Судовое топливо. Основные свойства и характеристики жидких топлив. Нормативные документы на топливо

Применяемые на судах топлива характеризуются следующими свойствами: Вязкость, Плотность, Температура вспышки и застывания, содержания компонентов: серы, ванадия, натрия, асфальтосмолистых веществ, воды, механических примесей, Теплоты сгорания, Содержания алюминия и силикатов.                                                                                                                                            Плотность – определяется как масса единицы объема нефтепродукта.                                                                    Удельная плотность представляет собой отношение плотности нефтепродукта при 20° С к плотности воды при 4° С и нормальном атмосферном давлении.                                                                        Сведения о плотности топлива обычно используют при перерасчетах объема в массу и наоборот. Плотность топлива зависит от температуры. Это обстоятельства важно учитывать при бункеровочных операциях. Плотность в сочетании с вязкостью существенно влияют на самовоспломеняемость топлива, она будет лучше у топлив с меньшей плотностью и большей вязкостью.                                                                                                                                                        Проблемы: При входе значения плотности за рекомендуемые пределы возможно возникновения следующих проблем: 1. недостаток гарантированной З.И. номинальной мощности дизеля. 2. Недостаточно эффективная сепарация тяжелых остаточных топлив. 3. Повышения износа прецизионных элементов топливной аппаратуры. 4. Снижения экономичности дизеля и повышения температуры выпускных газов. 5. Повышения нагарообразования и износ деталей ЦПГ. Рекомендация: Изменения плотности топлива реализуемо лишь единственным способом, смешиванием используемого топлива с топливом иной плотности.                                                   Вязкость – Свойство жидкостей и газов, характеризующее их сопротивляемость послойному сдвигу или скольжению, в частном случае течению. Каждое топливо имеет свою характерную для него вязкостно-температурную зависимость. Для обеспечения текучести топлив при перекачивании приходится прибегать к их подогреву в танках запаса с использованием паровых змеевиков. Проблемы: 1. Затруднение при перкачки топлива из танка в танк, вызванная высокой вязкостью при низких температурах. 2. Малоэффективность процессов отстаивания и сепарирования топлив. 3. Повышения температуры выпускных газов, не полное сгорания топлива, плохое распыления. 4. Повышенный износ кулачков и роликов привода ТНВД, появления трещин в корпусе. 5. Повышенный износ прецизионных элементов топливной аппаратуры. Рекомендация: При заказе топлива требуемая вязкость должна назначаться с учетом рекомендаций и исходя из технических возможностей системы топливной подготовки. 2.Уровень вязкости топлив в процессе его использования должен поддерживаться в пределах рекомендуемых величин. а) путем изменения температуры. б) смешиванием топлива.

Температура вспышки –низшая температура, при которой пары топлива в смеси с воздухом вспыхивают при поднесении к ним открытого пламени. Она зависит от температуры кипения, испаряемости и упругости паров топлива и определяется фракционным составом последнего. На иные факторы самовоспламенение и сгорание топлива в дизеле этот показатель не оказывает. Но он, характеризует пожароопасность топлива. Рекомендации: в целях предотвращения опасности воспламенения паров топлива рекомендуется: 1-температурный режим во всех открытых элементах топливной системы должен поддерживаться на уровне, не превышающем разности температуры вспышки. 2-вентиляционные трубы танков всегда должны быть чистыми. Это условие обеспечит хорошую вентиляцию верхнего незаполненного пространства.. 3-во избежание местного перегрева топлива, поступающего при бункеровке и создания в связи с этим пожароопасной атмосферы в танке, паровые змеевики подогрева при бункеровке должны быть отключены.

Температура застывания - все дизельные топлива содержат в определенных количествах соединения парафина, обычно, при нормальных температурах окружающей среды – находящиеся в виде раствора. По мере падения температуры топлива до определенных пределов в нем начинает развиваться процесс кристаллизации парафиновых соединений. Топливо при этом заметно мутнеет. Температура начала кристаллизации называется температурой помутнения. Температура, соответствующая потере подвижности топлива, называется температурой застывания. Температура застывания отечественных топлив обычно лежит в пределах от -5° до +10° С и у крекинг-топлив, при большом содержании парафина, достигает значения +30° С и даже +45° С. Проблемы: 1-Застывание топлива в танках двойного дна. 2- Забивание фильтров, образование «пробок» в топливных трубках. Рекомендации: 1-во избежание застывания топлива 

в системе, его температура с помощью подогревателей должна поддерживаться на уровне, по крайней мере, на 10°С превышающем температуру застывания. 2-при отсутствии подогревателей или при недостаточной их мощности следует прибегать к смешиванию имеющегося топлива с другим топливом, имеющим более низкую температуру застывания (например смешивать его с керосином).

Содержание серы – в современных тяжелых топливах содержание серы в среднем находится на уровне 3%. Допустимый предел стандартом ISO увеличен с 3,5% до 5%. Типично.что чем выше плотность топлива, тем больший процент серы оно содержит. Мировая общественность ведет активную борьбу за чистоту окружающей среды и поэтому, в стремлении не загрязнять атмосферу содержащимся в выхлопных газах агрессивными соединениями серы. Проблемы: судовые средства обработки, к сожалению, не обеспечивают очистку топлив от серы и поэтому при сжигании сернистых топлив возникают следующие отрицательные явления: 1-коррозия и интенсивное изнашивание цилиндропоршневой группы дизелей. 2-отложение нагара. 3-истощение масляной пленки. 4-отложения на выхлопных клапанах, соплах и лопатках турбин. 5-коррозионный износ цапф крейцкопфов, шеек коленчатого вала и подшипников. 6-ускоренное образование в топливе асфальто-смолистых соединений и продуктов отложений в танках. 7-сернистая коррозия выхлопного трубопровода и котлов. Рекомендации: 1- по возможности стремиться к использованию в двигателях топлив с содержанием серы не выше 1,5%. В противном случае принимать все необходимые меры по снижению коррозионных процессов. 2- существенное снижение коррозии достигается приданием цилиндровым маслам крейцкопфных двигателей и циркуляционным маслам тронковых двигателей защитных нейтрализующих свойств.

Содержание ванадия и натрия – одной из серьезных проблем, осложняющих эксплуатацию современных 4-тактных и 2-тактных двигателей с прямоточно-клапанной продувкой, является относительно невысокий рабочий ресурс выпускных клапанов. Это в основном связано с потерей ими плотности по причине прогорания посадочных поверхностей. Уместно отметить, что возникающие при сгорании тяжелых топлив окислы ванадия, натрия и серы, будучи чрезвычайно агрессивными, вызывают высоко-температурную межкристаллическую коррозию металла тарелок выхлопных клапанов, выражающуюся в образовании пораженных участков. Плотность посадки клапана на седло на этих участках теряется, прорыв газов способствует местному перегреву и как итог прогоранию тарелки. Проблемы: 1-низкотемпературныя коррозия ЦПГ. 2-высокотемпературная коррозия, перегрев и прогорание выпускных клапанов. 3-в эксплуатации отмечается также отложение натрий-ванадиевых соединений на лопатках турбо-компрессоров, что приводит к снижению эффективности их работы. 4-натрий-ванадиевые соединения откладываются также на рабочих поверхностях утилизационных котлов, являясь причиной их коррозии и загрязнения проточной части. Рекомендации: 1-рекомендуется по возможности избегать использования в двигателях топлив с высоким содержанием ванадия.2-следует избегать обводнения топлива морской водой, при случайном попадании воды – осуществлять активную сепарацию с промывкой топлива горячей пресной водой, подаваемой струю топлива перед сепаратором. 3-необходимо принимать меры, направленные на снижение температуры выхлопных клапанов. 4-твердые отложения соединений натрия и ванадия на лопатках газовых турбин несмотря наих высокую твердость эффективно удаляются при промывке турбин водой. 5- для исключения натрий- ванадиевых отложений на поверхностях нагревательных элементов утилизационных котлов и вызываемой ими коррозии следует избегать работы котлов при низких температурах выхлопных газов. 6-при использовании топлив с высоким содержанием ванадия полезно вводить в них присадки, в состав которых входит магний.

Содержание кокса и асфальтенов – содержание кокса представляет собой сухой остаток, оцениваемый в % от массы пробы, подвергнутой нагреванию до высоких температур без доступа воздуха. В топливе асфальтенынерастворимы и содержатся в виде коллоидного раствора. Проблемы: повышенное содержание кокса и асфальтенов приводит к следующим отрицательным эффектам: 1-последствия плохого самовоспламенения и замедленного сгорания. 2- ухудшение характеристик выхлопа. 3-удлинение факела топлива. 4-шламо- и осадкообразование. Рекомендации: 1- при заказе топлива следует обращать внимание на содержание в нем кокса и асфальтенов. 2-обращать внимание на эффективность работы сепараторов, так как надлежащим образом организованная работа сепараторов толива позволяет прерводить в шлам значительную часть тяжелых асфальтосмолистыхсоставовляющих, способствующих нагороотложениям и затягиванию сгорания.

Содержание алюмосиликатов – Проблема: интенсивны абразивный износ. Рекомендации: 1-не рекомендуется допускать к использованию в двигателях топливо, содержащее более 80 ppm алюмосиликатов. 2-при наличии в топливе алюмосиликатов следует уделять повышенное внимание его очистке, используя для этой цели оба имеющихся сепаратора, включенные в параллель и работающие на пониженных производительностях. Кране желательна двукратная сепарация.

Содержание воды – В соответствии с Ме6ждународным Стандартом ISO максимально допустимое количество воды в поставляемом на судно топливе не должно превышать дистиллатном – 0,3%, т тяжелом топливе – 1%(в отечественных мазутах – до 2%).Вода попадает в топливо при его транспортировке или в процессе проведения бункеровочных операция. Проблемы: 1-коагуляция смолистых соединений. 2-коррозия топливной аппаратуры. 3-развитие натрий-ваеадиевой коррозии. Рекомендации: 1-следует помнить – вода легко отделяется от дизельных топлив и уходит в отстой. 2-сепарирование топлива следует вести в режиме пурификации с возможно меньшими производительностями. 4-в случае значительного обводнения топлива и невозможности избавиться от эмульсии, нужно принять меры к ее измельчению путем неоднократно прокачки топлива по замкнутому контуру и лишь после этого – последующему сжиганию в котле или двигателе.

Самовоспламенение и сгорание: самовоспломеняемость – является важнейшее характеристикой, определяющее длительность процесса, складывающегося из этапа подготовки топлива к сгоранию после впрыска и этапа развития последующего сгорания в цилиндре. Физические процессы: распад струи топлива на капли; их проникновение вглубь заряда воздуха; нагрев капель от соприкосновения с горячим сжатым воздухом; испарение и смешивание паров топлива с воздухом. Химические процессы: химическая подготовка смеси к воспламенению; возникновение и развитие холоднопламенных реакций окисления; в ходе которых образуются промежуточные продукты сл свободными радикалами. Проблемы: 1-ухудшение самовоспламеняемости и сгорания топлива. 2-рост периода индукции и снижение скорости сгорания. 3-увеличение жесткости сгорания, рост ударных нагрузок. Рекомендации: ЦЧ(цетановое число) –только для дистиллатных топлив; CCAI – для тяжелых остаточных топлив, используемых в средне- и малооборотных двигателях. Исходя из этого, следует избегать использования топлив, обладающих высокой плотностью, и не бояться применения топлив, обладающих высокой вязкостью. 1-не рекомендуется использовать топлива с показателями самовоспламеняемости, не укладывающимися в рекомендуемые пределы. Если работа на таком топливе неизбежна, и температуры на выхлопе объективно увеличились, необходимо, во избежание тепловой перегрузки двигателя, снизить его рабочую нагрузку.2-высокооборотные двигатели особо чувствительны к ЦЧ дизельных топлив. Когда ЦЧ ≤ 40, рекомендуется повышать значение этого параметра путем введения присадок, активизирующих реакции окисления углеводородов топлива.