Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Modernizatsia_1

.docx
Скачиваний:
4
Добавлен:
12.06.2019
Размер:
4.92 Mб
Скачать

Бывшие всегда актуальными проблемы энергосбережения (по существу, экономия топлива) и защиты окружающей среды от вредных выбросов с судов за последнее десятилетие еще более обострились в связи с неустойчивостью мирового нефтяного рынка и ужесточением требований природоохранных организаций, включая новые положения IMO в соответствующих разделах Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ 73/78, Прил. VI, Классы II и III).

Решением указанных проблем явились новые образцы топочных устройств для судовых котельных установок.

Рис. 1. Суда, работающие на СПГ

Горелки для сжигания природного газа и мазута. Переход на СПГ-топливо по своей значимости сопоставим с технологической революцией начала ХХ века, когда мировой торговый флот отказался от угля в пользу мазутов и дизельного топлива. Такие топочные устройства выполняются комбинированными, позволяющими поочередно сжигать эти топлива в одном горелочном устройстве. Одним из преимуществ комбинированных грелок является возможность легкого перехода с сжигания одного вида топлива на другое. Горелка должна быть выполнена таким образом, чтобы сжигание каждого из видов топлива происходило в оптимальных условиях.

Рис. 2. Флот, работающий на СПГ

Единственным новым видом топлива, применение которого оказывает существенное влияние на экологические показатели судовых двигателей, является природный газ.

Современные газовые горелки способны сжигать природный газ эффективно и полностью. Из-за отсутствия в нем серы, азота и золы, при сжигании природного газа образуется значительно меньшее количество выбросов NOx, CO, соединений серы и твердых частиц, чем при сжигании нефти.

На рис. 2 представлена разбивка флота, работающего на СПГ, по типам судов. Хотя в настоящее время во флоте преобладают региональные паромы и суда снабжения платформами (ПСВ), книги заказов показывают растущую дифференциацию и тенденцию к более крупным судам, таким как контейнерные суда и суда общего назначения. СПГ будет особенно полезен для судов, работающих главным образом в Экас, таких, как суда, осуществляющие прибрежное судоходство, такие, как паромы и морские суда, а также питательные контейнерные суда, распределяющие контейнеры из крупных портов в малые порты Экас.

Рис. 3. Суда, работающие на СПГ

Рис.4. Бункерное судно CARDISSA LNG в северной Европе

СПГ как топливо является проверенным и доступным коммерческим решением. СПГ предлагает огромные преимущества, особенно для судов в свете постоянно ужесточающихся правил выбросов. Обычное масло, топливо останется основным топливом для большинства судов в ближайшем будущем, и, в то же время, коммерческие возможности СПГ интересны для многих проектов. Хотя для соблюдения предельных значений выбросов в атмосферу могут использоваться различные технологии,…(варианты решение скрубер малосернистое топливао и т.д. от материала). Технология СПГ является разумным способом удовлетворения существующих и будущих требований к основным видам выбросов (SOx, NOx, ТЧ, CO2). СПГ может быть конкурентоспособным по цене с дистиллятным топливом и, в отличие от других решений, во многих случаях не требует установки дополнительной технологической технологии.

Рис. 5. Реализация замены применяемого топлива на судне в пользу СПГ

Использование СПГ сокращает выбросы CO2 примерно на 25 процентов. Оно уменьшает окиси серы почти 100 процентами, и оно уменьшает излучение окиси азота около 85 процентами.

Рис. 6. Крупнейшее бункерное судно снабжения сжиженным природным газом (СПГ), М. В. Кайрос

Описание вспомогательного котла “Alfa Laval K.K. GCS-23ST’’

ЧЕРТЕЖ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО КОТЛА

- Тип: вертикальный, цилиндровый, водотрубный, комбинированный;

- Количество: 1 котел/1 судно;

- Производительность:

от секции для сжигания нефти – 1800 кг/ч х 0,55 мПа,

от секции выхлопных газов – 710 кг/ч х 0,55 Мпа, при нормальной мощности главного двигателя 7810 кВт;

- Давление пара: проектное 0,69 Мпа, нормальное 0,55 мПа;

- Температура пара: температура насыщенного ( при 0,55 мПа );

- Расход топлива: 139 кг/ч;

- Котельный питательный насос воды x 2шт.:

тип: горизонтальный центробежный насос, “EB2H-32D”;

производительность питательного насоса:

3,0 /ч при 0,98 мПа; 5.5 кВт;

температура питательной воды: .

Рис. 7. Схема топливная работы котла “Alfa Laval K.K. GCS-23ST’’

Описание топочного устройства “Sunflame ECP-3”:

- Тип: полностью автоматический, “forced draft pressure - jet system”;

- Количество: 1 комплект;

- Производительность сгорания топлива: 145 кг/ч;

- Распылитель: “F-80 24.0 G/ PLP” x 1шт.

- Топливный насос для сжигания топлива x 1шт.:

тип: шестеренчатый насос “Nippon G-Rotar MFG. CO. LTD , GFH-V5L”,

производительность: 230 кг/ч;

давление нагнетание-всасывание: 2,2 мПа – 0-0,3 мПа

- Топливный циркуляционный насос x 1шт.:

тип: шестеренчатый насос “Nippon G-Rotar MFG. CO. LTD , TOP-204”,

производительность: 370 кг/ч; 0,4 кВт

давление нагнетание-всасывание: 0,5 мПа – 0-0,3 мПа

Рис. 8. топочного устройства “Sunflame ECP-3”

- Топливный подогреватель x 1шт.:

тип: электрический обогрев, “ TOYO Heater MFG, CO., LTD, NJ - 8A”;

производительность: 154 кг/ч; 8кВт

температура: (вход )

- Вязкость топлива: для форсунки более 17 /сек;

вход оборудования 250 /сек.

- Вентилятор x 1 шт.:

тип: турбо – вентилятор, “OST - 34”

производительность: 34/мин; 3,7 кВт

статическое давление: 2,45 кПа, 250 мм вод. ст.

Цель работы: с целью повышения технико-экономических показателей вспомогательного котла, принято решение заменить тип используемого энергоресурса с тяжелого топлива на параллельное подключение СПГ и легкого дизельного топлива.

Рис. 9. Источники бункерного СПГ для газодизельного судна

Для решения этой задачи необходима замена существующей горелки на комбинированную горелку, способную сжигать как СРГ так и легкое дизельное топливо.

ОПИСАНИЕ ГОРЕЛОК MONARCH, WEISHAUPT, OILON`

Исходя из вышеперечисленных преимуществ выбрана горелка фирмы Oilion.

Этапы подбора по выбору комбинированной горелки Oilion:

  1. .Получить технические данные котла и информацию об объекте

  • мощность котла, КПД или требуемая мощность горелки

  • противодавление топки

  • используемое топливо/виды топлива

  • давление топлива на входе в горелку

  • способ регулирования мощности горелки.

  • Мощность горелки = 1260/0,8=1575 кВт.

    Производительность сгорания дизельного топлива: 1720 кВт

    Данной производительности соответствует комбинированная горелка GKP-140 MH.

    Технические данные:

    Мощность жидкое топливо: 47-200 кг/ч (550-2350 кг/ч)

    Мощность газ: 410-2350 кВт

    Двигатель вентилятора:3 ~ 400В, 50 Гц

    Мощность: 4 кВт

    Ток: 7,2 А

    Скорость: 2900 об/мин

    Блок управления: WD34

    Класс NOx:

    Жидкое топливо: 1

    Газ: 1

    Соединение топливного шланга:

    - всасывание/возврат: R1/2’’

    Топливный насос J7

    - Двигатель 3~ 400 В,

    50 Гц

    Мощность: 0,75 кВт

    Ток: 2 А

    Скорость: 2900 об/мин

    Вес: 162 кг

    Рис. 10. Габаритный чертеж и диаграмма работы

    подобранной горелки Oilion

    G = Подача газа

    O = Подача/возврат жидкого топлива

    E = Электрическое соединение

    F = FGR – Рециркуляция дымовых газов

    При использовании рециркуляции дымовых газов жидкотопливный насос монтируется в другом месте.

    Рис. 11. Схема подключения комбинированной горелки GKP-140 MH

    Для реализации данного решения необходима установка в кормовой части на судне баллонов СПГ. Сухогруз может быть снабжен бункерным баком типа C объемом 500 м3, изготовленным из аустенитной высокомарганцевой стали и расположенным на кормовой швартовной палубе. Разработанная компанией POSCO, корейским стальным конгломератом, криогенная сталь имеет содержание марганца около 26%. Свойства и характеристики материала, а также необходимая технология сварки и конструкция топливного бака были доказаны пригодными для обслуживания СПГ. Испытание KR помогло проверить заслуги новой стали POSCO и своя польза правоподобна для того чтобы быть благоволить к вариантом в сотрудничестве общества типа Новом с STX O&S. сталь высок-марганца показывала превосходство над много существующих криогенных материалов оперируя понятиями окончательных прочности на растяжение и удлиненности, и имеет относительно низкий коэффициент теплового расширения. Еще одним преимуществом материала является его экономическая целесообразность. Продолжающийся рост спроса на бункерные и складские емкости для СПГ привел к нехватке никеля, традиционного компонента криогенных сталей. Сталь на основе марганца POSCO не содержит никеля, и производитель стали указывает, что марганец в настоящее время не находится под повышательным ценовым давлением, с которым сталкивается никель.

    Рис. 12. Расположение баллонов СПГ и расходного топливного танка, подключенных к вспомогательному котлу, ГД и ДГ на судне

    В процессе эксплуатауции при использовании СПГ и легкого дизельного топлива могут возникнуть определенные проблемы.

    Технические:

    - СПГ по сравнению с соляром (с учетом плотности и тепло-творной способности) требует вдвое больших объемов танков запаса топлива.

    - СПГ хранится при температуре ок.-160°C и давлении до10Бар во вкладных танках из специальных материалов, покрытых слоем теплоизоляции толщиной более 0,5м,требуется организация вторичного барьера, особые меры по контролю газового состава атмосферы и вентиляции. Размещение таких танков на судне вызывает снижение его грузовместимости.

    - Использование СПГ в любом случае существенно усложняет энергоустановку.

    - Специфические механизмы и агрегаты, необходимые для работы энергоустановки на СПГ, не всегда предлагаются в требуемом ассортименте и с должными сертификатами, некоторые из них сейчас производятся исключительно для берегового применения.

    Экономические:

    - Перевод судна на СПГ неизбежно ухудшает его эффективность, как транспортного средства (т.к. для размещения системы хранения СПГ приходится выделять объемы в корпусе либо на палубе, которые на судах–аналогах занимает полезная нагрузка).

    - Специфические механизмы и агрегаты, необходимые для работы энергоустановки на СПГ, сейчас, как правило, малосерийные, а потому дороже своих аналогов, используемых на обычных судах.

    - Использование материалов, технологий и норм безопасности, применяемых в криогенной и газовой технике, также существенно удорожает такие механизмы и агрегаты.

    - Требуется более квалифицированный (соответственно, высокооплачиваемый) персонал.

    Нормативные

    - Сейчас единственным юридически обязывающим международным документом, регламентирующим вопросы использования газов в качестве судового топлива, является кодексIGC(International Gas Code),однако он регламентирует эти вопросы исключительно для газовозов.

    - КодексIGF(International Gas Fuel),регламентирующий использование горючих газов и жидкостей с низкой температурой вспышки в качестве топлива на судах, разрабатывается в настоящее время, ожидается его принятие в 2015…2016г.г.

    - Под комитет по безопасности ИМО разработал резолюцию IMO MSCRes.285-86,основанную на IGC и регламентирующую возможность использования метана в качестве топлива на судах, не являющихся газовозами. Эта резолюция дает возможность морским администрациям рассматривать такие вопросы, но не является юридически обязывающим документом.

    Логические:

    - Существующие сейчас суда, энергоустановки которых работают на СПГ, для бункеровки используют преимущественно либо автотранспорт, либо обслуживаемые ими FPSO,либо не бункеруются во все, используя выпаривание груза СПГ.

    - В то же время для широкого распространения СПГ как бункерного топлива возможность бункеровки им перестанет быть сдерживающим фактором только тогда, когда бункеровка судна СПГ будет также легко осуществима, как сейчас–бункеровка жидким нефтяным моторным топливом.

    - Сейчас возможность бункеровки СПГ еще нельзя считать обеспеченной.

    К 2020 году количество морских судов, использующих СПГ, вырастет в 3-5 раз

    Количество морских судов в мире, которые используют в качестве топлива сжиженный природный газ (СПГ), к 2020 году могло бы вырасти более чем в восемь раз - со 117 до тысячи, однако аналитики международной сертификационной компании DNV GL недавно пересмотрели прогноз в сторону уменьшения. Теперь они ждут роста лишь в 3-5 раз - до 400-600 единиц из-за медленного развития бункеровочной инфраструктуры, пишет "Российская газета".

    Рис. 13. Проблемы бункеровки СПГ

    Сейчас морские суда используют СПГ в качестве топлива менее чем в одном проценте случаев. В основном их заправляют мазутом - 80 процентов случаев, остальное приходится на судовой дизель (данные Международного энергетического агентства на 2015 год). Бункеровка СПГ как составная часть портовой инфраструктуры пока находится в стадии зарождения.

    "Будущее СПГ-бункеровки напрямую зависит от двух важных объективных предпосылок. Первая связана с усилением экологических требований в сфере морских перевозок и регулирования выбросов вредных веществ в Мировом океане. Вторая предпосылка - экономическая целесообразность переключения на СПГ с нефтепродуктов", - говорится в ежемесячном энергобюллетене Аналитического центра (АЦ) при правительстве РФ.

    Техника безопасности при использовании СПГ

    Важной и особо значимой проблемой в технике безопасности является разлив СПГ, его распространение и испарение. На данный процесс влияет понижение давления и теплообмен. Еще одна проблема - это возгорание СПГ. В свободной атмосфере горение внутри смеси метана с воздухом распространяется теплопроводностью и диффузией свободных радикалов со скоростями в пределах 5-15 м/с в зависимости от состава смеси. Это явление медленной дефлаграции (горение без взрыва) не вызывает существенного повышения давления, другими словами, взрыва не происходит, что произошло бы в закрытом объеме. При возгорании СПГ выделяемая теплота рассеивается тепловым излучением и конвекцией; интенсивность теплового излучения пожара на данном расстоянии определяется этим рассеиванием и атмосферным поглощением.

    В случае налива в резервуар СПГ с плотностью, отличающейся от плотности уже хранимого СПГ, может случиться, что обе жидкости не перемешаются, образуя два различных слоя (стратификация СПГ). Это расслоение стабильно, если более плотная жидкость находится на дне. В жидкости образуются две ячейки с независимой циркуляцией. Происходит конвективный обмен, теплота и массы обмениваются на границе двух слоев. Когда плотности жидкости в двух ячейках почти сравниваются, граница раздела исчезает, и жидкости в слоях перемешиваются. Это перемешивание, обычно очень быстрое, сопровождается часто внезапным обильным испарением хранимого СПГ. Чтобы не допустить стратификацию используются устройства перемешивания или выбираются соответствующие способы заполнения резервуара.

    Выводы по разделу

    1. Проведен анализ существующих судов и найдено решение в пользу существенного повышения топливно-экономических показателей вспомогательной энергетической установки.

    2. Описан вспомогательный котел «Alfa Laval K.K. GCS-23ST», работающий на тяжелом топливе и установленная горелка.

    3. Произведен технический анализ ведущих мировых производителей комбинированных горелок, работающих на газо-топливном энергоресурсе.

    4. Обоснован выбор комбинированной горелки GKP-140MH производителя Oilion, а также описана схема подключения, габаритные размеры и диаграмма работы.

    5. Представлены проблемы бункеровки СПГ и перевода котла на работу по газодизельному циклу.

    18

  • Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]