Трубопровод топливоподготовки
Топливо, находящееся в цистернах судового запаса, может загрязняться и обводняться, что приводит к изменению его физико-химических свойств. На судне содержание воды в топливе составляет 2,5 % и более. При сильном волнении моря вода находится во взвешенном состоянии
Содержание в топливе воды (до 2 %), находящейся в мелкодисперсном состоянии, практически не оказывает вредного влияния на работу дизелей.
Для надежной работы топливной аппаратуры двигателей необходимо улучшать качество топлива путем предварительной его подготовки.
Рекомендуется топливоподготовку на судне проводить комплексно, начиная от приема топлива на судно и кончая подачей его в двигатель. В связи с этим всю систему топливоподготовки можно условно разделить на четыре участка:
¾ приема топлива на судно;
¾ длительного хранения топлива (запасные цистерны и трубопроводы перекачивания топлива из одной цистерны в другую с топливоперекачивающими насосами);
¾ комплексной обработки топлива и суточного хранения в отстойных и расходных цистернах;
¾ подготовки топлива перед его подачей в двигатель.
Любое топливо поступает с береговой базы через фильтры грубой очистки, а тяжелое топливо еще и подогретым.
При отстаивании на дно цистерны осаждаются под действием гравитационных сил механические примеси и вода, содержащиеся в топливе. Для эффективности отстаивания высоковязких топлив их вязкость понижают путем подогрева: моторных топлив до 40, мазутов до 50—60 °С. Отстоявшееся топливо подают на сепарацию — следующий этап топливоподготовки.
Маловязкое топливо из танков основного запаса подается в отстойные цистерны, а затем после отстоя – к фильтрам и далее к центробежным сепараторам, в которых последовательно очищается от воды и механических примесей.
Сепарация – наиболее распространенный способ очистки топлив от механических примесей и воды. Сепарацией можно удалить из топлива металлические частицы размером более 1 мкм, неметаллические частицы размером 2…3 мкм и значительно снизить содержание воды (до 0,02 %).
Сепарированное топливо поступает либо в цистерны сепарированного топлива, либо непосредственно в расходные цистерны. Пополнение расходных цистерн осуществляется из цистерн сепарированного топлива с помощью топливоперекачивающих насосов.
Однако сепарация высоковязких топлив сопровождается потерями горючей части – тяжелых компонентов и асфальтосмолистых веществ (например, при сепарации мазутов потери топлива могут составлять 3—4%). Это приводит к повышенному расходу топлива на установку, усложняет ее эксплуатацию и требует решения вопроса об использовании в СЭУ отходов сепарации (шлама). Тяжелое топливо требует более обстоятельной подготовки. Как уже отмечалось, его необходимо подогревать на всех участках топливной системы.
Гомогенизация топлива.Из танков основного запаса высоковязкое топливо забирается специальным насосом высокого давления (20... 25 МПа) и нагнетается в гидродинамический гомогенизатор. Если на судне установлен гомогенизатор другого типа, то топливо к нему подается обычным топливоперекачивающим насосом. От гомогенизатора топливоперекачивающим насосом оно направляется к подогревателю или к цистерне предварительного подогрева и, пройдя через фильтр, поступает на очистку к центробежным сепараторам (или фильтрационной установке). Очищенное от воды и механических примесей тяжелое топливо откачивается в расходные цистерны.
До 98 % шлама составляет горючая часть топлива, главным образом, асфальтосмолистые вещества. Поэтому на судах применяют гомогенизацию топлива, которая заключается в разрушении смолистых образований (в виде пленок, желеобразных сгущений, мазеобразных агломератов, при сепарации переходящих в шлам). Процесс гомогенизации состоит в гидродинамическом возмущении топливной среды, в результате которого в ней возникают кавитационные зоны. При кавитации происходит «захлопывание» кавитационных каверн, сопровождающееся мощными гидравлическими ударами, в результате чего разрушаются не только желеобразные сгущения, но и твердые агломераты.
Тогда путь высоковязкого топлива будет следующим: отстойная цистерна — подогреватель — гомогенизатор — фильтр — расходная цистерна.
После такой обработки топливо приобретает гомогенный (однородный) и стабильный состав. Смолы равномерно распределяются в топливной среде, механические примеси дробятся на более мелкие частицы и освобождаются от смолистой «шубы», глобулы воды диспергируются. Кроме того, ликвидация отходов сепарации путем гомогенизации освобождает от необходимости иметь на судне большие грязевые цистерны для их хранения.
Гомогенизированное топливо хорошо фильтруется с минимальными потерями горючей части, более полно сгорает и не вызывает засорения топливной аппаратуры двигателей. Гомогенизация позволяет создавать стойкие водотопливные эмульсии с высоким содержанием воды в топливе (до 10…18 %), которые находят все большее применение в двигателях и котлах.
Принципиальные схемы обработки маловязкого и высоковязкого топлива на судах показаны на рисунке 2.3. Такая классическая система очистки топлив на практике часто нарушается.
1 – трубопровод подвода высоковязкого топлива из цистерн запаса; 2– трубопровод подвода маловязкого топлива из цистерн запаса; 3 – топливоперекачивающие насосы легкого топлива; 4,8 – трубопроводы сепарированного маловязкого и высоковязкого топлив к перекачивающим насосам; 5 – сепаратор маловязкого топлива;
6 – цистерна сепарированного маловязкого топлива; 7 – цистерна сепарированного высоковязкого топлива; 9 – расходная цистерна маловязкого топлива; 10 – трубопровод маловязкого топлива к подкачивающим насосам вспомогательных ДВС; 11 – трубопровод сепарированного высоковязкого топлива; 12 – ресивер-смеситель; 13 – трубопровод к топливоподкачивающим насосам; 14 – расходные цистерны высоковязкого топлива; 25 – рециркуляционный трубопровод; 16 – сепараторы высоковязкого топлива; 17 – подогреватели топлива; 18 – цистерна предварительного подогрева топлива; 19 –топливоперекачивающие насосы высоковязкого топлива
Рисунок 2.3 – Схема обработки топлива на судах
На ряде теплоходов, например, не предусматривают отстойных цистерн. В этом случае маловязкое топливо подается из цистерны запаса в сепаратор на очистку, а затем в расходную цистерну. Высоковязкое топливо из цистерны запаса через подогреватель направляется в сепаратор на очистку и в расходную цистерну высоковязкого топлива. Поскольку очистка топлива сепаратором во много раз эффективнее его очистки путем отстаивания в цистерне, такое решение вполне оправдано. Работа сепараторов в этих системах предусматривается в режиме пурификации, когда топливо одновременно очищается от механических примесей и воды, находящейся в свободном состоянии.
Стремление исключить потери горючих составляющих топлива в сепараторах и создать высокоавтоматизированную систему топливоподготовки привело к решению замены сепаратора высоковязкого топлива фильтрационной установкой. Это позволило снизить потери топлива при его очистке примерно вдвое (до 1,5…2,0 % общего расхода топлива на двигатель). Эффективность этой системы может быть повышена, если после подогревателя установить гомогенизатор.