В ближайшие годы из-за ужесточения экологического законодательства многим судовладельцам предстоит сделать важный выбор в части энергоустановок своих судов. Вариантов снизить выбросы вредных веществ не так уж и много. Можно перейти малосернистое топливо, но его стоимость намного выше обычного судового топлива. Можно установить устройство очистки выхлопных газов от серы (скруббер), но для этого потребуется дополнительное место. Наконец, можно перейти на газовое топливо, получаемое на борту из сжиженного природного газа (СПГ).
Помимо полностью газовых, многие производители предлагают двухтопливные двигатели (как правило, имеют в обозначении буквы DF – dual fuel). О том, что представляет из себя такой двигатель, и как он работает, в сегодняшнем рассказе ТГД.
Принцип работы
На газовое топливо без особых конструктивных изменений легко перевести автомобильные бензиновые двигатели внутреннего сгорания, где воздушно-топливная смесь воспламеняется от свечи зажигания. Однако на судах используются дизельные двигатели, где воспламенение топлива происходит от сжатия.
Для решения этой проблемы используется так называемое запальное или пилотное топливо. Обычно это дизельное топливо, которое подаётся в цилиндр в небольшом количестве (1-3% от общего объёма) вместе с газом. Таким образом двухтопливный двигатель работает в режиме газодизеля.
Для работы с традиционным жидким топливом (тяжёлый мазут (HFO), судовое дизельное топливо (MDO), судовой газойль (MGO)) двухтопливный двигатель переводится в обычный режим дизеля, во время которого в цилиндр подаётся один вид топлива.
Сложности и решения
Очевидно, что возможность использования режимов дизеля и газодизеля в одном двигателе влечёт за собой ряд задач, требующих решения. Например, значительно повышаются требования к топливной аппаратуре.
Разные производители по-разному решают эти задачи. Например, в двухтопливном двигателе MAN 35/44 DF для режима газодизеля используется отдельная система впрыска.
Японский производитель Yanmar в двухтопливном двигателе 6EY26DF применил технологию высокоточного воздушного потока, которая позволяет оптимизировать условия сгорания. В результате производитель заявляет возможность переключения между режимами даже при полной нагрузке двигателя.
Примеры
Своя линейка двухтопливных двигателей на основе уже зарекомендовавших себя моделей есть и у финского производителя Wartsila. Эти двухтопливные пользуются популярностью у многих судовладельцев. Например, работающие на проекте "Ямал СПГ" танкеры-газовозы типа "Ямалмакс" оснащены двухтопливными двигателями Wartsila 50DF. При этом судно использует три типа топлива: мазут, дизельное (запальное) и газ. Получается, что для работы двухтопливного двигателя требуется три вида топлива.
Аналогичным образом снабжаются топливом двигатели экологичных нефтяных танкеров. Например, танкеров типоразмера "Афрамакс" проекта 114К. Серия этих судов строится в настоящее время на судоверфи "Звезда" совместно с корейской Hyundai, имеющей опыт создания таких эко-судов. В проекте 114К предусмотрены танки для хранения трёх видов топлива: тяжёлого, дизельного – запального и СПГ. Многотопливной будет не только главная, но и вспомогательная энергетическая установка танкера.
Двухтопливный двигатель будет применён и в проекте первого полностью российского ледокола на СПГ. Основную часть времени, во льдах, ледоколу предстоит работать на малосернистом дизельном топливе. На чистой воде и, видимо, в районах контроля выброса, дизель-генераторы судна будут переходить на СПГ.
Преимущества и недостатки
Главным достоинством двухтопливного двигателя производители называют гибкость. При технической неисправности одной топливной системы можно переключиться на другую. То же самое можно сделать, если закончится один из видов топлива. Также для судовладельцев появляется возможность выбирать топливо, более выгодное по цене в данный момент.
Из недостатков специалисты отмечают, что при тех же массо-габаритных характеристиках двухтопливные двигатели, как правило, обладают меньшей мощностью, чем дизельные собратья. Помимо этого, для работы с газом потребуется установка дополнительного оборудования: ёмкостей для хранения, испарителей, трубопроводов, систем подачи газа.
Впрочем, производителей двигателей это не смущает, и они готовы предложить компактные решения по переходу на газ не только для создаваемых, но и уже построенных судов.