Klasifikacija i vrste brodskih goriva Po definiciji brodska goriva su ostatak procesa prerade pošto se sve lakše frakcije odstrane Međunarodni standard za brodska goriva: ISO 8217:2005 Brodska goriva se mogu podjeliti u dvije kategorije: Gasna ulja (gas oils), frakcije destilacije u opsegu 180 i 300C. Prema standardu ISO 8217:2005 treba da budu pod jednim od DM (Destilate Marine) vrsta, i Teška goriva ulja (residual fuel oils), predstavlja ostatak od sirove nafte nakon odstarnjivanja benzina, kerozina, gasnih ulja i maziva. Prema ISO 8217:2005 treba da budu pod jednim od RM (Residual Marine) vrsta.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Klasifikacija i vrste brodskih goriva
Po definiciji brodska goriva su ostatak procesa prerade pošto se sve
lakše frakcije odstrane
Međunarodni standard za brodska goriva: ISO 8217:2005
Brodska goriva se mogu podjeliti u dvije kategorije:
Gasna ulja (gas oils), frakcije destilacije u opsegu 180 i 300C. Prema
standardu ISO 8217:2005 treba da budu pod jednim od DM (Destilate
Marine) vrsta, i
Teška goriva ulja (residual fuel oils), predstavlja ostatak od sirove nafte
nakon odstarnjivanja benzina, kerozina, gasnih ulja i maziva. Prema ISO
8217:2005 treba da budu pod jednim od RM (Residual Marine) vrsta.
Međunarodni standardi brodskih
goriva
Prvi međunarodni standard za brodska goriva je izašao 1982 godine pod
nazivom ISO 8217.
Drugo izdanje ovog standarda je izašlo 1996 godine i ima oznaku ISO
8217:1996.
Treće izdanje ovog standarda je izaslo 2005 godine i ima oznaku ISO
8217:2005
Gasna ulja (laka brodska goriva)
Standardom su propisane 4 vrste brodskih goriva - DMX, DMA, DMB i
DMC. DM označava Destilate Marine (brodski destilat) a treće slovo
definiše različite vrste.
DMX je čisti destilat i koristi se za pomoćne uređaje van prostora gdje se nalazi
brodski motor.
DMA je ekvivalentna gasnom ulju (gas oil) i takođe je čisti destilat a koristi se
uglavnom za brzohode motore.
DMB je ekvivalentan čistom dizelu, iako može da sadrži malo ostataka što mu
daje crnu boju.
DMC se odnosi na mješavinu dizel ulja koje sadrži ostatke, obično do 10%.
Međunarodni standard ISO 8217:2005 za destilovana brodska goriva.
Brodska teška goriva
Standardom su propisane 10 različitih vrsta teškog goriva koja se razlikuju po 3
slova i 2/3 broja.
Prva dva slova su zajednička za sva teška goriva, RM označava Residual Marine
(brodski ostatak), a treće slovo se odnosi na karakteristike goriva.
2/3 broja predstavljaju viskozitet goriva pri 50 C.
RMA se odnosi na teško gorivo koje ne zahtijeva zagrijavanje u rezervoaru zbog
određene male temperature stinjavanja.
Ostala teška goriva zahtijevaju zagrijavanje u rezervoaru pošto ona imaju znatno
veće temperature stinjavanja.
Međunarodni standard ISO 8217:2005 za teška brodska goriva.
Sastav brodskih goriva
Element
Jed.
Teška brodska goriva
Gasna ulja
Ugljenik
m/m %
85.0-87.2
85.8-87.2
Vodonik
m/m %
10.0-12.1
12.6-13.5
Sumpor
m/m %
1.5-3.5
0.1-1.2
Azot
m/m%
0.1-0.8
<0.1
Pepeo
m/m%
0.01-0.08
<0.01
Sadržaj hemijskih elemenata u brodskim gorivima.
Sagorijevanjem jednog kilograma ugljenika oslobađa se količina
toplote od 33,829 MJ.
Sagorijevanju jednog kilograma vodonika razvija se čak 142,014MJ
ili 4.2 puta više od odgovarajuće količine toplote od ugljenika.
Sagorijevanjem sumpora nastaje određena količina toplote,
9,295MJ/kg.
Gustina (Density)Gustina (Density)
Gustina predstavlja apsolutni odnos između mase i zapremine na datoj
temperaturi.
Jedinica je kg/m3; standardna referentna temperatura je 15C.
Gustina brodskih goriva varira u opsegu od 820 do 1010 kg/m3.
Sistemi za ubrizgavanje ubacuju u cilindar istu zapreminu goriva. Ako je njegova
gustina veća onda uz dovoljno vazduha i potpuno sagorijevanje dobijemo veću
snagu.
Gustina nafte i svih tečnih goriva zavisi od sastava i osobina ugljovodonika:
parafinska goriva su najlakša, a aromatska najteža .
Kod dizel goriva gustina je proporcionalana sa viskozitetom.
Gustina se određuje se eksperimentalno pomoću aerometra.
Poznavanje gustine goriva na brodu je neophodno za određivanje kupljene
količine goriva, izračunavanje toplotne moći goriva, upaljivosti goriva i
podešavanja uređaja za tretman goriva.
Viskozitet (Viscosity)
Viskozitet je karakteristika koja pokazuje kakva je sposobnost tečnosti da protiče
kroz cijevi.
Viskozitet predstavlja karakteristiku unutrašnjeg trenja tečnih materija: to je izraz
otpora kojim se materija suprotstavlja djelovanju spoljnih sila, koje teže da izvrše
pomjeranje čestica te materije.
Viskozitet brodskih goriva je izražen kao kinematska viskoznost.
Jedinica je mm2/sek (ili cSt); standardna referentna temperatura za gasna ulja
40 C, a za teška goriva 50 C.
Vrijednosti viskoziteta brodskih goriva variraju u opsegu od 30-810 mm2/s na 50
C ili od 10-55 mm2/s na100 C.
Određuje se pomoću viskozometra.
0 20 40 60 80 100 120
0
1000
2000
3000
4000
Viskoznost, m
m2/s
Temperatura, C
Uticaj temperature na viskoznost goriva.
=f(T)
Tipični izgled dijagrama odnosa viskoznost/temperatura za brodska teška goriva.
Donja granica viskoznosti je određena gubicima usljed propuštanja a gornja -
potrebnom finoćom raspršivanja.
Za dizel motore viskozitet goriva prilikom ubrizgavanja može da varira u opsegu
od 8-27 mm2/s, dok je u praksi tipična vrijednost od 13-17 mm2/s.
Za kotlove viskozitet goriva pri ubrizgavanju zavisi od gorionika i može da bude
u opsegu od 15-65 mm2/s.
Maksimalna viskoznost za efikasno pumpanje goriva je između 800 i 1000
mm2/s
Temperatura paljenja (Flash Point)
Temperatura paljenja predstavlja karakteristiku koja je u interesu za požarnu
bezbjednost pri čuvanju goriva u skladištu, transportu i u uslovima eksploatacije.
To je najniža temperatura do koje treba materiju zagrijati u propisanim uslovima
ispitivanja pa da se iz nje izdvoji toliko gorivih i isparljivih sastojaka da se mogu
upaliti stranim izvorom toplote i da trenutno sagore.
Jedinica je C.
Minimalna temperatura paljenja goriva za brodske motore je regulisana
međunarodnim zakonom i trenutno ima minimalnu vrijednost od 60C. Ona se
dakle usvaja radi bezbjedonosnih pitanja (eksplozija i opasnost od požara)
Temperatura skladištenja na brodu trebala bi da bude 10C ispod temperature
paljenja.
Temperatura zamućenja (Claud Point) i
Temperatura stinjavanja (Pour Point) Temperatura zamućenja predstavlja najvišu temperaturu na kojoj dolazi do
stvaranja mikrokristala ugljovodonika.
Temperatura stinjavanja (tečenja) je najviša temperatura na kojoj gorivo gubi
osobinu tečljivosti, tj. kada ono znatno utiče na protočne karakteristike.
Temperatura zamućenja je relevantan parametar za čista goriva. Za crna, teška
dizel goriva nije moguće odrediti temperaturu zamućenja i stoga se temperatura
stinjavanja upotrijebljava kao relevantan parametar.
Jednom kada se gorivu dopusti da mu se temperatura spusti ispod temperature
stinjavanja, ponovno vraćanje u tečnu fazu je veoma otežano.
Da bi se izbjegli problemi stvoreni stinjavanjem potrebno je da se teško gorivo
skladišti na najmanje 5C iznad ove temperature.
Smanjenjem sadržaja parafina u gorivima se rješava ovaj problem (CB opada).
Da bi se snizila tačka zamućenja, dizel goriva (MD-goriva) ili goriva ulja za loženje
u kotlovima (FO) mogu razrijediti kerozinom. Na tržištu postoje aditivi koji imaju
svojstvo sprječavanja nukleacije kristala parafina u nekim gorivima i tako snižavaju
tačku zamučenja goriva. Takvi se proizvodi zovu poboljšivači tačke zamućenja.
Razrjeđivanjem tih goriva sa lakšim, problemi sa parafinom mogu se smanjiti, ali
ne i eliminisati. Po pravilu, za smanjenje temp zamućenja dizel goriva za 1 do 2
°C, potrebno je približno 10% dodatnog kerozina.
Uticaj dodanog kerozina na temperaturu
zamućenja dizel goriva
Snižavanje temperture zamućenja
Kerozin se može upotrijebiti za snižavanje temperture stinjavanja kod većine
destilovanih goriva. Granice razrjeđivanja često se temelje na mogućnosti
kerozina da smanjuje viskoznost, destilacijske parametre, udio sumpora i cetanski
broj.
Po pravilu se temperatura stinjavanja dizel goriva može smanjiti za 3-5°C za
svakih 10% dodanog kerozina.
Uobičajeni je maksimum udjela kerozina za miješanje do 30% vol.
Snižavanje temperature stinjavanja
Sklonost ka obrazovanju koksa (Carbon Residue)
Skolonost ka obrazovanju koksa se opisuje preko Micro Carbon Residue (MCR)
ili Connradson Carbon Residue (CCR) i one su brojno iste.
Sklonost ka obrazovanju koksa je svojstvo goriva da obrazuje koks pri
zagrijavanju bez prisustva vazduha. U početku je masa koksa mekana, poslije
postaje tvrda, te može prouzrokovati potpuno koksovanje klipnih prstenova,
začepljenje mlaznica, zapinjanje ventila i sl.
Uz koks se veže i pepeo pa je takva smješa veoma abrazivna.
Sklonost ka obrazovanju koksa, kod dizel goriva, raste sa otežavanjem
frakcionog sastava.
Tipične vrijednosti MCR su oko 12-18%m/m dok standard ISO 8217 dozvoljava
najtežim gorivima da imaju MCR do 22%m/m.
Pepeo (Ash)
Sadržaj pepela u gorivu predstavlja mjeru neorganske materije prisutne u
teškom gorivu, koja ostane nesagoriva nakon sagorijevanja pri ekstremnim
temperaturama, pošto sav ugljenik sagori.
Neorganski metalni oksidi koji se javljaju su: vanadijum, natrijum, kalcijum,
magnezijum, cink, olovo, gvožđe i nikl.
Tipične vrijednosti pepela u teškom gorivu su od 0.03-0.07 %m/m. Nivoi pepela
od preko 0.2% su problematični.
U destilovanim gorivima nivo pepela je zanemarljiv.
Ovi elementi ne proizvode gasovite produkte sagorijevanja već u stvari
stvaraju pepeo u čvrstom ili tečnom stanju pri uobičajenim izduvnim
temperaturama.
Jedinjenja pepela su abrazivna i korozivna.
Voda (Water)
Voda dospijeva u gorivo najčešće prilikom transporta, manipulacije i skladištenja.
Voda može biti slana (morska) ili slatka.
1% vode u gorivu predstavlja izgubljenu energiju približno jednaku 0.43MJ/kg.
Kod teških goriva sadržaj vode u gorivu se kreće od 0.5 do 1%.
Povećanjem sadržaja slane vode povećava se sadržaj natrijuma. 100mg/kg
natrijuma odgovara sadržaju slane vode od 1% u gorivu.
Problemi sa gorivom koje ima veliki sadržaj vode su blokiranje filtera, korozija
sistema za ubrizgavanje goriva, visokotemperaturna korozija, neispravnost turbo
punjača, smanjenje toplotne moći goriva, kod sagorijevanja, skidaju sloj ulja sa
zidova cilindra i dr.
Veći dio vode može odstraniti u taložnom rezervoaru, a ostali dio vode se obično
odstranjuje centrifugom.
U slučaju prevelike kontaminacije vodom, pogotovo ako je to slana voda, takvo
gorivo treba odstraniti, tj. u slučaju da je sadržaj slane vode preko 3% ili slatke
vode preko 5% ili ako se voda ne može ukloniti pomoću uređaja za tretman
goriva.
Sumpor (Sulfur)
Sadržaj sumpora u teškom gorivu prvenstveno zavisi od izvorišta sirove nafte,
i u manjem obimu od procesa u rafineriji.
Tipične vrijednosti sadržaja sumpora iznose od 1,5 – 3,5 %m/m, max 4,5%
Glavni problem pri korišćenju goriva sa velikim sadržajem sumpora ogleda se
u koroziji instalacije dovoda goriva i bunkera.
Prouzrokuje niskotemperaturnu koroziju.
Stvara emisiju SOx.
Prosjek sadržaja sumpora u brodskim teškim gorivima je 2,7%.
Niskosumporno gorivo ima sadržaj sumpora ispod 1%
Razlika u cijeni između 1,5% i 2,7% sumpora goriva je oko 30 $/ton.
Vanadijum i Natrijum (Vanadium and Sodium)
Teška goriva sadrže vanadijuma manje od 150 mg/kg.
Teška goriva sadrže male količine natrijuma, obično ispod 50mg/kg. Prisustvo
slane vode povećava ovu vrijednost za približno 100 mg/kg za svaki procenat
slane vode.
Kombinacija jedinjenja vanadijuma i natrijuma u gorivu dovode do
visokotemperaturne korozije na izduvnim ventilima motora, neispravnost
turbopunjača.
Aluminijum i Silicijum (Aluminum and Silicon)
Indikacija prisustva aluminijuma predstavlja prisustvo tzv. katalitičkih čestica
(catalist fines). Ove katalitičke čestice nastaju u toku procesa katalitičkog
krekovanja u rafineriji.
Ako se ne smanje određenim tretmanom abrazivna priroda ovih čestica će
oštetiti motor, posebno pumpe goriva, brizgače, košuljica cilindra i karike.
Već od 15 mg/kg Al + Si u gorivu može da prouzrokuje povećanje habanja
djelova motora
Prihvatljiva količina katalitičkih čestica (kombinacija aluminijuma i silicijuma,