10.3. Нетрадиционные способы обработки топлива

К нетрадиционным способам обработки топлива относятся: химическая, гидродинамическая и магнетичная обработки, а также воздействие электрическим разрядом и радиоактивным излучением.

Химическая обработка

Химическая обработка заключается в вводе в топливо композиций присадок с различными функциями, снижающих испаряемость и улучшающих низкотемпературные свойства топлива, интенсифицирующих процесс сгорания и снижающих образование при сгорании экологически опасных веществ.

Присадки, снижающие испаряемость топлива и улучшающие его низкотемперные свойства, целесообразно вводить при бункеровке судна. Присадки, снижающие склонность топлива к осадкообразованию, также целесообразно вводить при бункеровке или непосредственно в танки запаса сразу же после завершения процесса бункеровки.

Присадки, защищающие топливную аппаратуру от коррозии и образования лаковых пленок, а также присадки, улучшающие сгорание и предотвращающие образование экологически опасных веществ в процессе сгорания, следует вводить перед подачей топлива к дизелю.

Применение на судах дешевых тяжелых топлив привело к необходимости создания присадок, которые решили бы проблемы хранения и обработки, сгорания топлив, борьбы с нагарама и высокотемпературной коррозией, а также с низкотемпературной сернистой коррозией.

Один из путей борьбы со шламообразованием, с отложениями в подсистемах хранения и переработки топлива состоит в введении в топливо химических присадок содержащих мощные диспергаторы. Последняя активность диспергаторов существенно повышает поверхностную активность содержащихся в топливе асфальтосмолистых соединений, выступающих в роли естественных коагуляторов и эмульгаторов. Вещества присадок притягивают к себе смолы, обволакивающие структурные системы тяжелых углеводородов, и частично замещают их. Возникающее вследствие этого ослабление поверхностного натяжения тяжелых углеводородов, а также расклинивающее действие введенных с присадкой диспергаторов приводит к разрыву этих структурных систем, их диспергированию и, благодаря этому, к предотвращению шламообразования.

В роли поверхностоно-активных веществ (ПАВ) – диспергаторов используют растворимые в топливе органометаллические соединения, вводимые в хорошо зарекомендовавшие присадки VecomFOT-NW,Perolin622-DFи др.

Борьба с высокотемпературной коррозией.

Проблемы борьбы с явлениями высокотемпературной коррозии, вызываемой продуктами сгорания топлива, наиболее тесно связана с проблемой обеспечения работоспособности выпускных клапанов дизеля и рабочего аппарата газовой турбины. Образующиеся на рабочем поле клапана рыхлые окисные структуры бомбардируются частицами сажи и золы, летящими мимо клапана в общем потоке продукта сгорания с большой скоростью. Их удары о клапан в дополнение к коррозии вызывают эрозию. В итоге на рабочих фасках и седлах клапана образуются раковины, бороздки, по которым прорываются горячие продукты сгорания. Это приводит к росту температуры металла, активации коррозионо-эрозионных процессов и местному выгоранию металла.

Методом борьбы с коррозией является уменьшение содержания в топливе натрия, для чего при сепарации топливо следует промывать горячей водой, подаваемой в струю топлива перед сепаратором. Вода, смешиваясь с топливом, растворяет соединения натрия и в ходе сепарации удаляется из него. Для повышения ресурса выпускных клапанов используют присадки к топливам, в состав которых входит магний. Продукты взаимодействия MgOс пятнокисью ванадия имеют более низкие температуры плавления, но более высокие, чем натрий-ванадиевые соединения. Это позволяет большей части соединений ванадия в сухом виде покидать дизель вместе с продуктами сгорания, а не прилипать к клапану и другим элементам, как это происходит при более низких температурах плавления.

Гидродинамическая обработка

Гидродинамическая обработка заключается в воздействии на топливо ультразвуковых и кавитационных сил, которое производится с целью разрушения находящихся в нём структурных (агрегативных) систем и, таким образом, обеспечивает его очистку только от твёрдой фазы, не удаляя при этом горючую часть – смолы. При этом обеспечивается более длительная и эффективная работа сепараторов и фильтров.

Топливо, прошедшее гидродинамическую обработку, сгорает с большой полнотой.

Магнитная обработка

Воздействие на топливо переменного или постоянного магнитного поля. Топливо обрабатывают с целью разрушения структурных (агрегативных) систем (обработка в переменном магнитном поле) или с целью ориентации молекул топлив (или молекул присадок) в определенном направлении. В ряде случаев магнитная обработка в переменном магнитном поле используется совместно с гидродинамической обработкой для усиления гомогенизирующего (или диспергирующего) эффекта обработки топлива.

Электрический разряд может быть использован для ионизации, как топлива, так и воздушного заряда для интенсификации протекания предпламенных и пламенных процессов. Активизирующим фактором в реакциях, протекающих в электрическом разряде, являются быстрые электроны и в значительно меньшей степени – ионы.

Радиоактивное излучение

Радиоактивное излучение стимулирует протекание цепных разветвленных реакций и сводится, в конечном счете, к образованию свободных атомов и радикалов. Отличительной особенностью данного способа стимулирования цепных реакций является возможность управлять процессом облучения. При обработке топлива радиоактивным излучением ядра радиоактивных элементов испускают различные частицы и электроны. Наибольшим активирующим действием обладают α-частицы и электроны, которые производят ионизацию и диссоциацию молекул топлива.

Литература: [12];[20]; [11].

Вопросы самопроверки

1. Какие методы обработки топлива применяются в судовых условиях?

2. Объясните метод очистки топлива посредством отстоя. Какова его эффективность?

3. Объясните сущность метода очистки топлива посредством фильтрации?

4. Как обеспечивается работа сепаратора в режиме пурификации?

5. Какие способы гомогенизации топлива применяются в судовых условиях?

6. Какое влияние оказывает химическая обработка топлива в судовых условиях на его физико-химические свойства?