Стремление к сокращению затрат заставляет судовладельцев и изготовителей энергетических установок использовать наиболее дешевые высоковязкие сорта углеводородного топлива, и искать при этом технические решения по снижению его расхода. В судовых дизельных двигателях используются смеси дистиллятного топлива с высоковязкими крекинг-остатками. В основном применяются смеси вязкостью от 180 сСт до 700 сСт. При этом, чем выше вязкость, тем больше в смеси мазута, а значит – хуже качество топлива, ведь содержание водорода в мазуте ниже чем в сырой нефти, соответственно, его теплотворная способность – меньше.
Снижение теплотворной способности обуславливается также повышенным содержанием в составе мазута серы, азота, кислорода, смол, асфальтенов, золы, механических примесей. Кроме того, в минеральной массе мазута присутствует значительное количество металлов, в том числе ванадия. Окислы ванадия вызывают как низко-, так и высокотемпературную (при 600–700°С) коррозию, приводящую к разрушению поверхностей нагрева, уплотняющих поверхностей выпускных клапанов и лопаток газовых турбин.
Согласно международным стандартам, минеральная масса должна составлять не более 0,1-0,3%, от общей массы мазута. Несмотря на малое ее содержание, образующаяся при сжигании мазута зола, отлагаясь на поверхностях нагрева, значительно уменьшает передачу тепла от продуктов сгорания. Отложения золы на поверхностях деталей дизелей вызывают ускоренный износ трущихся поверхностей, затрудняют отвод тепла к охлаждающим средам.
При транспортировке и хранении состав мазута изменяется. В результате постоянного окисления, полимеризации и других химических реакций углеводороды превращаются в твердые продукты, выпадающие в осадок. Из-за разогрева железнодорожных цистерн острым паром в холодную погоду содержание воды в мазуте может достигать 10-15%. Причем во время дальнейшего хранения мазут дополнительно обводняется атмосферной влагой. Анализы качества мазута, хранящегося в емкостях на одной из нефтебаз, показали, что содержание воды в пробах, отобранных на уровне 4–5 м от днища, достигает 5%, а в придонных слоях – 12%.
Все это в итоге влияет на способность топлива к воспламенению и к аварийному загрязнению продуктами сгорания цилиндро-поршневой группы, выпускных клапанов, газотурбонагнетателей.
Для предотвращения негативных последствий судовые системы топливоподготовки могут оснащаться техническими средствами: диспергаторами, кавитаторами, гомогенизаторами и т.д.
Эффективность использования данных устройств оценить сложно, так как они в основном направлены лишь на связывание воды, находящейся в мазуте в виде линз. Эти устройства превращают топливо в водо-топливную эмульсию, использование которой может привести к поломке двигателя, при этом многие производители считают такие случаи негарантийными.
В настоящее время в мировой практике широко внедряется технология квантовых активаторов топлива. Её отличают простота, экологичность, низкозатратность.
Квантовые активаторы – революционные добавки в топливо, работающие при концентрации 1 литр на 10 000 литров топлива. Их использование позволяет получать значительную экономию: снижение расхода топлива до 20%, растворение асфальтовых смол и парафинов (АСПО), снижение вредных выбросов SOx, NOx, CО, бензапиренов, что позволяет судовладельцам привести уровень загрязнения атмосферы в соответствие с требованиями мировых конвенций и соглашений.
Применение квантовых активаторов, как механизма реализации ФЗ «Об энергосбережении и энергоэффективности» одобрено Государственной Думой РФ.
До недавнего времени все топливные присадки делились на влияющие на характеристики топлива, и на воздействующие на двигатель и топливную систему. Первые – это присадки, повышающие детонационную стойкость бензинов (октановое число), воспламеняемость дизельных топлив (цетановое число), бактерицидные, депрессорные присадки, деактиваторы металлов, антиокислители. Ко второй группе принято относить моющие, «противоизносные» присадки, очистители топливной системы. При этом под присадками вообще принято понимать химические соединения, способные избирательно влиять на химические процессы в двигателе или топливе: горение, низкотемпературное окисление, коррозию, образование смол, нагаров и различных отложений.
Однако в последние годы, в результате углубленного изучения процессов, сопровождающих работу ДВС, в частности, явления самоорганизации, появился принципиально новый класс веществ, которые не попадают под традиционное определение присадок. Они, хоть и добавляются к топливу в микроколичествах, влияют не на топливо или его горение, а на процесс расширения газообразных продуктов сгорания в цилиндрах ДВС. Это стало возможным благодаря использованию явления самоорганизации в газах, в результате чего уменьшается хаотичность движения молекул, снижается рассеивание энергии в виде тепла и увеличивается полезная работа. Действие этих веществ основано на известных явлениях квантовой физики, а сами они получили общее название «квантовые активаторы». Как правило, квантовые активаторы представляют собой жидкие или твердые соединения, хорошо растворимые в бензине или дизельном топливе. Они не содержат металлов и элементов, способных при сгорании образовывать твердые частицы или иначе негативно влиять на двигатель. Это органические вещества природного происхождения безвредные для человека и животных.
Наиболее эффективны квантовые активаторы при добавлении к топливу в очень малых количествах (от 10 до 200 граммов на тонну). Для всех известных квантовых активаторов характерно, что при увеличении их концентрации сверх некоторого предела их эффективность быстро падает. Это можно считать своеобразной «визитной карточкой» данного класса продуктов.
Начиная с 2003 года лаборатории концерна совершенствовали технологию ХАЛФРИД®, основанную на описанном выше принципе. Сегодня предприятием промышленно выпускается квантовые активаторы для всех видов топлива (бензин, дизель, мазут). Для судоходных компаний наиболее интересен продукт ХАЛФРИД®дизель (КАт-Д). Данный активатор, рекомендованный для использования в качестве добавки к судовому топливу, отлично себя зарекомендовал в течении длительного времени. Важно отметить, что в отличие от классических присадок, содержащих металлы (полностью запрещённых в Европе по нормам «Евро-3» и с 2009 года в РФ по техническому регламенту “О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу») и являющихся катализаторами горения, квантовые активаторы работают на основе явлении квантовой полирезонансной активации (КПРА). При добавлении к жидкому топливу в определенной концентрации они вызывают устойчивый резонанс тепловых колебаний молекул углеводородов на нескольких частотах. Это приводит к улучшению горения и снижению токсичности продуктов сгорания. Кроме того, явление КПРА распространяется на газообразные продукты сгорания, увеличивая полезную работу при расширении, в результате чего повышается КПД и уменьшается износ деталей двигателей.
Все активаторы представляют собой прозрачные горючие жидкости, хорошо растворимые в углеводородах. Они безопасны для здоровья и не обладают коррозионной активностью.
Соответствие топлива всему перечню параметров, обозначенных в ТУ или ГОСТ, гарантирует нормальную работу ваших двигателей. Применение квантовых активаторов не изменяет состав топлива, а значит, не нарушает условия гарантии, предоставляемой производителями двигателей.
