CC BY
348
УДК 621.499
Н. А. Халилов, Н. А. Страхова ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДОВЫХ ДВУХТОПЛИВНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
N. A. Khalilov, N. A. Strakhova OPERATION EXPERIENCE OF SHIP DUAL-FUEL DIESELS
Наиболее перспективным топливом на ближайшее будущее представляется природный газ. Моторные свойства газа позволяют использовать его в качестве топлива для двигателей почти без переделок базовых моделей. Применение двухтопливной дизель-электрической энергетической установки на судах, перевозящих сжиженный природный газ, позволяет снизить расходы на эксплуатацию судна примерно на 50 % в сравнении с вариантом оснащения судна паротурбинной энергетической установкой, полностью исключить выбросы серы, кардинально снизить объемы выбросов NO,; (на 90 %) и существенно снизить объемы выбросов CO2 (на 30 %). Постоянное ужесточение экологических норм явится основным стимулом для расширения сферы применения природного газа в качестве судового топлива.
Ключевые слова: двухтопливные дизели, природный газ, ужесточение экологических норм.
The most promising fuel in the near future is natural gas. Motor gas properties enable to use it as a fuel for engines almost without alterations of basic models. The application of dual-fuel diesel-electric power plant on vessels carrying liquefied natural gas can reduce costs on vessel’s operating approximately up to 50 % compared with the option of equipping a ship with a steam-turbine power plant, and thus, to completely eliminate emissions of sulfur, and significantly reduce emissions of NO;;
(up to 90 %), and substantially lower emissions of CO2 (30 %). Constant eco-standards toughening is a basic stimulus for enlarging the sphere of natural gas application as a ship fuel.
Key words: dual-fuel diesel, natural gas, eco-standards toughening.
Введение
Согласно действующим правилам, установленный предел количества серы судового топлива в морских районах общего плавательного режима составляет 4,5 %. В связи с глобальным загрязнением атмосферного воздуха в новую редакцию к VI Приложению Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ) 73/78, которая вступила в силу в июле 2010 г., внесены изменения, связанные с повышением требований к содержанию серы в топливе. Для уменьшения выбросов окислов серы в атмосферу 14 правило VI Приложения предусматривает и альтернативные способы уменьшения эмиссий SOx с использованием очистительных технологий для продуктов сжигания высокосернистого топлива. Однако в настоящее время очистительные технологии выхлопных газов энергетических установок от окислов серы практически не используются.
Требования Приложения VI МАРПОЛ к содержанию серы в топливе
На международном уровне происходит постоянное ужесточение требований к морским судам в части выбросов не только окислов серы, но NOx, CO2 и твердых частиц. При этом Приложением VI МАРПОЛ 73/78 ИMO дополнительно установлены особые районы контроля выбросов серы (SECA - Sulphur Emissions Control Areas), такие как Балтийское и Северное моря, пролив Ла-Манш, прибрежные воды США и ряд других, в границах которых намечено в ближайшие годы многократно сократить выбросы в атмосферу сернистых соединений с судов. Ограничения количества серы в топливе в SECA-районах, в связи с вступлением в силу Приложения VI, коснутся только судов, использующих тяжёлое судовое топливо, cерность которого чаще всего составляет от 1,9 до 2,8 %.
Перевод судовых двигателей с сернистого (HSFO - High sulfur fuel oil) на малосернистое (LSFO - Low sulfur fuel oil) судовое топливо не решает полностью проблему загрязнения атмосферного воздуха и приведет лишь к дальнейшему росту цен на дизельное топливо. Повышение цены на топливо снизит рентабельность эксплуатируемого судна и его способность конкурировать на фрахтовом рынке. Для удовлетворения требований Приложения VI МАРПОЛ 73/78 топливная система судна должна быть переделана так, чтобы виды HSFO- и LSFO-топлива были полностью отделены.
В числе альтернативных топлив наиболее перспективным на ближайшее будущее представляется природный газ. Моторные свойства газа позволяют использовать его в качестве топлива для двигателей почти без переделок базовых моделей. При этом мощность установки может быть сохранена, экономичность увеличена, а содержание токсичных составляющих отработавших газов уменьшено.
В качестве примера комплексного подхода к решению проблемы улучшения экологической обстановки в районе интенсивного судоходства можно привести опыт Китая. По инициативе китайской национальной газовой компании СКОС на всем протяжении судоходной части р. Янцзы строятся хранилища газа, газораспределительные станции и береговые комплексы для заправки судов сжатым и сжиженным природным газом (СПГ), что позволит переоборудовать для работы на газе значительное количество работающих на реке грузовых и пассажирских судов [1].
Приложением VI предусмотрено с 1 января 2012 г. ограничение количества серы в судовом топливе до 3,5 % (табл.).
Требования Приложения VI МАРПОЛ к содержанию серы в топливе
Регион Год
2010 2012 2015 2020
SECA-районы 1,0 % - 0,1 % -
Весь мир 4,5 % 3,5 % - 0,5 %
С 1 января 2020 г. планируется ограничение до 0,5 %. На ближайшую перспективу предусматриваются также новые ограничения количества серы в судовом топливе в SECA-районах: с 1 марта 2010 г. - до 1 %, а с 1 января 2015 г. до 0,1 %. Европейская комиссия установила, что с 1 января 2010 г. выброс серы с любого судна при нахождении в портах Европейского союза не должен превышать 0,1 %.
Использование двухтопливных дизелей
В практике перевода дизелей на газовое топливо достаточно широкое распространение получили газодизели. Этому не в последнюю очередь способствовала простота перевода двигателя с одного топлива на другое при минимальных изменениях конструкции.
Природный газ успешно применяется в качестве основного топлива на судах-газовозах. Перевозимый на них СПГ в небольших количествах (0,15-0,18 % от общей вместимости танков в сутки) постоянно испаряется. Его утилизация возможна двумя путями - испаренный газ можно повторно сжижать, что требует размещения на судне специальной холодильной установки и дополнительных затрат газа на её работу, или использовать в качестве топлива энергетической установки судна. В 2007 г. на воду был спущен газовоз British Emerald с двухтопливной дизель-электрической установкой, способной работать и на газе, и на обычном дизельном топливе.
Из опыта эксплуатации двухтопливных энергетических установок на судах СПГ известно, что использование природного газа в качестве топлива позволяет полностью исключить выбросы серы, кардинально снизить выбросы NOx - на 90 % и существенно снизить выбросы CO2 - на 30 %. Это делает применение природного газа в качестве топлива привлекательным решением и для судов, не являющихся газовозами, в особенности судов, используемых в зонах особого экологического контроля [2].
По мнению зарубежных экспертов, применение сжатого природного газа в качестве судового топлива и в перспективе, вероятнее всего, ограничится нишей небольших прогулочных судов и катеров. В то же время СПГ в этом плане более перспективен. При прочих равных условиях, газа в сжиженном состоянии на борту судна может быть размещено в 2,5-3 раза больше, чем в сжатом, а это уже обеспечивает судну возможность работы в течение 5-7 дней без бункеровки и является более приемлемым для судов многих типов. Пока же наибольшее распространение СПГ в качестве топлива получил (помимо судов-газовозов) на судах, непосредственно связанных с освоением, эксплуатацией и снабжением морских нефтегазопромыслов.
Специалисты утверждают, что переход на газовое топливо на судах потенциально может обеспечить снижение операционных расходов за счет более низкой стоимости газа в сравнении с традиционными видами топлива, а также за счет исключения расходов на выплату штрафов за превышение ужесточающихся экологических норм на содержание вредных веществ в выбросах судна. Однако переход на газ влечет за собой некоторый рост построечной стоимости судов,
в основном - за счет дорогостоящих систем хранения газа. Однако основным фактором, препятствующим применению СПГ в качестве топлива на судах мирового флота, является отсутствие развитой инфраструктуры по бункеровке судов СПГ. Исключением является ряд регионов активной добычи углеводородов, производства или регазификации СПГ. В Европе к их числу, помимо Норвегии, можно отнести также районы вблизи 20 имеющихся крупных приемных регазификацион-ных терминалов СПГ, на основе которых такая инфраструктура может быть создана.
Таким образом, основными стимулами для расширения сферы применения природного газа в качестве судового топлива будут дальнейшее ужесточение экологических норм, а также рост цен на традиционные виды судового топлива, вызванный постепенным сокращением мировых нефтяных запасов. В итоге воздействия этих факторов при определенных условиях судовладельцам окажется экономически выгоднее вкладывать средства в строительство несколько более дорогих при постройке, но более дешевых в эксплуатации судов на газовом топливе, а также в развитие инфраструктуры бункеровки судов СПГ. В некоторых районах судоходства -у берегов стран с высоким уровнем экологических приоритетов - такие условия уже наступили. Поскольку одним из таких районов является район Балтийского моря, российским судовладельцам пора начать думать о переводе своих судов на газовое топливо, а российским судостроителям - начать применять двухтопливные двигатели в своих проектах.
Требования к двухтопливным дизелям и к топливным системам газового топлива включены в гл. 9 ч. IX «Механизмы» Правил классификации и постройки морских судов. Эти требования позволяют использовать газ на судне, но не касаются систем погрузки и хранения газа на судне, не являющемся газовозом. Для возможности использования газа на морских судах, не являющихся газовозами, необходима доработка существующих Правил Регистра [3].
Одной из важных задач по транспортировке морскими судами сжиженного газа, а также использованию природного газа в качестве топлива является подготовка квалифицированных специалистов для работы на судах СПГ. Учитывая примерное количество судов, сменность экипажа, можно предположить, что к 2112 г. потребуются около 2,5 тыс. специалистов командного состава. И потребность в специалистах будет только увеличиваться вместе с флотом СПГ.
Заключение
Применение двухтопливной дизель-электрической энергетической установки на газовозе СПГ позволит снизить расходы на эксплуатацию судна примерно на 50 % в сравнении с вариантом оснащения судна паротурбинной энергетической установкой и при этом существенно снизить выбросы серы, NOx, CO2 и твердых частиц.
Судовладельцы должны внести существенный вклад в подготовку специалистов для работы на судах СПГ, осуществляя целевой заказ на них, что обеспечит в будущем безопасность эксплуатации энергетической установки и мореплавания. Учитывая нехватку специалистов в области перевозок сжиженного газа, ведущим морским учебным заведениям необходимо осуществлять переподготовку моряков для работы на судах СПГ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. http://www.mandieselturbo.com / Stationary MAN B&W ME-GI-S Engines for Dual Fuel Applications.
2. http://www.korabel.ru/news.
3. Российский морской регистр судоходства. Правила классификации и постройки морских судов. -СПб., 2005.
Статья поступила в редакцию 24.06.2011
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Халилов Нурий Аккиевич - Морская государственная академия им. адмирала Ф. Ф. Ушакова, Новороссийск; старший преподаватель кафедры «Ремонт судовых машин и механизмов»; тел.: 8 (8617) 680-152.
Khalilov Nuriy Akkievich - Marine State Academy Named after Admiral F. F. Ushakov, Novorossiysk; Senior Teacher of the Department "Maintenance of Ship Machinery and Mechanisms"; tel. 8 (8617) 680-152.
Страхова Нина Андреевна - Морская государственная академия им. адмирала Ф. Ф. Ушакова, Новороссийск; д-р техн. наук, профессор; профессор кафедры «Ремонт судовых машин и механизмов»; тел.: 8 (8617) 680-152.
Strakhova Nina Andreevna - Marine State Academy Named after Admiral F. F. Ushakov, Novorossiysk; Doctor of Technical Science, Professor; Professor of the Department "Maintenance of Ship Machinery and Mechanisms"; tel. 8 (8617) 680-152.
