Разработка судового плана по обеспечению энергоэффективности в соответствии с требованиями ИМО

Наряду с сепарацией, в комплекс топливообработки входит фильтрование топлива с применением фильтров грубой и тонкойочистки. Фильтры грубой очистки устанавливают перед всеми насосами (топливоперекачивающими насосами, подкачивающиминасосами сепараторов и циркуляционными насосами) в целяхпредупреждения их повреждения при попадании в топливокрупных частиц. Фильтры тонкой очистки устанавливают непосредственноперед дизелями для защиты прецизионных элементовтопливной аппаратуры от частиц механических примесей, не задержанных в сепараторе. Принцип действия фильтра основан на отделении от нефтепродукта загрязняющих примесей при его пропускании черезфильтрующую перегородку, размеры ячеек которой меньшеразмеров отфильтровываемых частиц. Наибольший размер частицзагрязнений, пропускаемых фильтром, определяет так называемую тонкость отсева. По этому показателю определяюттри группы фильтров очистки топлива:

предварительную — для предохранения топливной системыот попадания случайных крупных загрязнений (фильтры передтопливоперекачивающими насосами);грубуюдля удаления из топлива частиц размером более40 мкм;тонкую-для удаления примесей размером более 6…15мкм (с применением бумажных элементов — более 4…5 мкм).Малый срок службы любых фильтрующих элементов из-зазабивания их асфальтосмолистыми соединениями при фильтрациитяжелых топлив, невозможность отделения воды, потребностьв ручной очистке — послужили серьезным препятствием киспользованию подобных фильтров на современных судах. Насмену им пришли самоочищающиеся фильтрационные установки, имеющие, по сравнению с сепараторами, существенныедостоинства: малые энергои трудозатраты по их обслуживанию;

возможность автоматизации очистки; простота конструкциии более высокая надежность в работе; независимость процесса очистки от разности плотностей топлива и удаляемых изнего частиц механических примесей; меньшие потери горючеймассы. Создатели самоочищающихся фильтрационных установок, стремясь достигнуть высокой тонкости отсева частиц загрязняющихпримесей (до 5… 10 мкм), сталкиваются с проблемойбыстрого загрязнения фильтрующих поверхностей асфальтенами, (находящимися в топливе в коллоидном растворе), размермицелл которых близок к упомянутой выше тонкости отсева. Это вызывает необходимость частой промывки с использованиемпротивотока, что, в свою очередь, сопряжено с ростом потерьтоплива, уходящего вместе со шламом. Отмеченное обстоятельствоявляется существенным недостатком фильтрационных установок, по этой причине они не могут еще конкурировать с современными автоматизированными сепараторами. [2]3.

2.1Проверка и качества бункерного топлива.

В последние годы на судах все чаще возникают проблемы, обусловленные ухудшением качества топлива. Зачастую судовладельцыи поставщики топлива не могут разрешить проблемы, связанные с поставленным бункером, без привлечения третьей независимой стороны. В 1980 году в классификационном обществеDNV был создан отдел DetNorskeVeritasPetroleumServices (DNVPS), который выполняет проверку качества бункерного топлива и сюрвейерскую проверку количества топлива. Программа проверки качества топлива «DNV FuelQualityTestingProgramme» основана на анализе представительной пробы топлива, отбираемой судовыми механиками совместно с представителем бункеровщика методом «непрерывного капания». Для непрерывного отбора пробы рекомендуется устройство, представляющее собой фланец с установленной внутри пробоотборной трубкой с отверстиями, через которую топливо поступает в пластмассовый контейнер. Подача топлива регулируется игольчатым клапаном. Перед началом отбора пробы необходимо опломбировать клапан и контейнер и записатьнесанкционированное вмешательство. Механики предлагают представителям бункеровщика подписать Заявку на проведение освидетельствования отбора пробы топлива. Отобранные 3−5 литров пробы тщательно перемешиваются и разливаются по поставляемым DNVPS трем одинаковым пластмассовым бутылкам. Бутылки должны быть опломбированы, а этикетки заполнены, подписаны и приклеены к бутылкам в присутствии представителей обеих сторон! Все документы, относящиеся к бункеровке, нужно подписывать только после окончания перекачки и урегулирования всех спорных вопросов! Одна бутылка передается представителю бункеровщика, другая остается на судне, третья пересылается авиакурьеромв ближайшую лабораторию DNVPS. В целях сокращения времени доставки проб топлива лаборатории DNVPS расположены в Осло, Сингапуре, Роттердаме, Фуджайре (ОАЭ) и Хьюстоне. Отчет DNVPS «Результаты анализа топлива» содержит следующую информацию:

1. Общая информация о бункеровке: место, даты бункеровки, отбора пробы и доставки пробы в лабораторию, поставщик, марка топлива, количество топлива, номер пломбы и ее состояние (т. е. пломба целая или поврежденная).

2. Плотность и вязкость топлива, которые поставщик указал в доставочной квитанции BDR. Результаты анализа пробы, которые сравниваются с допустимыми предельными значениями по ISO 8217 -2005 для данной марки топлива:

плотность при 15 °C;вязкость при 50/40°С;содержание в процентах воды, кокса, серы, общего осадка и золы;

температура застывания и температура вспышки;

содержание ванадия, аллюминия и кремния (в мг/кг топлива или ppm);содержание натрия, железа, никеля, магния и свинца определяется дополнительно к требованиям стандарта. Кальций, фосфор и цинк могут указать на наличие в топливе отработанного масла.

4. Расчетные величины:

теплота сгорания топлива;

расчетный углеродно-ароматический индекс CCAI;содержание Al+Si (максимальное содержание по стандарту80 мг/кг топлива);5. Вывод о соответствии топлива требованиям стандарта. Если топливо не отвечает требованиям стандарта, то указываются неспецификационные параметры, их влияние на работу двигателей и системы топливоподготовки, рекомендации по уменьшению риска повреждения двигателей и системы. Результаты полного анализа пересылаются судовладельцу по электронной почте через сутки после доставки пробы в лабораторию. По желанию заказчика отчет может быть направленпрямо на судно. В случае бункеровки топливом, несоответствующим требованиям стандарта ISO 8217−2005 или спецификации заказчика, DNVPS дает судовладельцам технические рекомендации по топливоподготовке и уменьшению риска повреждения судовых двигателей и систем. В этих случаях DNVPS рекомендует судовладельцам/операторам связаться с поставщиками и возложить на них ответственость за возможные дополнительные расходы, связанные с поставкой неспецификационноготоплива. DNVPS рекомендует согласовать с поставщиками выгрузкутоплива, которое не может быть использовано на судне. Опыт показывает, что сложнее урегулировать такие ситуации, когда поставщик ставится перед фактом после выгрузки топлива. По просьбе заказчика DNVPS может подготовить иск поставщику и оказать дополнительную поддержку при разрешении спорной ситуации, основанную на своем опыте и огромной базе данных (более 900 000 анализов проб топлива и 43.000 сюрвейерских проверок количества топлива). В том случае, если поставщик отклоняет претензию, по просьбе заказчика DNVPS может принять участие в арбитражном суде. Чаще всего DNVPS выявлял следующие проблемы:

Поставка топлива с высокой вязкостью. В некоторых случаях судно не могло использовать поставленное топливо из-за невозможности нагрева для обеспечения требуемой вязкости топлива для впрыска. Высокое содержание воды в топливе. Если вода находится в виде устойчивой эмульсии, то для обеспечения хорошей очистки топлива рекомендуется использовать деэмульгирующиеприсадки. Высокое значение коксуемости топлива, что приводит к загрязнению газовыхлопного тракта и турбины ГТН. Были случаи, когда приходилось останавливать судно каждые 10−12 часов и делать чистку из-за помпажа турбины. Такие поставки наиболее характерны для портов США и Южной Африки. Высокая температура застывания дизельного топлива (в Сингапуре). Если в одном и том же порту в течение непродолжительного времени было зафиксировано несколько бункеровок топливом с одним и тем же неспецификационным параметром, то DNVPS рассылает всем своим заказчикам тревожные предупреждения (BunkerAlert).В Сингапуре и Фуджайресюрвейеры DNVPS могут выполнить предварительный анализ качества топлива до начала бункеровки и проверить на борту судна стабильность топлива, совместимость с остатками старого бункера, вязкость, плотность и содержание воды. Сюрвейеры DNVPS в крупнейших портах 25 стран мира выполняют контроль количества топлива во время бункеровки. Сюрвейер прибывает на борт судна до начала бункеровки и находится на судне в течение всей бункеровки.

Сюрвейер промеряетвсе танки бункеровщика до и после бункеровкии отбирает пробу топлива для определения плотности, вязкости и содержания воды. Предварительный отчет составляется на борту судна. Отчет с результатами замера количества топлива, основанный на лабораторном анализе, высылается заказчику по электронной почте не позднее, чем через 48 часов после окончания бункеровки. Приложение VI Конвенции МАРПОЛустанавливает общие требования к качеству жидкого топлива. Эти требования, записанные в параграфе 1 Правила 18, совпадают с требованиями международного стандарта ISO 8217−1996.

Сведения о топливе, поставленного на борт судна, должны быть записаны в накладную на топливо, которая должна содержать по меньшей мере следующую информацию:

название и номер IMO принимающего судна;

порт;название, адрес и номер телефона поставщика топлива;

наименование продукта;

количество в тоннах;

плотность при 15 °C;содержание серы. Накладная на топливо должна храниться на борту судна в легкодоступном для проверки месте в течение трех лет со дняпоставки топлива. Накладная сопровождается представительной пробой поставленного топлива. Проба топлива должна быть опечатана и подписана представителем поставщика и капитаном или судовым офицером, отвечающим за бункеровку. Проба топлива должна храниться под контролем судна до тех пор, пока топливо не будет в основном использовано, но не менее 12 месяцев с момента поставки. Для уточнения и разъяснения положений Правила 18 IMO приняла резолюцию Комитета по защите морской среды.

МЕРС.96(47) «GuidelinesfortheSamplingofFuelOilforDeterminationofCompliancewithAnnexVIofMARPOL 73/78». В соответствии с этой резолюцией проба должна быть отобрана у приемного фланца судового топливопровода методом непрерывного капания с помощью ручного или автоматического пробоотборника в течение всего времени бункеровки. Объем пробы должен быть не менее 400 мл, бутылка должна быть заполнена на 90% ± 5% от полного объема. Капитан судна должен разработать и вести систему учета проб топлива, хранящихся на борту судна. Пробы должны храниться в безопасном месте вне жилых помещений, не подвергаться воздействию высоких температур и прямого солнечного света. Следует обратить внимание на то, что проба, отобранная в соответствии с этим руководством, предназначена не для обычного контроля качества топлива, а для сохранения на борту судна и, при необходимости, последующей проверки со стороны инспекции государственного надзора порта (PortStateControl).Большинство конвенций IMO возлагает всю ответственность на суда и судовладельцев. Правило 18 Приложения VI возлагает определенную ответственность и на поставщиков топлива. 2]3.3 Техническая эксплуатация корпуса.

В соответствии с резолюцией ИМО, А 744(18) для танкеров судовладелец должен обеспечить ведение и сохранность на судне документации, отражающей техническое состояние корпуса судна и его техническую эксплуатацию. Документация должна вестись начиная с момента распространения требований указанной резолюции ИМО на конкретное судно. Документация должна быть легко доступна для использования и предъявления инспекторам Регистра и другим органам надзора по их требованию. Документация составляет часть судовой документации и включает в себя следующие материалы:

Акты инспекторов Регистра об освидетельствованиях корпусных конструкций. Результаты дефектации с замерами остаточных толщин, сведениями о выполненном ремонте, выдаваемые судоремонтным предприятием или организацией, признанной Регистром. Планирующий документ для расширенного освидетельствования корпуса судна (PlanningDocumentfortheEnhancedSurveyProgramme).Отчет судовладельца об оценке технического состояния корпуса. Отчет составляется после завершения очередного освидетельствования и согласовывается с Регистром. Помимо указанной основной документации, на борту судна должны быть следующие дополнительные материалы:

Данные о ранее перевозимых грузах, балласте, схемах балластировки (грузовая книга).Данные о порядке очистки танков. Информация о ранее произведенных ремонтах. Акты, составленные экипажем судна, с указанием: выявленных в эксплуатации повреждений, приводящих к общему ухудшению конструкций;

протечек в переборках и трубопроводах;

состояния покрытий или системы защиты от коррозии. 8]4 Основные направления решения выбросов вредных газов.

Основная группа экологически опасных веществ образуется в процессепреобразования потенциальной энергии топлива в энергетической установке. Эти газообразные — окислы азота, окись и двуокись углерода, сернистый и серный ангидриды, а также твердые — агломераты неполного сгорания топлива, нагары и др., химические вещества выбрасываются из цилиндров в составе выпускных газов. Для эффективного метода снижения выбросов можно вести первичнымиметодами, воздействуя на рабочие процессы дизелей таким образом, чтобы уменьшить количество образующихся в цилиндрах веществ, влияющихна экологию. Первичные методы можно разделить на две группы:

требующие изменения конструкции дизеля или отдельных его элементов, реализуемые при разработке новых дизелей (совершенствованиесистемы впрыска и смесеобразования дизеля, системы турбонаддува;

выбор оптимальных газораспределений, степени сжатия, частотывращения коленчатого вала; организация вихревого движения заряда вкамере сгорания и др.);не требующие существенного изменения конструкции, реализациякоторых возможна при незначительной модернизации дизеля (переводдизеля на работу на ВТЭ, изменение фаз топливоподачи, рециркуляциячасти отработанных газов и др.).Применяя первичные методы, реально достичь снижения эмиссии парниковых газов. В связи этим международнымзаконодательством введены более жесткие требования поограничению выбросов, первичных методов будет недостаточно и будетнеобходимо использовать вторичные методы или их комбинацию с первичными. Вторичные методы направлены на удаление вредных выбросов извыпускных газов и осуществляются вне цилиндра двигателя. Все технические мероприятия, относящиеся к первичным методам, можно подразделить на следующие основные группы:

изменение угла опережения впрыскивания топлива. Его уменьшениеприводит к снижению количества вредных выбросов, но влечет за собой увеличение удельногорасхода топлива. Так, например, 10-процентное снижение уровня NОх вызоветдополнительно 2-процентное увеличение расхода топлива;

управление подачей топлива. Для управления началом подачи топлива с целью снижения NОхи концом топливоподачи с цепью снижениявыбросов сажи;

изменение степени сжатия, повышение с 13 до 16;повышение давления впрыскивания топлива. Увеличение числасопловых отверстий распылителя форсунки с одновременнымуменьшением их диаметра приводит к более однородному распыливанию топлива и улучшению смесеобразования, в результате чегосодержание вредных выбросов падает;

изменение параметров наддувочного воздуха и коэффициента избыткавоздуха. Уменьшение температуры наддувочного воздуха содновременным увеличением давления наддувочного воздуха икоэффициента избытка воздуха приводит к снижению выбросов;

применение электронного управления процессом впрыска топлива;

понижение максимального давления сгорания путем более позднеговпрыска;

оптимизация формы камеры сгорания и формы топливных струй (применение специальных форсунок) с целью получения максимальнойоднородности смеси;

увеличение числа форсунок, устанавливаемых на один цилиндр (установка трех форсунок);применение рециркуляции части выхлопных газов, снижение количествапродувочного воздуха;

использование водоэмульсионного топлива (с соответствующеймодификацией системы топливоподготовки и системы топливоподачи);переоборудование двигателя для работы на двойном роде топлива:

жидком и газообразном;

применение многофункциональных присадок к топливу, обеспечивающихснижение образования вредных для окружающей средывеществ;

повышение эксплуатационных и экологических свойств самих горюче-смазочных материалов. Топлива с улучшенными свойствами по сравнению с аналогичнымитопливами, которые вырабатываются в настоящее время, должны быть: узкофракционногосостава, с меньшими испаряемостью и склонностью косадкообразованию, меньшим содержанием серы, с контролируемымсодержанием тяжелых металлов и температурой застывания ниже 0 °C.Применяемые первичные методы позволяют в значительной мереснизить содержание в выпускных газах экологически опасных веществ. Тем не менее, какое-то их количество образуется и выбрасывается вместес газами в окружающую среду. Это прежде всего окислы азота NOХ, сернистый и серный ангидриды SO2 и SO3 и твердые агломераты неполного сгорания топлива и масла в виде сажи. В процессе эксплуатации в зависимости от состояния дизеля (нагарообразования в цилиндрах и выпускных трактах, работоспособности топливоподающей аппаратуры и др.), содержание экологически опасных веществ в выпускных газах может превышать предельно допустимые значения. Поэтому как бы завершающим мероприятием в полном решении проблемы защиты окружающей среды от вредных выбросов с выпускными газами является очистка последних в специальных устройствах, относящихся к вторичным методам. В основу очистки выпускных газов от экологически опасных веществ положены: создание условий для образования в парах воды азотной кислоты (по реакции Н20 →NСХ → НNO3); нейтрализация азотной кислоты в фильтрующих элементах [по реакции НNO3+ (щелочь) -" (Са)NаNO4 +Н20]; механическая очистка от твердой фазы (сажи).Нейтрализация газов путем удаления токсичных составляющих с помощьюхимических реакций в нейтрализаторе является эффективнымспособом решения проблемы комплексной очистки отработанных газов, нашедшим широкое применение на автотранспорте. Однако, с помощьюнейтрализаторов, применяемых для автомобильных дизелей, нельзя решитьпроблему комплексной очистки ОГ судовых дизелей, так как находящаясяв дизельном топливе даже в малых количествах сера существенноухудшает надежность и срок службы нейтрализатора. Поэтому в судовыхэнергоустановках в настоящее время применяются конструкции нейтрализаторов, где в качестве средства для снижения вредных выбросов используетсяаммиак или мочевина. Однако эти системы сложны, дорогостоящи (до 15% стоимости силовой установки) и имеют крупные габариты, что затрудняет их размещение в машинныхотделениях.

Основным конструкционным материалом нейтрализатора и фильтра-катализатора, предлагаемого для судов, является блочная сотовая высокопористая и термостойкая керамика. Ее важнейшим достоинством считается не только способностьулавливания твердых аэрозольных частиц сажи и тяжелых углеводородов (НС) на фильтре при всех режимах работы двигателя, но и способность регенерации и самооочистки в температурном окне работы катализатора (250−450°С) без существенного ухудшения газодинамическогосопротивления. Стендовые испытания макета нейтрализатора показали, что он позволяет снизить концентрацию NОх на 20 ~ 30%, а СО и легких углеводородовна 40~60%.В настоящее время готовятся дополнительные испытания в судовых условиях нейтрализаторов конструкции ЦНИДИ и «Эко-нейтраль». Кроме того, указанным нейтрализаторам свойственны простота конструкции и малые габариты, позволяющие свободно размещать их на речных судах всех типов. Решение этой проблемы может осуществляться в нескольких направлениях. Такими направлениями могут быть: доводка регулировочных параметров, режимы работы дизеля, а во время разработки дизеля и конструктивные параметры камеры сгорания, диаметр и ход поршня, количество форсунок на цилиндр и др. Однако следует иметь в виду, что все технологии уменьшения вредных выбросов связаны с удорожанием стоимости дизелей в изготовлении, некоторым ростом расходов на обслуживание при эксплуатации и повышением расходатоплива. 7]Заключение.

В дипломной работе разработан план по обеспечению энергоэффективности в соответствии с требованиями ИМО для танкера проекта 120.

Приведено описание танкера, его технические характеристики и состав судовой энергетической установки. Описаны требования и рекомендации ИМО по повышению энергоэффективности эксплуатации судна, в том числе:

использования более качественного топлива;

в повышении уровня очистки топлива непосредственно перед подачей в цилиндры дизеля;

оптимального планирования рейсов (маршрутов) с учетом навигационно-гидрографических и гидрометеорологических условий;

своевременного обслуживания корпуса. Рассмотрены технические мероприятия по уменьшению выбросов вредных газов. Такими мероприятиями могут быть: доводка регулировочных параметров и режимы работы дизеля, а во время разработки дизеля — конструктивные параметры камеры сгорания, диаметр и ход поршня, количество форсунок на цилиндр и др. Меры по сокращению выбросов вредных газовдолжны привести к значительной экономии на топливных расходах в судоходной отрасли.

Список используемых источников

.

Вагущенко Л.Л., Вагущенко Л. А., Заичко С. И. Бортовые автоматизированные системы контроля мореходности. — Одесса, Феникс, 2005.

Возницкий И.В., Пунда А. С. Судовые двигатели внутреннего сгорания, т. 2: М. Моркнига, 2008 г. Иванов И. П. Требования Международной Конвенции по предотвращению загрязнения с судов в части повышения электрической эффективности/ И.П. Иванов//Энергоэффективная Россия № 2 (03) 2014.

Иванченко.

А. А. Энергетическая эффективность судов и регламентация выбросов парниковых газов/А. А. Иванченко//Вестник Государственного Университета Морского и Речного флота им. адмирала С. О. Макарова, выпуск 3. Медников А., Савранский А. Новые требования ИМО/ Медников А., Савранский// Морской флот № 3 (2013).Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов МАРПОЛ 73/78 — С.-Пб.: ЗАО ЦНИИМФ. 2014.

Пахомов Ю. А. Топливо и топливные системы судовых дизелейМ. Р — Консульт, 2004. РД 31.

21.30 — 97 «Правила технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций». СПб, ЗАО «ЦНИИМФ», 1997.

Семанов Г. Н. Вредные выбросы в атмосферу от судов: на пути к стандартам ИМО / Г. Н. Семанов // Наука и транспорт. Морской и речной транспорт, 2013, № 1 (5).

120.

360 203.002 Танкер-заправщик Спецификация. Выбросы судами парниковых газов.

http://www.traceca-org.org/Судостроение Экокорабли: Смогут ли сниженные эксплуатационные затраты компенсировать повышенную стоимость постройки?

http://compassmag.3ds.com/ru/5/Industry/ECO-SHIPS.Чтотакое.

ИМО.

http://www.imo.org/en/About/Documents/IMО What It is Russian.