Подогрев, отстаивание и сепарирование топлива

Для хорошего распыливания топлива его следует подогревать перед впрыском. Необходимая температура подогрева зависит от вязкости применяемого топлива. Для тяжелых топлив предварительный подогрев в паровых или электрических подогревателях является обязательным усло­вием их подготовки, так как только этим путем можно достигнуть требуе­мую вязкость. Влияние вязкости и сжимаемости на характеристику впры­ска зависит от конструкции топливной аппаратуры. Вязкость, определяемая силами внутреннего сцепления топлива и силами его поверхностного натяжения, оказывает непосредственное влияние на распад вытекающей из форсун­ки струи топлива. Эти силы стремятся удлинить сплошную часть струи и тем самым сохранить ее целостность, поэтому с их увеличением (а это возможно при снижении температуры топлива) длина сплошной части струи растет, а тонкость распыливания снижается.

Рекомендуется поддерживать вязкость перед ТНВД в пределах 9…15 сСт. Такое значение вязкости для тяжелых топлив должно быть обеспечено соответствующим подогревом топлива перед его использо­ванием. Для контроля заданной вязкости и управления подогревателем применяют встраиваемый в систему топливоподачи автоматический регулятор вязкости – вискозиметр. Перед ним устанавливают фильтр тон­кой очистки с тонкостью отсева 6…15 мкм.

Для предотвращения остывания и застывания при приеме, хранении, подготовке и подаче топлива трубы изолируются и снабжаются паровыми спутниками, гибкими нагревательными элементами, защищенными от влаги кремнеорганической резиновой оболочкой. Топливоподкачивающие насосы, как правило, спроектированы для перекачки топлив с вязкостью менее 600 сСт на всасывании (для перекачки топлива RMG-380 потребуется подогрев выше 43 °С). Цистерны снабжаются паровыми змеевиками. В цистернах хранения температура должна быть примерно на 10 °С выше температуры застывания топлива, для предотвращения парафинов топлива [30].

Температура подогрева топлива, обеспечивающая требуемую вязкость, перед ТНВД, выбирается по номограммам [14], но не должна превышать 150 °С, чтобы избежать интенсивных отложений в топливных подогревателях. Давление топлива перед ТНВД должно быть достаточным, чтобы исключить вскипание при всасывании.

Следует остерегаться перегрева труб при переходе на дизельное топливо и при работе на дизельном топливе. Слишком интенсивный подогрев трубопроводов может настолько снизить вязкость топлива, что появляется опасность перегрева топливных насосов и последу­ющего заедания плунжеров и повреждения уплотнений в системе.

Во время стоянки двигателя для циркуляции подогретого тяжелого топ­лива не требуется такой низкой вязкости, которая рекомендована для впры­ска. Поэтому для экономии энергии температуру подогрева можно снизить примерно на 20 °С, чтобы обеспечить вязкость топлива около 30 сСт.

Переводить дизель с топлива одного сорта на другой следует осто­рожно, предварительно снизив его нагрузку до 75 % полной. При перехо­де с дизельного топлива на тяжелое дизельное топливо необходимо по­степенно, со скоростью 2 °С/мин подогреть до 60…80 °С. При этом во из­бежание заклинивания прецизионных элементов топливоподающей аппаратуры вязкость топлива не должна упасть ниже 2 мм²/с. Темпе­ратура тяжелого топлива в расходной цистерне должна снижаться, и к моменту переключения она не должна быть выше температуры дизельно­го топлива более чем на 25 °С (60…80 °С). При переходе с тяжелого топли­ва на дизельное необходимо перекрыть подачу пара на подогреватель и, когда температура топлива в нем упадет до значения, превышающего темпера­туру дизельного топлива в расходной цистерне на 25 °С, переключить кла­пан на подачу в систему дизельного топлива. Если температура дизель­ного топлива была ниже 50 °С, его необходимо предварительно подо­греть. При наличии в расходном трубопроводе рециркуляционной цистерны нагрузка дизеля при смене топлива может не снижаться.

На механические частицы и глобулы воды, находящиеся в жидкости, действуют гравитационная сила (сила тяжести) и выталкивающая (архи­медова) сила, направленная в противоположную сторону. В резуль­тате взаимодействия этих сил наблюдается выпадение взвешенных час­тиц в осадок, что используют для очистки топлива от механических загрязнений и воды. Такой процесс получил название от­стаивания, или седиментации. Отстаивание топлива производится в спе­циальных цистернах, а воду и осевшую грязь удаляют снизу через спуск­ной кран.

Отстаивание – это наиболее простой метод очистки нефтя­ных топлив от загрязнений при условии достаточного различия в значениях плотности загрязнений, воды и нефтяного топлива.

Кроме того, следует отметить, что скорость осаждения загрязнений по закону Стокса обратно пропорциональна динамической вязкости. Для снижения вязкости топливо подогревают. По Правилам Морского Регистра температура нагрева для открытых систем должна быть не менее чем на 15 °С ниже температуры вспышки. Нагрев более 90 °С не допускается, во избежание вскипания воды в топливе и испарения легких компонентов топлива.

Для удовлетворительного отстаивания целесообразно значительно увеличить время отстаивания и уменьшить высоту отстойных цистерн, а для удаления грязевых осадков – увеличить диаметр дренажных труб.

Расчеты показывают, что время осаждения механических примесей одинакового размера в мазуте, имеющем вязкость 20 °ВУ при 50 °С, при­мерно, в 12…15 раз больше, чем в дизельном дистиллятном топливе. Ана­логичны соотношения и для времени осаждения глобул воды, если толь­ко частицы воды не образуют стойкой водотопливной эмульсии. В по­следнем случае даже при малой вязкости топлива осаждения водяных глобул из-за их малых размеров не происходит. Естественно, что при спокойном состоянии цистер­ны качество очистки выше. Если в стационарных установках создать бла­гоприятные условия для отстаивания не представляет особых трудностей, то на судне сложнее выполнить все эти требования, и поэтому качество очистки значительно ниже.

Температурный режим в отстойной цистерне должен носить стабиль­ный характер без резких колебаний температуры, в противном случае возникающие конвективные токи будут препятствовать процессу осажде­ния На основании выше изложенного можно сделать следующие выводы:

- наиболее эффективно отстаивание может применяться для очистки, мало- и средневязких топлив;

- отстаивание тяжелых топлив является вспомогательным способом очистки.