Heavy Diesel Engine Fuels and Controlling Fuel Changeover Process in Fuel Supply Units

Abstract

Ympäristönäkökohtien huomioonottamiseksi on raskaiden dieselmoottoreiden päästöille asetettu rajoituksia. Päästöjä kontrolloidaan kansainvälisillä ja maakohtaisilla säädöksillä, sekä erikseen määrätyin päästörajoitusaluein. Rajoitusten noudattamiseksi kehitetään jatkuvasti polttoaine-,polttoaineenkäsittely- ja moottoritekniikkaa.

Tässä työssä on kartoitettu nykyisiä ja vaihtoehtoisia suurdieselmoottorien polttoaineita, rajoitusten vaikutusta polttoaineiden käyttöön, sekä tutkittu nykyisten polttoaineiden käyttötavan muuttumisen vaikutusta polttoaineen esikäsittelykoneikon suunnittelukriteereihin.

Päästörajoitukset vaikuttavat erityisesti laivaliikenteessä käytettäviin moottoreihin. Liikuttaessa eri vaatimustasoisilla päästörajoitusalueilla ja pyrittäessä kustannustehokkuuteen, on yleisenä käytäntönä vaihtaa ajopolttoainetta rajoitusalueelle saavuttaessa. Polttoaineena pyritään käyttämään halvinta vaaditut ympäristökriteerit täyttävää polttoöljylaatua.

Polttoaineenvaihdot eri öljylaatujen välillä toteutetaan nykyisin manuaalisesti tai automatisoidulla järjestelmällä. Manuaalinen portaittainen vaihtoprosessi on aikaa vievä ja vaivalloinen toteuttaa koneenkäyttäjälle. Automatisoitu järjestelmä tuo lisäkustannuksia esikäsittelykoneikon valmistamiseen ja lisää polttoaineen syöttöjärjestelmän vikaantumismahdollisuuksia. Toistuvat polttoaineenvaihdot eri öljylaatujen välillä luovat tarpeen järjestelmälle, jossa vaihto on helppo, nopea, luotettava ja turvallinen toteuttaa.

Työssä tutkitaan halutut reunaehdot täyttävän polttoaineenvaihtoprosessin toteuttamista polttoaineen sekoittumissäiliön mekaanisella konstruktiolla. Erilaisia säiliökonstruktioita tutkittiin mallintamalla niiden toimintaa CFD-simulaatioilla. Polttoaineen sekoittumisprosessi voitiin todeta olevan hallittavissa sekoittumissäiliön rakenteellisin ratkaisuin. Toimiviksi ratkaisuksi ilmenivät polttoainevirtausten törmäyttäminen toisiinsa, säiliön tilavuuden tai rakenteen modifiointi, ja edellä mainittujen yhdistelmät. Myös tämänhetkisen konstruktion toimivuus saatiin varmistettua simulaatioilla.