Рубрики

Сельхозтехника

Дизтопливо. Фильтрующие системы для предварительной очистки солярки

Потребителям дизтоплива мало что известно о стационарных и мобильных топливных очистительных установках. Однако, прежде чем говорить об очистке традиционного дизельного топлива, следует определиться, от чего, собственно, хотелось бы избавляться – от серы, парафина и механических примесей или от воды и все тех же примесей. При этом оба направления очистки, конечно, в разной степени, но все же весьма продуктивны и перспективны. (Опубликовано в № 11.2011 г.)

Потребителям дизтоплива мало что известно о стационарных и мобильных топливных очистительных установках даже от таких столпов сепарации, как компании Racor и Separ. Не говоря уже об аналогичной очистительной технике отечественного производства, подтверждающей догадку о том, что высокое качество изготовляемых комплексов может достигаться и у нас.
Однако, прежде чем говорить об очистке традиционного дизельного топлива, следует определиться, от чего, собственно, хотелось бы избавляться – от серы, парафина и механических примесей или от воды и все тех же примесей. При этом оба направления очистки, конечно, в разной степени, но все же весьма продуктивны и перспективны.

Когда вода становится желанной

Если топливо очистить от серы и парафина, в нем остается вода. Как ни странно, в такую очищенную топливно-водную смесь можно еще добавить водички, причем до 20%, или 1/5 от всего объема. Чтобы эффективность и полнота сгорания топлива с водородной составляющей была выше и выхлоп превратился из обычного серо-черного в белый, парообразный, в большей степени соответствующий европейским экологическим нормам для дорожного автотранспорта и внедорожных машин сельскохозяйственного, строительного, лесотехнического, военного и иного назначения. Такая вот у них в Германии экономия нефтепродуктов, хотя, конечно, приходится тратиться на очистку воды и приобретение эмульгатора – вещества (до 1% от заправки), обеспечивающего создание эмульсии из несмешивемых жидкостей. Причем мутно-белая смесь, которая получается в результате смешивания, то есть эмульгированная солярка, используется в обычных дизелях без их переделки и сохраняет свои свойства около трех месяцев, а затем подвергается полному биологическому распаду без ущерба для окружающей среды.


Правда, по поводу переделки не совсем точно. Ведь использование топливно-водяной смеси предполагает дожигание топливно-воздушной смеси с помощью повторной прокачки выхлопных газов через рабочие цилиндры (в смеси со свежей порцией топливно-воздушной смеси). Следовательно, конструкция силового агрегата несколько упростится, а значит, подешевеет.
Для создания смеси дизтоплива с водой можно, конечно, использовать сложную специальную аппаратуру (с перемешиванием топлива с водой, диспергированием и гомогенизацией водотопливной смеси, да еще и в режиме акустической импульсной кавитации в роторном аппарате с модуляцией), однако она пока слишком дорога и представляет собой, скорее, перспективу развития систем подготовки водно-топливных смесей. В настоящее время она существует только в виде действующих макетов.
Почему же вода так полезна для машин и механизмов в Евросоюзе и так вредна, находясь в ДТ, для нашей техники? Виной всему высокое содержание в поставляемой на наш рынок солярке не только воды, но и сернистых соединений – меркаптанов (R-SH), сульфидов (R-S-R), дисульфидов (R-S-S-R), тиофенов, тиофанов и пр., а не серы как таковой. При этом R – углеводородный радикал.
Причина заключается в низком качестве перегонки тяжелой битуминозной нефти (5-7% серы) и нефти Urals (1,5%). На нашем рынке полно солярки, содержащей порядка 0,2% сернистых соединений. Для сравнения: нормативы ЕС и Северной Америки допускают содержание серы в дизтопливе на уровне не более 0,001%, а уменьшение смазывающих свойств ДТ из-за ультранизкого содержания серы там компенсируется включением специальных присадок. В отличие от бензина, выполняющего в основном функции горючего, дизельное топливо служит также смазкой для прецизионных деталей топливного насоса высокого давления и форсунок.


Нам до подобных требований очень и очень далеко. Основная причина – излишняя лояльность правительств РФ и Украины к владельцам своих НПЗ. Так что остается только надеяться на чистоту солярки, импортируемой из Литвы, Беларуси и Румынии. Однако в условиях неустойчивого финансового положения и разобщенности, к примеру, агропредприятий и фермерс­ких хозяйств, а также общей слабости объединений сельхозтоваропроизводителей и неритмичного кредитования со стороны госбанков гарантировать регулярные поставки качественных нефтепродуктов в эти хозяйства, к сожалению, невозможно.
А раз так, то и добавление воды в наше дизельное топливо катастрофично, поскольку для форсунок с высоким давлением (как у CDI) смесь воды и сернистых соединений становится весьма агрессивным элементом. Потому как при высоком давлении в составе такого низкокачественного топлива образуется серная кислота, которая губит прецизионные каналы, в первую очередь, дорогостоящей импортной техники. Это не говоря уже о механических примесях. То есть мы говорим о топливной аппаратуре, в которой имеются пары сопряженных деталей с зазором 1-3 мкм (микрона). А плохая очистка горючего приводит к интенсивному износу, коррозии и заклиниванию этих деталей.
Кроме того, сера при попадании картерных газов в масло существенно сокращает срок его службы. Поэтому западные производители устанавливают срок замены масла в нашей стране вдвое меньший, что, как вы понимаете, значительно увеличивает расходы на ГСМ. Масло-то в этих машинах применяется все больше синтетическое, то есть, по нашим «минеральным меркам», очень дорогое. Кроме того, кислоты сокращают срок службы катализаторов и сажевых фильтров, если, конечно, эти элементы выхлопной системы уже присутствуют в вашей технике.
Что касается отказов дизелей, то 30-40% таковых происходит именно из-за неполадок в системе питания. Так что главным фактором, определяющим надежность и долговечность компонентов системы питания дизелей, является чистота топлива. Иными словами, надежность работы узлов топливной аппаратуры напрямую зависит от того, насколько эффективным будет фильтр (сепаратор), очищающий топливо от механических примесей, серы (парафинов) или воды.

Удаление парафинов и серы (обессеривание)

В странах СНГ одним из наиболее совершенных комплексов для удаления парафинов (обессеривания) являются модели СММ-УВР (станция масляная мобильная – установка вакуумной регенерации) разной производительности: установки по очистке, осветлению печного темного топлива, дизельного топлива и минеральных масел производства полтавского ООО «Завод Укрбудмаш». При этом универсальная установка вакуумной регенерации (восстановление работоспособности) на базе микрофильтрации жидкости сквозь сорбенты модулей регенерации очищает, осветляет, удаляет кислотность и приостанавливает процессы старения в минеральных маслах, дизельных и печных топливах, пиролизных жидкостях, а также удаляет парафины и серу из дизельного и печного топлива. Установки изготовляются с учетом пожеланий заказчиков, а вся линейка установок охватывает по производительности диапазон от 50 до 1000 л/ч.


Впрочем производительность находится в прямой зависимости от размеров и количества расположенных в ряд модулей регенерации, а также от мощности насоса с защищенным от взрыва электромотором, создающего вакуум в сливных контурах этих модулей. Немаловажную роль играют также подогрев регенерируемой жидкости ленточным нагревателем, состав и объем адсорбента, рассчитанного на разную тонкость фильтрации. То есть реагента в виде твердых тонкодиспергированных коагулянтов длительного действия, использование которых приводит к выпадению осадка или образованию геля. Плюс наличие в составе реагента «ракоровской» белой глины для очистки от поверхностно-активных веществ, присадок, устранения искусственной подкраски дизтоплива. А если еще и учесть стоимость высококачественной нержавеющей стали и прецизионность всех соединений, то и стоимость установок не покажется чрезмерной: $25,2-38,4 тыс. за УВР производительностью 100-200 л/ч (по трансформаторному маслу), причем с 30%-ой предоплатой. Конкурентные качества УВР подчеркивает их способность осуществлять также регенерацию большой линейки минеральных масел, то есть моторных, трансмиссионных, индустриальных, турбинных, трансформаторных и других на минеральной основе. После регенерации масл соответствуют параметрам нового масла. А стоимость затрат на регенерацию 1 т жидкости (в зависимости от вида) составляет $6,5-35.

Влагоотделение в любых масштабах

И все же в мире более широко распространена очистка солярки от воды и механических примесей. А говоря о фильтрах-сепараторах, нельзя обойти вниманием продукцию нынешнего мирового лидера в области систем фильтрации углеводородов – американскую компанию Racor Filtration. Это подразделение известной корпорации по производству роскошных авторучек Parker из г. Джейнсвилла, расположенной на самом юге заозерного (за оз. Мичиган) штата Висконсин, неподалеку от крупного портового г. Чикаго (шт. Иллинойс). При этом производственное объединение Parker-Racor разрабатывает фильтры-сепараторы дизельного топлива для ведущих мировых OEM-производителей и поставляет продукцию на конвейеры DAF, IVECO, Ford, Perkins, Hyundai, Volvo, Atlas Copco, MAN, Freightliner, New Holland, Komatsu, Mercedes, MTU, Deutz, Cummins, FG Wilson, Renault, Isuzu, FIAT, Scania, SDMO, Hino, International, Detroit Diesel, General Motors, CLAAS и многих других.
Приведенный список впечатляет, не правда ли!? Однако нас интересует не весь огромный спектр продукции компании Racor Filtration, а только дизельные фильтры для топливных хозяйств и топливозаправочного оборудования, в том числе на передвижных топливозаправщиках. Как пример экстремального применения фильтров-сепараторов Parker-Racor можно привести их использование для очистки дизельного топлива на одном из крупнейших в мире угольных разрезов с общим парком мощной техники, превышающим 1400 единиц и потребляющим более 40 млн л топлива в месяц! Причем в перечень клиентов в части установки фильтров-сепараторов Parker-Racor входят огромные и поэтому чрезвычайно прожорливые карьерные самосвалы Caterpillar 793C, 793D, 793B, 777C, 777D и Hitachi EH5000, экскаваторы Komatsu PC4000, PC8000 и Hitachi 3500, автогрейдеры Cat 16H и бульдозеры Cat D10R, D11R.
Причиной столь стремительного роста клиентской базы Racor Filtration стали значительные простои в ремонтах и уменьшенный ресурс силовых установок, которые эксплуатируются в столь специфических условиях. А одним из основных факторов их низкой надежности является дизельное топливо с высоким содержанием твердых частиц и воды (прежде всего в странах третьего мира), а также недостаточные фильтровальные мощности штатных бортовых фильтров карьерных и других самоходных машин, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации. Дело в том, что топливо, которое раньше поставлялось на предприятие (в угольный разрез) и применялось в силовых установках машин без предварительной очистки, содержало твердые загрязнения в количестве 30 мг/л и воду в концентрации 400 мд (миллионных долей) (это означает, что на кубический метр смеси приходилось 400 см3 воды, то есть 400 см3/м3 или примерно 4 стакана на кубометр).
Так вот, вначале непосредственно в топливном хозяйстве угольного разреза установили высокопроизводительные фильтры-сепараторы серии RVFS с производительностью по очистке от 370 до 3700 л/мин. А затем, получив превосходные результаты, раздаточные колонки и сами машины были укомплектованы менее производительными фильтрами FBO.
После установки фильтров Racor показатели загрязненности и обводненности уменьшились до 6 мг/л и 70 см3/м3 (меньше одного стакана на 1 м3 топлива) соответственно. При этом значительное повышение класса чистоты дизтоплива позволило:
•    снизить затраты на ТО и ремонт топливной аппаратуры на 47%;
•    повысить срок службы бортовых фильтров на 250 м/ч;
•    снизить общий расход ДТ на предприятии на 9%.
Аналогичные показатели вполне справедливы и для техники сельскохозяйственного, строительного, транспортного и прочего назначения.
Одним из основных назначений моторного масла является очистка двигателя от продуктов сгорания дизтоплива. Солярка, освобожденная от воды (точнее с низким содержанием воды) и механических примесей, за счет полноты сгорания меньше загрязняет масло, что позволяет увеличить периодичность его замены в 1,4 раза.

Системы очистки Parker-Racor

Системы очистки Parker-Racor функционируют следующим образом. Загрязненное механическими примесями, водой и водной эмульсией ДТ поступает в коалесцирующий многослойный фильтроэлемент, где осуществляется удаление загрязнений. Маленькие капли воды собираются в большие и под действием гравитации падают в картер. Затем ДТ поступает в сепаратор, выполняющий функцию гидрофобного (водоотталкивающего) барьера и осуществляющий окончательное удаление эмульсированной воды и финальную очистку от механических примесей. На выход фильтра поступает чистое дизтопливо, хотя, как вы понимаете, все в этом мире условно и зависит от этапа развития человечества.
Элементы-сепараторы производятся из специальной бумаги, обработанной силиконом, экраном из нержавеющей стали, покрытой тефлоном (обычная сталь изнутри покрывается эпоксидной смолой), и синтетического фильтрующего материала. А первые модели серии RVFS, ныне по-дизайнерски весьма изящные, вообще напоминали автоклавы со специфичным крепежом на болтах откидной верхней крышки. Но уже тогда такая конструкция фильтра-сепаратора могла обеспечивать фильтрацию топлива в объеме до 200 л/мин и степенью очистки до 0,5 мкм.
В настоящее время потребителям предлагаются три типоразмера фильтрующих систем RVFS. В их комплектацию можно включить несколько вариантов сменных фильтрующих элементов: коалесцирующий фильтр и сепаратор; абсорбер (водопоглощающий элемент), микрофильтр (обработанный силиконом), фильтроэлемент для удаления глинистых загрязнений. Кроме того, имеются дополнительные комплектующие, в частности автоматическое устройство для удаления воздуха, клапан сброса давления, датчик перепада давления, нагревательные элементы для растапливания парафинов в холодное время года и суток (чтобы не забивали фильтроэлементы), устройство автоматического дренажа воды (с поплавком, как в сливном бачке), а также лапы для напольного монтажа. Правильный выбор типоразмера, сменных элементов и дополнительных устройств согласно требованиям условий эксплуатации обычно обеспечивает очень высокую эффективность фильтрации из дизтоплива: до 99% удаления грязи, ржавчины, воды и глины. Но не всем потребителям требуется такой показатель, поэтому тонкость фильтрации можно определить заранее в диапазоне 0,5-25 мкм. И приобрести наборы соответствующих фильтров ценой пониже.

(Продолжение следует)

Владимир Вдовенко,
кандидат технических наук

Теги: , , , ,

№ 09(102), сентябрь 2014

 

Подписка на журнал

В Интернете
На почте:
   в Украине — 95250
   в России — 36496
   в других странах СНГ — 95250
   Скачать абонемент
Подать заявку в редакцию:
   zbut.zerno@gmail.com
Тел./факс: (044) 581-09-61, (044) 462-50-33


Официальный сайт и интернет магазин
shop-diamebel.ru



Все книги издательства Зерно
Издательство "Зерно" – ведущее в Украине и в СНГ издательство, которое специализируется на профессиональной и справочной литературе для агросектора.
Уже изданы книги: Подсолнечник, Кукуруза, Зерновые культуры, Рапс и сурепица, Ноу тилл, Профессиональное кормопроизводство, Пустыня или рай.
Тел. +38 067 441 58 70, (+38 044) 462-50-33,
e-mail: zbut.zerno@gmail.com

Книги

Зепп Хольцер. Пустыня или рай

Автор самой знаменитой в мире методики органического земледелия (Пермакультура Хольцера), делится своими наработками и советами по созданию гармоничного природного пространства и выращиванию обильных урожаев без особых усилий, в любом климате на маленьком дачном участке или на огромномных территориях.

Читать полностью

Книги

Кукуруза: выращивание, уборка, хранение и использование

В книге рассматриваются все аспекты выращивания кукурузы на территории Европы, в том числе экономическая база кукурузоводства, борьба с вредителями и сорняками, сроки и средства уборки, использование СЗР и удобрений, и многие другие.

Читать полностью