Оцінка ефективності використання біопалива під час експлуатації суднових дизелів

Автор(и)

  • Володимир Васильович Мадей Національний університет Одеська морська академія, Україна https://orcid.org/0000-0002-8692-9077

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.255959

Ключові слова:

судновий дизель, паливо біологічного походження, паливна суміш, емісія оксидів азоту, емісія оксидів вуглецю

Анотація

Об'єктом дослідження є процес експлуатації суднових дизелів під час використання біодизельного палива. Предметом дослідження є процес експериментального визначення оптимальної концентрації біодизельного палива у суміші з паливом нафтового походження. При цьому має бути забезпечене одночасне максимальне збільшення екологічних та мінімальне зниження економічних параметрів роботи суднового дизеля.

Дослідження виконувалися на суднових дизелях 5H17/28 Hyundai Heavy Industries. Три подібні дизелі входили до складу енергетичної установки спеціалізованого морського судна дедвейтом 9600 тонн. Дослідження було направлено на визначення концентрації біопалива в його суміші з дизельним паливом, за якої забезпечуються найкращі екологічні показники роботи дизеля. Контур подачі палива до першого дизеля не змінювався та дизель експлуатувався на паливі RMB30. Два інших дизеля експлуатувались на паливній суміші – палива RMB30 та біопалива B99.9 FAME. Вміст біопалива в суміші змінювався в інтервалі 5–20 %. Основними величинами, які вимірювалися під час проведення експерименту, були концентрація оксидів азоту та об'ємний вміст оксиду вуглецю в випускних газах, а також питома ефективна витрата палива. Шляхом перемикання груп споживачів експлуатація дизелів виконувалася на однаковому навантаженні, підтримка якого вимагалась під час проведення експерименту. Навантаження на дизелі під час проведення експериментів змінювалося в інтервалі 55–85 % від номінального значення. Робота дизелів на кожному з досліджуваних режимів проводилася не менше 1,5–2 годин, протягом яких виконувалось вимірювання основних параметрів та усереднення отриманих значень.

Встановлено, що використання біопалива підвищує екологічність роботи суднового дизеля:

– на 7,6–26,61 % (залежно від навантаження дизеля та вмісту біопалива у паливній суміші) знижується емісія оксидів азоту з випускними газами;

– на 3,8–23,6 % (залежно від навантаження дизеля та вмісту біопалива у паливній суміші) знижується емісія оксидів вуглецю з випускними газами.

Також визначено, що під час використання біопалива відбувається збільшення питомої ефективної витрати палива на 0,5–8,65 %, що знижує економічність роботи дизеля.

Запропоновано оптимальний склад паливної суміші, що містить біопаливо, визначати експериментально для кожного навантаження дизеля з урахуванням його екологічних та економічних показників.

Біографія автора

Володимир Васильович Мадей, Національний університет Одеська морська академія

Аспірант

Кафедра суднових енергетичних установок

Посилання

  1. Sagin, S., Madey, V., Stoliaryk, T. (2021). Analysis of mechanical energy losses in marine diesels. Technology Audit and Production Reserves, 5 (2 (61)), 26–32. doi: http://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.239698
  2. Maryanov, D. (2021). Development of a method for maintaining the performance of drilling fluids during transportation by Platform Supply Vessel. Technology Audit and Production Reserves, 5 (2 (61)), 15–20. doi: http://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.239437
  3. Maryanov, D. (2022). Control and regulation of the density of technical fluids during their transportation by sea specialized vessels. Technology Audit and Production Reserves, 1 (2 (63)), 19–25. doi: http://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.252336
  4. Panchuk, M., Sładkowski, A., Panchuk, A., Semianyk, I. (2021). New Technologies for Hull Assemblies in Shipbuilding. Naše More, 68 (1), 48–57. doi: http://doi.org/10.17818/nm/2021/1.6
  5. Petković, M., Zubčić, M., Krčum, M., Pavić, I. (2021) Wind Assisted Ship Propulsion Technologies – Can they Help in Emissions Reduction? Naše More, 68 (2), 102–109. doi: http://doi.org/10.17818/nm/2021/2.6
  6. Sagin, S. V., Semenov, O. V. (2016). Marine Slow-Speed Diesel Engine Diagnosis with View to Cylinder Oil Specification. American Journal of Applied Sciences, 13 (5), 618–627. doi: http://doi.org/10.3844/ajassp.2016.618.627
  7. Sagin, S. V., Semenov, O. V. (2016). Motor Oil Viscosity Stratification in Friction Units of Marine Diesel Motors. American Journal of Applied Sciences, 13 (2), 200–208. doi: http://doi.org/10.3844/ajassp.2016.200.208
  8. Chu Van, T., Ramirez, J., Rainey, T., Ristovski, Z., Brown, R. J. (2019). Global impacts of recent IMO regulations on marine fuel oil refining processes and ship emissions. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 70, 123–134. doi: http://doi.org/10.1016/j.trd.2019.04.001
  9. Zablotsky, Y. V., Sagin, S. V. (2016). Maintaining Boundary and Hydrodynamic Lubrication Modes in Operating High-pressure Fuel Injection Pumps of Marine Diesel Engines. Indian Journal of Science and Technology, 9 (20), 208–216. doi: http://doi.org/10.17485/ijst/2016/v9i20/94490
  10. Likhanov, V. A., Lopatin, O. P. (2020). Dynamics of soot formation and burnout in a gas diesel cylinder. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 862 (6), 062033. doi: http://doi.org/10.1088/1757-899x/862/6/062033
  11. Sagin, S. V. (2020). Determination of the optimal recovery time of the rheological characteristics of marine diesel engine lubricating oils. Process Management and Scientific Developments. Birmingham, 4, 195–202.
  12. Sagin, S. V., Solodovnikov, V. G. (2015). Cavitation treatment of high-viscosity marine fuels for medium-speed diesel engines. Modern Applied Science, 9 (5). doi: http://doi.org/10.5539/mas.v9n5p269
  13. Duc Luu, D., Quang Vinh, N. (2021). Affections of Turbine Nozzle Cross-Sectional Area to the Marine Diesel Engine Working. Naše More, 68 (2), 65–73. doi: http://doi.org/10.17818/nm/2021/2.1
  14. Sagin, S. V., Kuropyatnyk, O. A. (2021). Using exhaust gas bypass for achieving the environmental performance of marine diesel engines. The Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, 7-8, 36–43. doi: http://doi.org/10.29013/ajt-21-7.8-36-43
  15. Sagin, S. V., Kuropyatnyk, O. A. (2018). The Use of Exhaust Gas Recirculation for Ensuring the Environmental Performance of Marine Diesel Engines. Naše More, 65 (2), 78–86. doi: http://doi.org/10.17818/nm/2018/2.3
  16. Sagin, S. V. (2018) Improving the performance parameters of systems fluids. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, 7-8, 55–59.
  17. Zablotsky, Y. V., Sagin, S. V. (2016). Enhancing Fuel Efficiency and Environmental Specifications of a Marine Diesel When using Fuel Additives. Indian Journal of Science and Technology, 9 (46), 352–362. doi: http://doi.org/10.17485/ijst/2016/v9i46/107516
  18. Sagin, A. S., Zablotskyi, Y. V. (2021). Reliability maintenance of fuel equipment on marine and inland navigation vessels. The Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, 7-8, 14–17. doi: http://doi.org/10.29013/ajt-21-7.8-14-17
  19. Graziano, B., Kremer, F., Pischinger, S., Heufer, K. A., Rohs, H. (2015). On the Potential of Oxygenated Fuels as an Additional Degree of Freedom in the Mixture Formation in Direct Injection Diesel Engines. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 8 (1), 62–79. doi: http://doi.org/10.4271/2015-01-0890
  20. Dhyani, V., Subramanian, K. A. (2019). Control of backfire and NOx emission reduction in a hydrogen fueled multi-cylinder spark ignition engine using cooled EGR and water injection strategies. International Journal of Hydrogen Energy, 44 (12), 6287–6298. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.01.129
  21. Kuropyatnyk, O. A., Sagin, S. V. (2019). Exhaust Gas Recirculation as a Major Technique Designed to Reduce NOх Emissions from Marine Diesel Engines. Naše More, 66 (1), 1–9. doi: http://doi.org/10.17818/nm/2019/1.1
  22. Zablotsky, Y. V. (2019). The use of chemical fuel processing to improve the economic and environmental performance of marine internal combustion engines. Materials of the International Conference «Scientific research of the SCO countries: synergy and integration». Part 1. Beijing: PRC, 131–138.
  23. Sagin, S. V. (2019). Decrease in mechanical losses in high-pressure fuel equipment of marine diesel engines. Materials of the International Conference «Scientific research of the SCO countries: synergy and integration». Part 1. Beijing: PRC, 139–145.
  24. Likhanov, V. A., Lopatin, O. P., Yurlov, A. S., Anfilatova, N. S. (2021). Investigation of the effective performance of diesel engines running on methanol and rapeseed oil methyl ether. Journal of Physics: Conference Series, 1889 (4), 042067. doi: http://doi.org/10.1088/1742-6596/1889/4/042067
  25. Alanen, J., Saukko, E., Lehtoranta, K., Murtonen, T., Timonen, H., Hillamo, R. et. al. (2015). The formation and physical properties of the particle emissions from a natural gas engine. Fuel, 162 (15), 155–161. doi: http://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.09.003
  26. Popovskii, Yu. M., Sagin, S. V., Khanmamedov, S. A., Grebenyuk, M. N., Teregerya, V. V. (1996). Designing, calculation, testing and reliability of machines: influence of anisotropic fluids on the operation of frictional components. Russian Engineering Research, 16 (9), 1–7.
  27. Javadian, S., Sadrpoor, S. M. (2020). Demulsification of water in oil emulsion by surface modified SiO2 nanoparticle. Journal of Petroleum Science and Engineering, 184, 106547. doi: http://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.106547
  28. Zhao, Y., Li, M., Xu, G., Chen, Q., Wang, Z. (2016). Effect of EGR exhaust gas component on oxidation activity of particle from diesel engine. Nongye Congcheng Xuebao, 32 (23), 58–63.
  29. Lopatin, O. P. (2020). Study of the influence of the degree of exhaust gas recirculation on the working process of a diesel. Journal of Physics: Conference Series, 1515 (4), 042021. doi: http://doi.org/10.1088/1742-6596/1515/4/042021
  30. Husnain, N., Wang, E., Li, K., Anwar, M. T., Mehmood, A., Gul, M. et. al. (2019). Iron oxide based catalysts for low temperature selective catalytic reduction NOX with NH3. Reviews in chemical engineering, 35 (2), 239–264. doi: http://doi.org/10.1515/revce-2017-0064
  31. Chen, C., Yao, A., Yao, C., Wang, H., Liu, M., Li, Z. (2020). Selective catalytic reduction of nitrogen oxides with methanol over the (cobalt-molybdenum)/alumina dual catalysts under the diesel methanol dual fuel exhaust conditions. Chemical Engineering Science, 211, 115320. doi: http://doi.org/10.1016/j.ces.2019.115320
  32. Cherniak, L., Varshavets, P., Dorogan, N. (2017). Development of a mineral binding material with elevated content of red mud. Technology Audit and Production Reserves, 3 (3 (35)), 22–28. doi: http://doi.org/10.15587/2312-8372.2017.105609
  33. Madey, V. V. (2021). Usage of biodiesel in marine diesel engines. The Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, 7-8, 18–21. doi: http://doi.org/10.29013/ajt-21-7.8-18-21
  34. Sagin, S. V., Stoliaryk, T. O. (2021). Comparative assessment of marine diesel engine oils. The Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, 7-8, 29–35. doi: http://doi.org/10.29013/ajt-21-7.8-29-35
  35. Sagin, S. V., Solodovnikov, V. G. (2017). Estimation of Operational Properties of Lubricant Coolant Liquids by Optical Methods. International Journal of Applied Engineering Research, 12 (19), 8380–8391.
  36. Sagin, S. V., Kuropyatnyk, O. A., Zablotskyi, Y. V., Gaichenia, O. V. (2022). Supplying of Marine Diesel Engine Ecological Parameters. Naše More, 69 (1), 53–61. doi: http://doi.org/10.17818/nm/2022/1.7

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-30

Як цитувати

Мадей, В. В. (2022). Оцінка ефективності використання біопалива під час експлуатації суднових дизелів. Technology Audit and Production Reserves, 2(1(64), 34–41. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.255959

Номер

Том 2 № 1(64) (2022): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології та системи енергопостачання: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Volodymyr Madey

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.