мазута

Чаще других в составе топлива для судов встречаются следующие добавки: Депрессорные присадки, отвечающие за повышение температуры застывания, тем самым улучшает общую прокачиваемость топлива в условиях низких рабочих температур; Депрессорно-диспергирующие — нужны для снижения температур текучести и застывания маловязких судовых топлив всех видов; Деэмульгаторы — усиливают плотность нефтепродукта, тем самым улучшая процесс расслоение нефтепродукта с водой; Поглотители сероводорода — необходимое дополнение для богатых сероводородными компонентами тяжелых мазутов; Активатор горения — поднимает эффективность и КПД судового топлива.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

26. Марки судовых топлив. Эксплуатационные свойства. Присадки.

Топливо — это вещество, которое при сжигании выделяет большое количество теплоты и используется как источник получения энергии.

По своему физическому состоянию топливо может классифицироваться на три вида: твердое, газообразное, жидкое.

Топлива, используемые на морских судах, должны иметь следующие основные свойства:

высокую теплоту сгорания;

минимальное содержание влаги, серы, золы и иных примесей;

отсутствие склонности к самовозгоранию при длительном хранении;

сравнительно невысокую стоимость;

постоянство характеристик при длительном хранении.

В состав натурального органического топлива входят следующие основные элементы: углерод С, водород Н, кислород О, азот N, сера S, зола А, влага W.

Различают три основные массы топлива: рабочую , сухую и горючую

Рабочая масса характеризует состав топлива в том виде, в котором оно сжигается в топке.

С р + Н р + О р + N p + S p + А р + W p = 100 (2.1)

Сухая масса характеризует безводный состав топлива.

С с + Н с + О с + N c + S с + А с = 100 (2.2)

Горючая масса характеризует безводный и беззольный состав топлива.

С г + H r + О г + N г + = 100 (2.3)

Для пересчета элементарного состава топлива одной массы на другую используют переводные множители. Например, пересчет с горючей массы на рабочую углерода и водорода производится по выражениям

Теплота сгорания топлива — это количество теплоты в килоджоулях, которое выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг. Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

N г + О г

S г _л

Мазут флотский Ф5

Высшей теплотой сгорания Q р _в называется количество теплоты, выделившееся при полном сгорании топлива массой 1 кг при условии, что продукты сгорания охлаждены до температуры конденсации содержащихся в них водяных паров.

Низшей теплотой сгорания Q р _н называется количество теплоты, выделившееся при полном сгорании топлива массой 1 кг, но за вычетом теплоты, затраченной на испарение влаги топлива и влаги, образующейся при сгорании водорода топлива.

Вязкость — это показатель текучести нефтепродуктов.

Вя́зкость —свойство текучих тел оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.

Различают кинетическую, динамическую и условную вязкость

Кинематическая вязкость — это физико-химическая характеристика материала, показывающая его способность под действием сил гравитации сопротивляться течению.

В системе СГС вязкость измеряют в стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт).

В системе СИ единицы измерения кинематической вязкости записывают как м 2 /с.

Кинематической вязкостью называется отношение динамической вязкости к плотности среды.

Единицей динамической вязкости является пуаз (дина·с/см 2 =1 г/(см·с). . Это вязкость жидкости, в которой при изменении скорости движения 1 м/с на расстоянии 1 м, касательное напряжение равно 1 Па.

Условная вязкость — величина, косвенно характеризующая гидравлическое сопротивление течению, измеряемая временем истечения заданного объёма раствора через вертикальную трубку (определённого диаметра). Измеряют в градусах Энглера (по имени немецкого химика К. О. Энглера), обозначают — °ВУ. Определяется отношением времени истечения 200 см3 испытываемой жидкости при данной температуре из специального вискозиметра ко времени истечения 200 см3 дистиллированной воды из того же прибора при 20 °С. Условную вязкость до 16 °ВУ переводят в кинематическую по таблице ГОСТ, а условную вязкость, превышающую 16 °ВУ, по формуле:

Где — кинематическая вязкость (в м2/с), а E _t — условная вязкость (в °ВУ) при температуре t .

Вязкость определяет не только качество распыливания топлива при сжигании его в топках котлов, но и условия его транспортировки и хранения из-за низких температур застывания некоторых марок.

Плотность — это косвенная характеристика химических свойств и фракционного состава топлива. Под плотностью Q 20 ₄ понимается отношение массы топлива при температуре 20°С к массе воды при температуре 4 °С, занимающей тот же объем.

Плотность топлива необходимо знать для подсчетов запаса топлива в емкостях, которое принимается на судно по объему, а учитывается по массе, для настройки сепараторов. Плотность уменьшается с увеличением температуры, что следует учитывать при бункеровке и учете расхода топлива. Значение плотности при определенной температуре обычно указывается в сертификате или паспорте на принимаемое топливо.

Температура застывания — это температура, при которой нефтепродукты теряют свою естественную текучесть.

Температура вспышки — минимальная температура нагрева нефтепродукта, при которой его пары в смеси с окружающим воздухом вспыхивают от соприкосновения с пламенем и затем быстро гаснут. Допускает использование на судах топлив, температура вспышки которых в закрытом тигле не ниже 61 °С.

Содержание серы. Содержание серы в мазутах для судовых котлов не должно превышать 3,5%.

Содержание ванадий и натрия . Ванадий и натрий даже в очень незначительных количествах вызывают интенсивную коррозию поверхностей нагрева котла

CCAI - Углеродный ароматический индекс

Цетановое число — характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая период задержки воспламенения смеси (промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения).

Применяемые в двигателях топлива получают путем переработки нефти. Сырая нефть является сложной смесью углеводородов, молекулы которых содержат 1—100 атомов углерода и более. Углеводороды по химическому составу принадлежат к трем группам: парафинам, нафтенам и ароматикам. В нефть также входят в небольших количествах соединения серы, азота, кислорода и других элементов. Химический групповой состав и физические характеристики нефти зависят от ее месторождения, и это отражается на качестве получаемых из нее топлив.

Топлива, применяемые в судовых дизелях (табл. 6.1), подразделяют на дистиллятные и тяжелые.

Дистиллятные топлива. К дистиллятным топливам (продуктам дистилляции нефти и ее остатков) относятся дизельные топлива (ГОСТ 305—82), обладающие хорошей воспламеняемостью, высокой скоростью сгорания, низкой нагарообразующей способностью, поэтому их рекомендуют для высокообортных дизелей аварийных дизель-генераторов и спасательных шлюпок. В зависимости от температурных условий работы дизеля можно применять летнее топливо марки Л с температурой застывания —10°С или зимнее марки 3 с температурой застывания не выше —35 °С. Дизельное топливо марки Л применяют также в среднеоборотных дизелях судов без соответствующих систем подогрева и обработки топлива. Внедрение в практику переработки нефти вторичных процессов крекинга и коксования привело к появлению на отечественном рынке нефтяного газотурбинного топлива марок ТГ и ТГВК (ГОСТ 10433— 75), вырабатываемого из крекинг-остатков сернистых нефтей и содержащего в себе значительные количества смолистых соединений и серы. Это топливо благодаря малой вязкости ( ) успешно используют взамен дизельного и средневязких топлив ДТ и Ф-5 в тронковых дизелях (частотой вращения п > 500 об/мин, мощностью Ne 45; содержание серы S =1,5%, а в дизельном топливе S

Тяжелые топлива. Топливо получают путем смешивания прямогонных, а чаще крекинг-остатков с дистиллятами. Достигаемая при смешивании гомогенность структуры смеси обеспечивает возможность ее длительного хранения без выпадения в осадок тяжелых составляющих. В зависимости от соотношения между тяжелыми и легкими компонентами вязкость смеси и физико-химические показатели приобретают различные значения. Тяжелые топлива в зависимости от вязкости подразделяют на средне- и высоковязкие сорта.

Средневязкие топлива :

моторное топливо ДТ (ГОСТ 1667—68), получаемое смешиванием мазута с дистиллятами вторичных процессов (каталитическим газойлем, крекинг-керосином и др.);

флотские мазуты Ф-5 и Ф-12 (60—70 % маловязкого мазута прямой перегонки, 15—20 % черного солярового масла и 20—30 % крекинг-мазута), зарубежные мазуты вязкостью 24—48 мм2/с.

Высоковязкие топлива: 10585—75) представляет собой компаундированное прямогонное топливо вязкостью до 170 мм 2 /с при 50 °С, температурой застывания до 25 °С и зольностью 0,12 %. Мазут 40 является основным видом топлива для судовых малооборотных дизелей при условии, что их система топливоподготовки оснащена эффективными средствами очистки и подогрева. топочного мазута служит моторное топливо ДМ (ГОСТ 1667—68). Вязкость его не превышает 150 мм 2 /с, содержание серы не более 1,5 %, но зольность может достигать 0,15 %.

топочный мазут марки 40 или 40В (ГОСТ 10585—75) представляет собой Заменителем

Технологическое экспортное топливо марок Э-4,0 и Э-5,0 является смесью прямогонных остатков с дистиллятами, вязкость его составляет 100—150 мм2/с при 50 °С, содержание серы не превышает 2—2,5%, зольность 0,1%, температура застывания не выше 15 °С.

Предусматривается поставка новых судовых средневязких топлив трех видов: легкого (вязкость , плотность ), тяжелого ( , ) и супертяжелого ( , ).

К числу показателей, характеризующих эксплуатационные свойства топлив, помимо вязкости, относятся плотность; воспламеняемость; содержание кокса, асфальтенов, смол, серы, ванадия, алюминия, содержание золы, механических примесей и воды; стабильность и совместимость.

Тяжелые средне- и высоковязкие топлива имеют худшие качественные показатели, однако, учитывая 1,5—2-кратную разность в стоимости дистиллятных и тяжелых топлив, применение последних в судовых дизелях является экономически оправданным. Но необходимо учитывать, что затраты на топливоподготовку, техни ческое обслуживание, запасные части и ремонт двигателя увеличиваются. Показатели качества тяжелых топлив и их влияние на техническое состояние двигателей, показаны в табл.

Marine gasoil (MGO)

Marine Diesel Oil (MDO)

Настоящий стандарт устанавливает требования к судовым топливам для СЭУ и включает в себя:

- четыре марки дистиллятного топлива, одно из них для дизельных двигателей, используемых для аварийных целей ( DMX ):

DMX , DMA , DMZ , DMB

- 11 марок судовых остаточных топлив:

RMA 10, RMB 30, RMD 80, RME 180, RMG 180, RMG 380, RMG 500, RMG 700, RMK 380, RMK 500, RMK 700

LSFO – тяжелое топливо с низким содержанием серы

HSLO – тяжелое топливо с высоким содержанием серы

LSMGO – дизельное топливо с низким содержанием серы

57 сессия Marine Environment Protection Committee (МЕРС 57) предложила внести изменения в Правило 14 Приложения VI, в соответствии с которыми содержание серы в топливе, используемом во всем мире, не должно превышать:

3.50 % с 1 января 2012 года;

0,50 % с 1 января 2020 года.

Содержание серы в топливе, используемом в SECA , не должно превышать:

0,10 % с 1 января 2015 года.

Развитие химической промышленности способствовало созданию химических веществ, улучшающих характеристики топлив. Данные вещества добавляемые в топливо называются присадками . Существует целый ряд компаний ( Vecom , Unitor ) выпускающих подобные присадки, имеющие различные назначения. Основными целями применения присадок топлива для судовых дизелей являются

повышение температуры застывания, что позволяет применять летнее дизельное топливо в зимних условиях (депрессорные присадки )

снижение предельной температуры фильтруемости

уменьшение коррозия топливных танков и высокотемпературной коррозии выхлопных клапанов ( Vecom : FOT - SA , FOT - DA , Mark - IV , Unitor : Valvecare ).

облегчение удаления остатков топлива из танков при их чистке ( Vecom : FOT - NW , Bunkersol - D , Perolin 622- DE , Unitor : Fuelcare , Gamabreak и др.)

улучшение смазывающих свойств дизельного топлива, что способствует снижению износа топливной аппаратуры

отделение топлива и воды (деэмульгаторы, Gamabreak )

повышение стабильности смесей топлива

улучшения процесса сгорания, снижения образования сажи нагара

Присадки вводятся в топливные танки перед приемкой топлива. Дозировка осуществляется в соответствии с инструкцией завода изготовителя.

Последствия применения топлива

Признак дефекта

Причина дефекта

Рекомендуемые присадки

Топливные танки и система перекачивания.

Шламообра-зование.

Эмульгирование воды.

Перегрузка сепаратора, загрязнение фильтров, подогревателей, закоксовывание отверстий распылителей.

Плохое сгорание, эрозия распылителей, интенсивное шламообразование.

Недостаточно стабильные топлива, полученные смешиванием крекинг-продуктов с легкими фракциями;

несовместимость топлив. Обводнение при перевозках, бункеровке или хранении.

Bunkerson - D , Vecom FOT - NW , Perolin PFOT 622- DE , Gamien FOT ; ЛЗ-ЦНИИМФ-6 - растворимые диспергаторы, понижающие силы поверхностного натяжения тяжелых углеводородов, диспергирующие структурные системы; дозировка 1/4000-1/10000.

Деэмульгаторы Drew Ameroid Mark Mark - IV , дестабилизирующие эмульсию воды в топливе и способствующие ее распаду; дозировка 1/4000—1/8000.

Камера сгорания.

Высокотемпературная коррозия и зольные отложения.

Коррозия выпускных клапанов и отложения в турбокомпрессорах и выпускном тракте.

В топливе высокое содержание ванадия и натрия.

Vecom FOT - SA ; D . A . Mark - IV , Perolin 687- SD Amergize 2; металлоорганические на базе магния и редкоземельных элементов присадки, в процессе сгорания взаимодействующие с натрием и ванадием, способствующие образованию золы с высокой температурой плавления, ухудшенной адгезией и не оказывающие коррозирующего воздействия на выпускные клапаны; дозировка 1/4000-1/8000.

Выпускная система, утилизационные котлы.

в выпускном

Ухудшение теплопередачи (требуется частый сажеобдув), возгорание отложений сажи в выпускной системе, недостаточное парообразование.

LT - Soot Release ( Drew Ameriod ) - высокоактивный катализатор, обеспечивающий сгорание при низких температурах; дозировка 1-2 кг в сутки.

Цилиндро-поршневая группа.

Низкотемпературная коррозия.

Интенсивное изнашивание ЦПГ под действием электрохимической коррозии, поверхностей нагрева утилизационных

В топливе высокое содержание серы.

D . A . Mark - IV , Amergize , взаимодействующие с ванадием и серой и противодействующие переходу S 0 ₂ в S 0 ₃ и образованию H ₂ SO ₄ .

1.Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2010.- 382 с.

2.Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2008.- 470 с.

3.Возницкий И. В. Судовые дизели и их эксплуатация / И.В.Возницкий, Е.Г.Михеев – М.:Транспорт, 1990. - 360 с

Ежегодно судоходная отрасль потребляет около 400 миллионов тонн нефтепродуктов. Для плавучих транспортных средств в основном используют 2 типа топлива: дистиллятное вязкостью 2,5—14,0 мм2/с и остаточное вязкостью 40—800 мм2/с. Соответственно различают легкие и тяжелые виды горючего.

Судовое маловязкое топливо

Дистиллятное топливо обладает хорошей воспламеняемостью, высокой скоростью сгорания, низкой нагарообразующей способностью.

В зависимости от температурных условий работы дизеля топливо делят на:

Летнее (Л) – для эксплуатации при температуре окружающего воздуха 0°С и выше.
Зимнее (З) – для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 20°С и выше (температура застывания топлива не выше минус 35°С) и минус 30°С и выше (температура застывания топлива не выше минус 45°С).
Арктическое (А) – для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 50°С и выше.

Классификация судовых дизелей по качеству основана на различии их физико-химических и эксплуатационных характеристик. Ключевые параметры судового топлива: цетановый индекс, кинематическая вязкость, содержание примесей.

Международная классификация: MDO, DMX/A/Z/B (DM - обозначение дистиллятов, последняя буква, а также цифровое значение - вязкость топлива при 50ºС).

Российская классификация: СМТ, вид I/II/III.

Флотский мазут

Флотский мазут получают смешивая полученные после извлечения из нефти светлых фракций остаточные нефтепродукты с дизельными фракциями. Такие мазуты используют в судовых котельных, для питания силовых установок на судах.

Тяжелые средне- и высоковязкие топлива по качеству хуже дистиллятных, но их использование экономически выгодно ввиду более низкой стоимости.

Важнейшая характеристика флотского мазута – вязкость. С ней связаны также плотность, коксуемость, зольность и другие показатели.

Международная классификация: IFO, RMA/B/D/E/G/K (RM - обозначение остаточных топлив, третья буква, а также цифровое значение - вязкость топлива при 50ºС).

Российская классификация: флотский мазут Ф-5, Ф-12; топочный мазут М-100, М-40.

Сжиженный газ

Сжиженный газ — более выгодный с экономической и экологической точек зрения аналог флотского мазута. Сжигание газа производит до 90% меньше вредных выбросов. Но далеко не весь морской и речной транспорт можно переоборудовать для использования сжиженного газа в качестве основного топлива.

Судовой газойль

Судовой газойль — лёгкое топливо. Доступная, но дорогая альтернатива для перевода судов с мазута. Ключевое преимущество газойля — пониженное содержание сернистых компонентов. Это основной вид топлива, которым заправляют суда для прохода через зоны контроля выбросов — зоны, где действуют особые правила и ограничения на выбросы отходов от сгорания судового топлива (например, Балтийское и Северное моря).

Топливные добавки

Ключевым фактором, влияющим на характеристики топлива, является качество нефтяного сырья, из которого его производят. Для сокращения производственных расходов и стандартизации свойств производители добавляют в топливо различные химические реагенты и синтетические присадки, влияющие на его параметры. Чаще других в составе топлива для судов встречаются следующие добавки:

Депрессорные присадки
Отвечают за повышение температуры застывания, улучшая прокачиваемость топлива при низких температурах.
Депрессорно-диспергирующие присадки
Служат для снижения температур текучести и застывания маловязких судовых топлив.
Деэмульгаторы
Усиливают плотность нефтепродукта, улучшая процесс расслоения нефтепродукта с водой.
Поглотители сероводорода
Необходимы для богатых сероводородными компонентами тяжелых мазутов.
Активаторы горения
Поднимают эффективность и КПД судового топлива.

Характеристики судового топлива

Совокупность параметров определяет качество горючего и эффективность его использования. Основными характеристиками судового топлива являются:

Вязкость топлива
Характеризует внутреннее трение, влияет на сгорание топлива и бесперебойную работу топливной системы. При подогреве вязкость топлива снижается.
Содержание серы
Влияет на смазывающие свойства топлива. Превышение количества серы в топливе вызывает коррозию деталей топливной системы, повышает токсичность отработавших газов.
Плотность
Плотность характеризует фракционный состав, испаряемость и химические свойства топлива.
Коксуемость
Показатель коксуемости - твердый остаток от сжигания топлива, величина которого говорит о проценте неполного сгорания топлива.
Зольность
Содержание золы обусловлено наличием несгораемых примесей. Часто это естественные элементы добытой нефти, но еще чаще они появляются в процессе перегонки, при длительном хранении и перевозке топлива.

Полный перечень подлежащих контролю величин прописан в российских и международных стандартизирующих документах.

Экологические требования к судовому топливу

Согласно требованиям Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (MARPOL), максимальное содержание серы в судовом топливе для судов, осуществляющих судоходство под эгидой Международной морской организации ООН (IMО), не должно превышать 0.5%.
Для соответствия этим требованиям, которые были ужесточены с 1 января 2020 г., многие судовладельцы перевели свои суда на новые типы топлива или установили системы фильтрации сернистых соединений в выхлопном газе (скрубберы).

Всего в мире на октябрь 2017 года было построено и заказано около 250 судов, работающих на сжиженном природном газе (что практически незаметно по сравнению с численностью мирового гражданского флота).

Поэтому тезис о наступлению новой эры в отношении судового топлива и судовых машин представляется несколько преувеличенным.

Наиболее жесткие ограничения установлены для Районов Контроля Выбросов (Emission Control Areas – ECA), к числу которых сейчас относят Балтийское и Северное моря, прибрежные воды США и Канады.

Газ действительно позволяет полностью исключить выброс окислов серы и твёрдых частиц, снизить на 90% выбросы окислов азота и уменьшить выбросы СО₂ на 30 процентов.

Однако альтернатива также существует – малосернистое топливо плюс скруббер или дизельное топливо. Кроме того, далеко не все суда и все время работают в ECA - выбор остается за судовладельцем.

Например, согласно MEPC.286(71) требования по выбросу NOx на уровне Tier III для Балтийского моря будут применяться к судам, построенным 1 января 2021 года или после этой даты. Скорее всего, часть новых судов успеют заложить раньше, что позволит более гибко подходить к решению вопроса соответствия международным требованиям.

Возможное применение газа на речном флоте может быть оправдано в будущем только экономическими критериями, так как ограниченная в силу естественных причин продолжительность эксплуатации судов (зима - лед) и так заметно увеличивает сроки окупаемости нового судостроения до предельных для бизнеса сроков (более 10-12 лет).

Например, на танкере проекта RST27 Морского Инженерного Бюро (см. рисунок 1, с 2012 года уже построено 40 таких танкеров – это самая большая постсоветская серия отечественных грузовых судов) предусмотрена главная энергетическая установка, состоящая из двух дизельных двигателей, работающих на 2 полноповоротные винторулевые колонки. В качестве топлива для работы главных двигателей используется тяжелое топливо IFO 380 вязкостью 380 сСт или дизельное топливо. Очевидно, что наиболее логичным решением в данной ситуации является замена дизелей марки 6L20 на сделанные на их базе двухтопливные (газ и жидкое топливо) 6L20DF. Такое решение позволит вести строительство новых судов серии без значительных изменений в проектах самих судов. Однако дизели 6L20DF обладают меньшей мощностью, чем двигатели 6L20 (И ЭТО ВЕРНО ДЛЯ ВСЕХ ТАКИХ ДИЗЕЛЕЙ – мощность их при одинаковых массо-габаритных размерах падает).

Природный газ может храниться на судах в двух видах: сжатом (компримированном) и сжиженном. Когда-то на советском речном транспорте широко применялся (перед войной и во время войны) бытовой газ – то есть пропан – бутан, однако сейчас использование такого аналога бензина на судах – не допускается.

Компримированный природный газ (КПГ) хранится и перевозится в сосудах под давлением без сжижения. Основное преимущество КПГ состоит в том, что для его транспортировки не требуются заводы по сжижению газа и его последующей газификации. Но несмотря на это, в настоящее время использование природного газа на судах в качестве топлива в компримированном виде не нашло широкого применения, так как эффективность перевозки газа в сжатом виде как минимум в 3 раза ниже, чем перевозка в сжиженном виде; требуемый объем емкостей для хранения КПГ на судне в 2,5 раза больше, чем для сжиженного; из-за высокого давления хранения (2025 МПа) КПГ масса емкостей также значительно больше.

Поэтому по соображениям увеличения автономности плавания судна и уменьшения веса емкостей для хранения газа, реально применяют именно сжиженный природный газ (СПГ).

Главная трудность при использовании СПГ на судах – сравнительно большое пространство, требуемое для криогенных емкостей. В сравнении с нефтяным топливом равное по энергетическому содержанию количество СПГ требует примерно в 1,9 раза большего объема. С учетом теплоизоляции емкости требуемый объем возрастает примерно в 2,3 раза. В случае установки емкостей для хранения СПГ внутри корпуса судна, требуемый объем может увеличиться в 4 раза.

На танкерах (а также железнодорожных паромах, где есть свободная от груза верхняя палуба, или, напротив, есть трюмные помещения без размещения груза) проблему объема емкостей для газового топлива удается решить размещением криогенных емкостей на грузовой палубе (в трюме парома), а вот на сухогрузных судах и судах вспомогательного флота это возможно только за счет уменьшения размеров грузовых трюмов (или полезных подпалубных объемов). Это действительно реальная проблема, так как в силу дефицита доступного объема автономность судов – газоходов (НЕ ГАЗОВОЗОВ, которые сами работают на том грузе, которые и перевозят), как правило, не превышает 10 суток.

Рисунок 1. Общий вид танкера-газохода смешанного плавания проекта RST27

Возможные варианты емкостей – это либо специальные судовые криогенные емкости либо контейнер-криогенные емкости в размерах стандартного 40-футового контейнера.

Варианты заправки судовых емкостей - с автопоездов-газовозов, с судна-бункеровщика, с портовой бункер-станции. Например, для железнодорожного парома проекта CNF19M общий объем газовых цистерн примерно 1500 куб. метров, бункеровка предполагается либо с применением автомобилей (одновременно четыре грузовика с подачей примерно 200 куб. метров в час) или судна-бункеровщика (до 1000 куб. метров в час).

Использование контейнер-криогенных емкостей позволит производить доставку СПГ на судно с помощью железнодорожного или автомобильного транспорта без выполнения бункеровочных операций классического типа. Потребуется лишь замена емкостей. При принятии решения об использовании контейнер-криогенных емкостей необходимо ясно понимать, что относительно небольшой полезный объем контейнер-криогенных емкостей потребует значительного их количества, например, для обеспечения автономности танкера проекта RST27 10 суток при работе на газе главных двигателей, котлов и дизель-генераторов необходимо 8 контейнеров; потребуется дополнительно предусмотреть на борту судна стационарные блоки испарителей и подогревателей газа с арматурой и трубопроводами, для контроля давления подачи газа к блокам газовых клапанов; для замены контейнеров в порту, должны быть предусмотрены соответствующие грузоподъемные средства.

Примеры всех решений по заправке газомоторным топливом в мировой практике уже есть, однако в применении к рассмотренным темам – танкер смешанного река-море плавания и аварийно – спасательное судно – именно отсутствие инфраструктуры бункеровки НЕ ПОЗВОЛИЛО реализовать функцию работы на газомоторном топливе.

Кроме того, на данный момент отсутствуют международные стандарты на судовое газовое топливо. Поэтому при эксплуатации таких судов следует учитывать, что расход газа будет зависеть от низшей теплоты сгорания СПГ, которая зависит от месторождения газа.

Новый концепт железнодорожного парома для Балтики проекта CNF19M (см. рисунки 2 и 3) – это судно-газоход c арктической ледовой категорией Arc4, с грузовой палубой, обеспечивающей размещение 80 железнодорожных вагонов в одной плоскости без применения грузовых лифтов.

Технической особенностью разработанного проекта парома нового поколения, является соответствие самым современным требованиям по безопасности, включая требования по экологической безопасности – он работает на СПГ.

Это современное, безопасное и экономичное судно, которое позволит совершать 135 круговых рейсов в год, перевозить 8910 вагонов в год или 534 600 тонн груза. Продолжительность рейса при условии бункеровки во время грузовых операций – 2,7 суток.

При десятисуточной автономности для этого судна требуется примерно 1500 кубических метров газа, т.е. полная бункеровка предполагается один раз в три круговых рейса или частичная – при каждом заходе в Балтийск (Усть-Лугу).

В концепт заложены варианты заправки с автопоездов-газовозов и с судна-бункеровщика.

В связи с этим в ближайшее время мы надеемся увидеть вполне реальный переход от дебатов и идей к практическим действиям, в том числе новым судам, работающим на газомоторном топливе, стационарным станциям для заправки судов СПГ (порт Высоцк), суда для бункеровки других судов СПГ.

Рисунок 2. Общий вид парома проекта CNF19M

Рисунок 3. Общее расположение железнодорожного парома - газохода проекта CNF19M

Читайте также: