IMO 2020 и свойствата на горивата, които трябва да знаем

Очаква се свойствата на горивата, които ще се предлагат след 01.01.2020г. да варират значително. Затова е важно да познаваме техните характеристики.

Очаква се, като съответстващи продукти да преобладават блендираните горива със сярно съдържание под 0.50% и дестилатните горива със сярно съдържание под 0.10%, но ще се предлагат и други, като  тежки горива със сярно съдържание до 0.50%, дестилатни горива със сярно съдържание до 0.50% и блендирани горива със сярно съдържание до 0.10%. Изборът на гориво ще бъде на първо място търговско решение, повлияно от много фактори, като например район на плаване, цени, наличност и др. За да осигурят безопасната експлоатация на кораба, екипажите трябва добре да познават свойствата на горивата, които се използват на борда. По-важните свойства на горивата са описани по-долу.

Свойства на блендираните горива
Стабилност

Стабилност на горивото е способността му да запазва първоначалните си свойства в процеса на транспортиране, съхранение и експлоатация. При определени условия асфалтените в резултат на физични процеси лесно се уплътняват (агломерират) и се отделят под формата на утайки. Това предизвиква повишено отделяне на слъдж и може да доведе до прекомерно замърсяване на сепараторите и горивните филтри, а при по-тежки случаи, загуба на ход. Стабилността се определя чрез лабораторен анализ. Тя е регламентирана в ISO 8217:2017, поради което се препоръчва горивата да бъдат заявявани съгласно този стандарт.

Съвместимост

Съвместимост е способността на две различни горива да се смесват, без това да доведе до неблагоприятни последствия. Смесването на две стабилни, но несъвместими горива може да доведе до утаяване на асфалтените и формиране на слъдж.
Съвместимостта на горивата ще бъде от изключително значение след 01.01.2020г. Очаква се при блендирането да бъдат използвани много различни компоненти, при което съответстващи горива с едно и също съдържание на сяра, но бункеровани в различни места може да се окажат несъвместими дори да са от един и същ доставчик. Затова е важно горивата да бъдат съхранявани в отделни танкове, доколкото е практически възможно и да се минимизира смесването им в горивната система.

Съвместимостта може да бъде определена от:

  • корабните екипажи, чрез използване на подходящо оборудване. Трябва да се има предвид, че компонентите на новите блендирани горива могат да бъдат толкова различни, че съществуващите към момента комплекти за тестване да дадат фалшив отрицателен резултат, т.е да покажат, че горивата са несъвместими, а в действителност те да са съвместими. Разработват се нови начини за определяне на съвместимостта на борда на кораба.
  • Специализирани лаборатории
Киселинно число

Киселинното число характеризира съдържанието на киселинни съединения в горивото. Съгласно MARPOL, Annex VI, Правило 18.3.1.2, горивото не трябва да съдържа неорганични киселини. Използването на горива с високо киселинно число, произхождащо от киселинни съединения, може да доведе до повреди по двигателите и най-вече по горивната апаратура. Киселинното число се определя чрез лабораторни изследвания. То е регламентирано в ISO 8217:2017.

Съдържание на сяра

Подкомитета по Предотвратяване и реагиране на замърсяване (Pollution Prevention and Response (PPR) Sub-Committee) на своята 6 сесия взе решение да се прилага ниво на доверие 95% при лабораторните тестове за съдържание на сяра в горивата. Това решение беше одобрено на MEPC 74 и означава, че за приемливи ще се считат резултати до 0.11% и до 0.53% съответно за горива със сярно съдържание до 0.10% и до 0.50%.

Вискозитет

Твърде вероятно е категоризацията на новите блендирани горива със сярно съдържание под 0.5%, да се окаже неподходяща. ISO 8217:2017 дефинира само максималния вискозитет на остатъчните горива. Например гориво категоризирано като RME 180 на база на други параметри определени от стандарта, може да се окаже с кинематичен вискозитет 70 cSt при 50оС. Поради това е важно да не се разчита само на търговското име на продукта (напр. RME 180), а да се знае и реалният вискозитет. Строго препоръчително е вискозимерите пред двигателите да бъдат изправни.

Фини каталитични частици (Catalytic fines / Cat Fines)

Някои от новите горива може да съдържат високи нива на фини каталитични частици, които ако не бъдат третирани може да доведат до ускорено абразивно износване и катастрофални последици за двигателите. Фините каталитични частици произхождат от каталитичния крекинг процес в рафинериите, където за да се разделят големите молекули на тежките въглеводороди на малки молекули от леки въглеводороди се използват катализатори. Най-често като катализатори се използват алуминиеви и силициеви оксиди (фиг.1). Те се разграждат и рециклират от инсталацията за каталитичен крекинг. Въпреки това някои по-малки и твърди частици оцеляват и се отделят в най-долната фракция, която е с ниско съдържание на сяра и е идеален компонент при блендирането на тежки и ултраниско сернисти горива (Ultra Low Sulphur Fuels).

Фиг. 1
Нови неизползвани каталитични частици. Изображение от сканиращ електронен микроскоп (СЕМ). Червената стрелка показва частите, които могат да завършат като фини каталитични частици. Източник [1]

Количеството фини каталитични частици се определя чрез лабораторен анализ. Максимално допустимото съдържание е посочено в ISO 8217:2017 като Алуминий + Силиций (Al + Si) – от 25 до 60 [mg/kg] за различните категории горива. На входа на двигателите обаче то не трябва да надвишава 15 [mg/kg] = [части на милион] (фиг.2).

Фиг. 2
Допустимо количество фини каталитични частици на входа на двигателите. Източник [1]

Очистването трябва да се извърши от корабната система за подготовка на горивото. На фиг.3 са показани препоръчителните нива на очистване от фини каталитични частици в зависимост от тяхното съдържание в бункерованото гориво.

Фиг. 3
Препоръчителни нива на очистване от фини каталитични частици в зависимост от тяхното съдържание в бункерованото гориво. Източник [1]

От примера се вижда, че гориво със съдържание на Al + Si от 40 части на милион следва да бъде очистено до 7-8 части на милион Al + Si.

В случай, че се установи съдържание на фини каталитични частици над допустимите норми е препоръчително горивото да не се използва и да бъде върнато на брега при първа възможност. Като превантивни мерки може да се приложат:

  • Поддържане на температурата в танковете за съхранение 10оC над температурата на течливост Pour Point (PP)
  • Поддържане на температура 85 оC в отстойните цистерни
  • Използване на сепараторите в режим на оптимална ефективност и минимална производителност
  • Редовно дрениране на водата за улесняване на утаяването
  • Наблюдение работата на горивните филтри за признаци на бързо замърсяване. Те в никакъв случай не бива да се байпасират.
  • Многократно сепариране на горивото
  • Искане на съдействие от производителите на двигателите и очистващите системи.

Очаква се, че блендираните горива ще съставляват голяма част от предлаганите съответстващи горива след 01.01.2020г. Въпреки, че в повечето случаи ще отговарят на изискванията на ISO 8217, те може да съдържат примеси, които не се откриват чрез стандартните методи и може да изискват допълнителен анализ.

Свойства на дестилатните горива
Вискозитет

Ниският вискозитет е един от основните проблеми при използването на дестилатни горива. Поради ниския вискозитет може значително да нараснат пропуските от горивните помпи и да се влоши смазването им. Това би довело до понижено налягане на горивото и ускорено износване на плунжерните двойки. Като резултат може да се появят проблеми със стартирането и мощността на двигателите. Трябва да се вземат под внимание препоръките на производителите и да се извършат съответните проверки, тестове и поддръжка, а при необходимост да се инсталират охладители.

Свойства за студена течливост

Поради по-ниския си вискозитет, дестилатните горива обикновено не изискват подгряване. Следните характеристики на дестилатните горива трябва да се имат предвид при оценяване на тяхната течливост:

  • Температура на помътняване (Cloud Point (CP)) е температурата при която горивото помътнява поради формиране на парафинови кристали;
  • Гранична температура на филтруемост (Cold Filter Plugging Point (CFPP)) е минималната температура, при която горивото продължава да тече през стандартен филтър за определено време. С други думи това е температурата, под която горивният филтър започва да се запушва;
  • Температура на течливост Pour Point (PP) е температурата, под която горивото спира да тече.

Горивото трябва да се:

  • съхранява при температура поне 10оC по-висока от PP;
  • поддържа с температура над CFPP пред филтрите, сепараторите и в горивната система;
  • поддържа с достатъчна температура за да се осигури отделяне на водата в отстойните и работните цистерни.

С навлизането на новите горива се очаква горните параметри да варират в широки граници. Горивото, което се снабдява трябва да бъде с подходяща температура на течливост (лятна или зимна), особено ако корабът ще оперира в студени райони. Препоръчително е при заявяване да се поставят изисквания към CP и CFPP, според очакваните температури в района на плаване и особеностите на кораба. Ако се очаква дългосрочна експлоатация на дестилатни горива следва да се прецени необходимостта от отопление на горивата. Тъй като няма стандартна практика да се осигурява подгрев за дестилатни горива може да се обмислят алтернативни варианти. За повече информация може да се използват публикуваните от CIMAC (Conseil International des Machines à Combustion) насоки – „2015 CIMAC Guideline Cold flow properties of marine fuel oils“

Дестилатни горива със съдържание на метилови естери на мастните киселини (Fatty Acid Methyl Esters (FAME)) – биодизел

Биодизелът е биогориво, произведено от растителни масла (сурови или употребявани) или животински мазнини. ISO 8217:2017, допуска корабни горива съдържащи до 7% биодизел. Повишеното търсене на горива със сярно съдържание под 0.50%, може да доведе до случаи, когато в даден порт доставчиците предлагат единствено дизелово гориво за наземния транспорт, съдържащо метилови естери на мастните киселини (Fatty Acid Methyl Esters (FAME) – биодизел). Съществуват различни технически предизвикателства, свързани с използването на такова гориво, като неговата биоразградима природа, склонност към окисляване на биодизела, ограничения в срока на съхранение и други с неблагоприятни последици. То също трябва да бъде тествано за стабилност. За да бъдат подготвени за подобни ситуации се препоръчва, корабособствениците и корабните оператори да проверят предварително чрез производителите, възможността двигателите, котлите и другите спомагателни механизми, като сепаратори, филтри и т.н., да работят с такова гориво. Количеството биодизел в горивото се отбелязва с главна буква „B“ и число показващо процентното му съдържание в обемни единици. Например B7 означава 7% v/v съдържание на биодизел в горивото. ISO 8217:2017 предвижда 7% v/v FAME за корабните горива категория DFA/DFZ/DFB. Препоръчва се такива горива да не се използват за спасителни лодки, аварийни дизелгенератори и други, където те се съхраняват в изолирани танкове с условия за ускорено разграждане. За повече информация може да се използват публикуваните от CIMAC насоки – „Guideline for Shipowners and Operators on Managing Distillate Fuels up to 7.0% v/v FAME (Biodiesel)“

Добри практики при бункероване

В допълнение на стандартните процедури за бункероване, се препоръчва спазване на следните добри практики свързани с глобалния лимит на сяра и очакваните нови горива:

  • Доколкото е практически възможно, да се избягва смесване на горива от различни бункерования.
  • Доколкото е практически възможно да не се допуска бункероване на различни категории (grades) горива в един и същ танк.
  • Ако по една и съща линия се бункероват горива с различно съдържание на сяра, да се започва с горивото, което е с по-ниско сярно съдържание.
  • Да се продухва приемния тръбопровод след завършване на приемането на всеки вид гориво.
  • Пробата изисквана от MARPOL Annex VI, правило 18.8.1 (MARPOL delivered sample) да се взема винаги от манифолда на приемащия кораб, съгласно Resolution96(47) Guidelines for the sampling of fuel oil for determination of Compliance with Annex VI of MARPOL 73/78. Ако доставчикът откаже, трябва да му се връчи протестно писмо и приемащият кораб да вземе свои независими проби. Един оригинала на протестното писмо се съхранява на борда. Копие следва да се изпрати на флаговата администрация. Това е изключително важно за решаване на спорове и забележки при проверки по реда на ДПК.
  • Да се извършва лабораторен анализ на всяко бункеровано гориво и по възможност да не се пристъпва към неговото използване преди да са получени резултатите.

Инж. Филип Карагьозов

Източници:

[1] Cat Fines Impact on engine wear and how to reduce the wear (MAN)
[2] Compliance with the 2020 „Global Sulphur Cap“ (ICS)
[3] Res. MEPC.320(74) – 2019 Guidelines for consistent implementation of the 0.50% sulphur limit under MARPOL Annex VI
[4] ISO 8217:2017
[5] CIMAC Guideline for Ship Owners and Operators on Managing Distillate Fuels up to 7.0% v/v FAME (Biodiesel)