51) 0 Условно отнесены к транспортному комплексу.

 Ш1.5

- 21 -

На долю морского транспорта приходится всего около 3%, и эта

доля за последние 20 лет постоянно уменьшается. Учитывая его иск-

лючительное значение для функционирования всего транспортного

комплекса и народного хозяйства в целом, представляется очевидной

приоритетность обеспечения морского транспорта необходимыми энер-

гоносителями даже в условиях самого жесткого общего дефицита.

Чтобы провести полное и убедительное сопоставление энерго-

носителей СЭУ, необходимо учитывать широкий круг показателей,

включающий стоимость, влияние на провозоспособность судна, влия-

ние на судовой персонал и окружающую среду, физические свойства,

определяющие условия хранения, и т.п. Некоторые важные показате-

ли, например, зависимость страны от импорта энергоносителей, не

выражаются количественно, но существенно влияют на принимаемые

решения.

Все множество вопросов, касающих судовых энергоносителей,

логично разделить в настоящем исследовании на две взаимосвязан-

ные, но вполне самостоятельные группы: вопросы энергообеспечения

и вопросы энергоиспользования.

Рзделительной границей этих групп принят, условно говоря,

борт судна: все вопросы, связанные с процессами добычи ископаемых

первичных энергоносителей, их переработкой, хранением и транспор-

тировкой за пределами судна отнесены к группе энергообеспечения.

Сюда же отнесены и вопросы бункеровки судов.

Задачи исследований в области использования судовых энерго-

носителей станут более очевидными, если попытаться сформулировать

понятие идеального энергоносителя. При использовании на судне та-

кой энергоноситель должен:

1). Обеспечивать автономность судна, создавая практически

неограниченный запас энергии и сокращая до возможного минимума

потребность в бункеровках;

2). Практически не влиять на провозоспособность судна, т.е.

обладать высокими удельными энергетическими показателями по массе

и объему;

3). Исключать какое-либо загрязнение окружающей среды при вы-

делении энергии.

4). Удовлетворять необходимые требования к управляемости

процессами энергоиспользования.

- 22 -

Для сопоставления альтернативных и традиционных судовых топ-

лив в табл.3.4 приведены наиболее важные физические свойства и

доступные общие характеристики. Данные по стоимости топлив не

приводятся ввиду их противоречивости и неустойчивости.

Рассмотрение таблицы, в частности, приводит к выводу о том,

что нефтяные топлива обладают неплохим сочетанием свойств. Нельзя

не заметить, что газовые топлива, включая водород, обладая высо-

кой энергоемкостью по массе, существенно уступают по энергоплот-

ности, т.е. объемной характеристике. В результате для произ-

водства одного и того же количества энергии жидкий водород должен

занимать в 3,5 раза больший объем, чем дизельное топливо. Очевид-

но, что при этом влияние запаса топлива на провозоспособность

судна может оказаться недопустимым.

Нефтяные топлива по энергоемкости уступают только водороду и

ядерному топливу. В связи с этим в современных СЭУ, за редким

исключением, в качестве энергоносителей используются продукты пе-

реработки нефти:

- дизельное топливо - в установках с дизелями средней и

высокой быстроходности, а также в газотурбинных установках;

- моторное топливо - в установках с малооборотными и новей-

шими среднеоборотными дизелями;

- флотский мазут - в паросиловых и дизельных установках с

малооборотными дизелями.

Можно считать практически решенными задачи снабжения судов

этими видами топлив, подготовки их к использованию (подогрев, се-

парация, фильтрование), эффективного использования в СЭУ. В то же

время нельзя не отметить нарастающей неудовлетворенности сложив-

шимся положением, которая обусловлена наличием ряда серьезных не-

достатков нефтяных топлив:

1). Запасы нефти на территориях промышленно-развитых стран

быстро уменьшаются и, по пессимистическим оценкам, близки к

исчерпанию. Переход к добыче нефти во все более удаленных райо-

нах, на морском шельфе, на суше из сверхглубинных скважин ведет к

её непрерывному удорожанию, что, в конечном итоге, влияет на эко-

номические показатели эксплуатации флота, т.к. уже сегодня топ-

ливная составляющая в судовых эксплуатационных расходах превышает

60%;

2) Экономические условия не способствуют повышению качества

нефти и нефтепродуктов: возрастание спроса на нефть и рост се-

бестоимости добычи приводят к вовлечению в оборот природных за-

- 23 -

Таблица основных характеристик топлив 3.4

- 24 -

пасов нефти все более низкого качества (обводненной, с высоким

содержанием серы и минеральных примесей).

3) Все более жесткими становятся экологические требования к

судам и СЭУ. Трудно устранимые потери нефтепродуктов при бунке-

ровке судов, а также при крупных авариях представляют собой один

из существенных источников загрязнения окружающей среды. Другим

достаточно значимым источником загрязнений являются выхлопные га-

зы двигателей СЭУ, несущие, кроме основной компоненты - диоксида

углерода - широкий спектр токсичных примесей: оксидов серы, азо-

та, углерода и многих иных веществ;

4) Для размещения запаса нефтяного топлива используется за-

метная доля грузовместимости судна - при действующих правилах

постройки судов и сложившейся практике - до 25%. Постоянная тен-

денция к повышению провозоспособности судна служит одним из сти-

мулов в поиске альтернативных решений. Кроме того, ограниченность

судового запаса приводит к необходимости его периодического по-

полнения, что предполагает наличие сети бункеровочных баз и сог-

ласование с этой сетью маршрутов движения судов.

Альтернативные жидкие топлива по удельным энергетическим ха-

рактеристикам можно разделить на три группы. К первой группе топ-

лив с высокой энергоемкостью относится водород и его добавки к

традиционным нефтетопливам. Ко второй - со средней энергоемкостью

могут быть отнесены синтетические жидкие топлива (СЖТ), сжиженный

нефтяной газ и сжиженный природный газ. Третью группу - с низкими

энергетическими показателями, - составляют метиловый и этиловый

спирты, жидкий аммиак.

Известно два направления исследований по созданию альтерна-

тивных жидких топлив, используемых при нормальных температурах:

- синтетические жидкие топлива (СЖТ), получаемые из менее

ценных, чем нефть, ископаемых горючих - каменного и бурого угля,

а также сланцев;

- спирты, получаемые из различных продуктов растительного

происхождения.

Технологии синтеза автомобильного и дизельного топлива из

продуктов термического разложения ископаемых твердых горючих из-

вестны достаточно давно, однако крупномасштабные производства

немногочисленны ввиду неблагоприятной конъюнктуры. Считается, что

только третье поколение технологического оборудования позволит

достичь стоимости СЖТ 250...300 долларов США/т.

- 25 -

В качестве примера здесь можно привести данные по топливу

SRC-11, которое производится из каменного угля и представляет

собой темнокрасную жидкость консистенции керосина.

Таблица 3.5

Характеристики жидкого синтетического топлива SRC-11

 Ш1

┌──────────────────────┬─────────┬────────────────┬───────────┐

│ Показатель │ Размер-│ Тяжелое │ SRC-11 │

│ │ ность │моторное топливо│ │

├──────────────────────┼─────────┼────────────────┼───────────┤

│ Плотность при 20 С │ кг/м │ 970 │ 975 │

│ │ │ │ │

│ Вязкость при 50 С │ сСт │ 425 │ 1,85 │

│ │ │ │ │

│ Содержание примесей │ % │ │ │

│ │ │ │ │

│ серы │ │ 2,33 │ 0,22 │

│ Na CO │ │ 41 │ 8,0 │

│ кокса │ │ 14,8 │ 0,02 │

│ асфальтенов │ │ 11,2 │ 0,001 │

│ золы │ │ 0,1 │ 0,01 │

│ │ │ │ │

│ Дизельный индекс │ │ 29 │ 0 │

│ │ │ │ │

│ Энергоемкость (тепло-│ │ │ │

│ творная способность)│ кДж/кг│ 40435 │ 38225 │

│ │ │ │ │

│ Химический состав │ % │ │ │

│ │ │ │ │

│ углерод │ │ 85,8 │ 86,6 │

│ водород │ │ 10,7 │ 8,5 │

│ кислород │ │ │ 3,77 │

│ азот │ │ 1,17 │ 0,91 │

└──────────────────────┴─────────┴────────────────┴───────────┘

 Ш1.5

Как видно из табл.3.5, синтетическое топливо по многим пока-

зателям (содержание агрессивных примесей, кокса, асфальтенов)

лучше нефтяного, однако имеет на 6% меньшую энергоемкость и неу-

довлетворительную способность к самовоспламенению. Последнее

обстоятельство требует либо смешивания СЖТ с дизельным топливом,

либо отдельного впрыскивания в цилиндр запальной порции дизельно-

го топлива (8-12%).

Проведенные эксперименты подтвердили также принципиальную

возможность работы малооборотных дизелей на угольной суспензии,

содержащей (по массе) до 50% угля, до 30% воды и только 20% ди-

зельного топлива. Высокое содержание силикатов в каменном угле

(до 10% в золе) приводит к интенсивному износу сопел форсунок и

других деталей топливной аппаратуры, а также цилиндро-поршневой

- 26 -

группы,поэтому применение топлив такого типа экономически нецеле-

сообразно.

Заметно лучшим сочетанием характеристик обладают топлива

растительного происхождения. В частности, известны исследования

по применению рапсового масла вместо дизельного топлива. При

сохранении характеристик дизеля перевод его на рапсовое масло ве-

дет к увеличению потребления топлива на 5...10%. Добавка в ди-

зельное топливо 10% рапсового масла существенно сокращает вредные

выбросы в атмосферу. Экологические соображения - единственные,

которые оправдывают это направление исследований. Кроме высокой

стоимости масла, необходимо учитывать, что существенную долю ди-

зельного топлива можно заменить только при пересмотре структуры

посевных площадей (ориентировочная "урожайность" рапсового масла

не достигает 1т/га с учетом севооборота).

Более широко распространены работы по использованию в ка-

честве топлив спиртов - этанола и метанола - производимых из рас-

тительного сырья. Ввиду высокой токсичности метанола и его более

низкой энергетической ценности, в основном речь идет о применении

этанола, несмотря на его более высокую стоимость. В серьезных

масштабах эти работы ведутся в Бразилии, Австралии, ФРГ и США, в

том числе по использованию этанола в смеси не только с бензином,

но и с дизельным топливом; такая смесь получила коммерческое наи-

менование дизохол. Ее применение позволяет сократить выброс в ат-

мосферу окислов азота более чем на 20%.

При рассмотрении вопросов применения спиртов в качестве су-

дового топлива необходимо учитывать специфику их физических ха-

рактеристик:

- низкую температуру вспышки (9  5о 0С у метанола и 13  5о 0С у эта-

нола);

- высокую температуру самовоспламенения (соответственно 640

и 630  5о 0С);

- невысокую взрывоопасную концентрацию (в воздухе метанола -