| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Udvikling af bunkernorm for skibe

6. Brændolieparametre

En traditionel analyse af brændolie omfatter fastlæggelse af værdier på en række parametre. Tilsammen skal disse parametre benyttes for at give en beskrivelse af:

Forbehandlingsmetoder og procedurer for at sikre, at brændolien før tilførsel til motor tilfredsstiller de krav, som motorfabrikanten har stillet til brændolien.

Muligheden for at benytte brændolien i den aktuelle maskintype uden at risikere skader og driftsproblemer.

Eventuelt at ændre driftsformen for motoren, som måtte være nødvendig for at minimere sandsynligheden for skader og driftsproblemer.

Parametre for forbehandlingen

De parametre, som direkte giver informationer for forbehandlingen omfatter:

Vægtfylde

Vægtfylden er bestemmende for muligheden for at udskille vand ved centrifugeringen.

Viskositet

Viskositeten er bestemmende for muligheden for at forvarme til korrekt temperatur ved brændstofpumperne. Typiske viskositeter ligger i området 10-15 cSt ved indsprøjtning.

Stivnepunkt/pour point

Stivnepunktet er bestemmende for den temperatur brændolien må opvarmes til for at sikre den kan pumpes. Ved temperaturer under stivnepunktet vil en udfældning af voks bevirke, at olien ikke kan pumpes. Den øvre grænse i henhold til ISO 8217 er 30 gr.C., men for de fleste oliekvaliteter ligger stivnepunktet lavere. Enkelte destillatfraktioner fra termisk spaltning vil kunne have et stivnepunkt op mod og endog over grænseværdien.

Vand

Vand kan foreligge i brændstof som ferskvand og saltvand. Vandforureningen vil normalt indtræffe under transporten fra olieraffinaderiet til bunkerhavnen eller fra bunkerbåden. Den maksimale vandprocent i henhold til ISO 8217 er 1 %. Et vandindhold over 1% kan give anledning til returnere bunkeren eller få prisnedslag. Mange rederier er selvfølgelig ikke interesseret i at modtage og betale for en heavy fuel oil med ca. 1 % vandindhold, hvorfor rederierne som tidligere omtalt ofte stiller ekstra krav eller begrænsninger til ISO 8217-standarden. Man er kort sagt ikke interesseret i først at betale for vandet, problemer med at få det udskilt fra olien og derefter betale for at skille sig af med denne vand-olieblanding.

Vand, som følger med brændolien ind i indsprøjtningssystemet og cylinderen, vil kunne forårsage belægningsdannelse, korrosion, erosion og give ustabil og ufuldstændig forbrænding, samt skader på brændstofdyser og brændstofpumper.

Aske

Askeindholdet angiver mængden af ikke brændbart materiale i brændolien. Asken omfatter også alle former for faste forureninger. Disse forudsættes i størst mulig grad fjernet ved forbehandlingen bestående af settling, centrifugering og i filtersystemer. Den øvre grænse for askeindhold er i følge ISO 8217-standarden sat til 0,2 vægtprocent for heavy fuel oil, men et askeindhold på over 0,1% må anses for at være højt. Særligt i de tilfælde, hvor de faste forureninger kan bestå af katalysatorrester de såkaldte "cat-fines", er et højt askeindhold en indikation på, at en effektiv forbehandling er af afgørende betydning for at undgå stor slidtage.

Blandbarhed

Blandbarhed beskriver tendensen til udfældning af slam (asfalthener) ved blanding med en anden type olie. Heavy fuel oil, der leveres til et skib, skal som udgangspunkt være stabile, og dette indebærer, at de tunge hydrokarbonmolekyler holdes svævende i olien. Hvis en sådan brændolie iblandes en anden brændolietype, som ødelægger evnen til at holde de tunge molekyler svævende i olien, vil der ske en udfældning af asfalthener i form af slam. Slammet repræsenterer et brændbart stof og indebærer følgelig et tab af bunkers. Slamudfældning vil kunne føre til blokeringer i oliebehandlingsudstyret og i alvorlige tilfælde til stop af motoren.

Blandbarhed kan bestemmes på forskellige måder, men ingen af disse måder er standardiseret og det må være baggrunden for, at der ikke er fastsat krav til blandbarhed i ISO 8217-standarden. Generelt kan det fastslås:

Aromatiske brændolier er blandbare med andre aromatiske brændolier.

Ikke blandbarhed indtræder specielt når en aromatisk brændolie blandes med en paraffinsk brændolie.

Aromatiske brændolier er mere ustabile end paraffinske, dvs. de vil give en større tendens til slamudfældning ved høje temperaturer.

Parametre der har betydning for driften af dieselmotorer

De brændolieparametre, der er beskrevet ovenfor har hovedsagelig betydning for behandlingen af brændolien inden den når frem til indsprøjtningssystemet på maskinen. Enkelte af disse parametre kan give en del information om brændoliens egenskaber, der har betydning for drift af maskinen.

Vægtfylde og viskositetsrelationer for heavy fuel oil

Vægtfylde og viskositet for en heavy fuel oil vil, når disse vurderes sammen, kunne give en indikation af brændoliens sammensætning.

Høj vægtfylde og høj viskositet

Typisk vægtfylde på 0,99 g/cub.cm eller højere og viskositet over 400-500 cSt ved 50 gr. C, indikerer en brændolie med højt indhold af termisk spaltet restolie.

Høj vægtfylde og lav viskositet

Typisk vægtfylde på 0,99 g/cub.cm eller højere og viskositet under 200 cSt ved 50 gr.C., indikerer en brændolie med højt indhold af katalytisk spaltede destillater.

Lav vægtfylde og høj viskositet

Typisk vægtfylde i området 0,96-0,98 g/cub.cm og viskositet over 400-500 cSt ved 50 gr.C., indikerer en brændolie med højt indhold af atmosfærisk restolie.

Lav vægtfylde og lav viskositet

Typisk vægtfylde i området 0,96 g/cub.cm og viskositet under ca. 200 cSt ved 50 gr. C., indikerer en brændolie

med højt indhold af atmosfærisk restolie og atmosfæriske destillater. Denne sammenhæng er imidlertid meget usikker fordi det er muligt at sammensætte en brændolie med et højt indhold af katalytisk spaltede destillater, som vil give en relativ lav vægtfylde. Viskositeten vil i disse tilfælde ofte ligge betydeligt under 100 cSt ved 50 gr. C.

Vægtfylde og viskositetsrelationer for MGO og MDO

Groft set kan vægtfylde- og viskositets relationerne også benyttes til at indikere sammensætningen af destillaterne MGO og MDO. Disse destillater vil imidlertid være specificeret med en øvre vægtfylde- og viskositetsgrænse, som indebærer, at forholdet kan inddeles i to grupper:

Høj vægtfylde og høj viskositet

Typisk vægtfylde- og viskositetsværdier, der svarer til den øvre grænse for det pågældende destillat, indikerer højt indhold af termisk eller katalytisk spaltede destillater.

Lav vægtfylde og lav viskositet

Typisk værdier, der er væsentlig lavere end den øvre grænse, indikerer et højt indhold af atmosfæriske destillater.

Svovl

Vanadium og natrium

Vanadium følger råolien og findes i restolien efter raffineringen, medens natrium som oftest er et resultat af forurening med saltvand. Vanadium kan ikke fjernes ved forbehandlingen, men indholdet af natrium vil kunne reduceres ved en effektiv fjernelse af søvand i brændolien. Begge typer fører til belægning og korrosion ved høje metaltemperaturer også kaldet for højtemperaturkorrosion. Vanadiumindholdet i brændolie er normalt relativt lavt, men værdier på op til 600 ppm vil kunne indtræffe.

Driftserfaringer har vist, at natriumindholdet max. må udgøre 30% af vanadiumindholdet for at undgå belægninger og korrosion på de maskinkomponenter, der er tilknyttet forbrændingsrummet, såsom cylinderforinger, stempler, stempelringe, udstødsventiler, cylinderdæksler og turbolader.

Natriumindholdet er som regel afhængig af vandindholdet (saltvand) i brændolien idet 1% søvand giver ca. 150 ppm.

Aluminium og silicium

Aluminium og silicium er faste forureninger i brændolien og danner aske. De foreligger som partikler med typiske dimensioner under 50 my og stammer fra den katalytisk spaltede restolie som blandingskomponent i brændolien. Denne restolie vil altid indeholde en vis mængde forurening af katalysatorpartikler fra spaltningsprocessen. ISO 8217-standarden tillader for en heavy fuel oil op til max. 80 mg/kg.

Det er ethvert rederi og maskinmesters skræk at modtage en bunkerolie med stort indhold af disse såkaldte "cat-fines", da man har eksempler på maskinerier, der har fået udslidt brændstofpumper, brændstofventiler, stempelringe og foringer i løbet af nogle få døgn.

Traditionelt har man antaget, at CCR og event. asfaltindholdet for brændolie gav indikationer for oliens tændings- og forbrændingsegenskaber. Erfaringer viser imidlertid, at CCR og asfaltindholdet i brændolier ikke har betydning for den pågældende olies egnethed i en dieselmotor.

CCAI-værdi, Calculated Carbon Aromatic Index

CCAI-index er et begreb, der er blevet indført af Shell, for at benytte viskositetsværdierne og vægtfyldeværdierne for brændselsolier til at få indtryk af oliens tændingsegenskaber.

Med tændingsegenskaberne menes der brændseloliens evne til at selvtænde og udtrykt ved tændingsforsinkelsen, dvs. tiden fra indsprøjtningens begyndelse til tænding indtræffer i krumtampgrader eller udtrykt i millisekunder.

CCAI-værdien for en brændselsolie kan beregnes udfra følgende formel:

CCAI= D - 140,7 loglog(V + 0,85) - 80,6

Hvor:

D= vægtfylde i g/cub.cm ved 15 gr.C
V= viskositet i cSt ved 50 gr.C

Formlen er kun en indikation på tændingsegenskaberne og indgår ikke i ISO 8217-standarden.

Interessen for denne størrelse er dog stigende, da det er en særdeles vigtig faktor. Fuel olie-analyselaboratorierne beregner størrelsen i forbindelse med deres fuel olieanalyser.

For at give nogle retningslinier for CCAI-index-værdier og deres betydning, er der opstillet følgende tabel:

For at belyse effekter fra drift på en olie med dårlige tændingsegenskaber er følgende skema udarbejdet:

	Lang tændingsforsinkelse
	Høj trykgradient i bar pr. krumtapgrad efter tænding
	Stor trykforøgelse i cylinderen med høj trykgradient

Udslagene er specielt store ved drift på delbelastning

Mulige skader på motoren:

	Ødelagt stempelringsfunktion
	Brækkede stempelringe
	Gaslækager, høj slidtage og høj varmebelastning
	Sprækker i stempel og foring
	Lejeskader

Dårlige tændingsegenskaber kan modvirkes effektivt ved at opretholde høj temperatur i cylinderen ved høj skyllelufttemperatur.

Bunkers med stor vægtfylde kombineret med lav viskositet, f.eks. viskositeten under ca. 180 cSt ved 50 gr. C vil meget ofte give bevirke lang tændingsforsinkelse specielt ved del- og lavbelastning af motoren.

Et stort indhold af katalysatorpartikler som aluminium og silicium, er en indikation af, at fraktioner fra den katalytiske cracking er tilsat brændolien. Disse fraktioner vil føre til en forværring af oliens tændingsegenskaber.

Der er eksempler på at bunkers med "normal" vægtfylde, men med ekstremt lav viskositet, f.eks. ned mod 20-30 cSt ved 50 gr. C, kan være fuldstændig uegnet som brændstof i dieselmotorer.

Cetane number

Cetantallet for en brændselsolie er et mål for oliens selvantændelighed (tændvillighed) under de i dieselmotoren herskende forhold. Cetantal og CCAI-værdi udtrykker begge oliens tændingsegenskaber. Det er dog mest almindeligt, når der tales om heavy fuel oil, at anvende CCAI-værdien, og når der tales om dieselolie og gasolie så anvendes cetantallet.

Ofte anvendes i stedet for en brændselsolies cetantal et andet tal, der kaldes oliens dieselindex, der beregnes udfra en analyse af olien og disse værdier indsættes i en formel for beregning af dieselindexet.

En tilnærmet sammenhæng mellem cetantal og dieselindex fremgår af efterfølgende tabel:

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |