지속적으로 침체된 해운 시장, 환경 보호, 에너지 절약 및 배출 감소 협약, 높은 연료 비용 등의 배경 하에서, 비용 절감 및 효율 개선을 위해 초고점도 연료를 감속하고 연소시키는 주 엔진을 채택하는 것은 해운 회사가 에너지 절약 및 배출 감소를 달성하기 위해 취하는 중요한 조치 중 하나입니다.
선박의 에너지 절약과 배출 감소는 포괄적인 문제이며, 궁극적인 목표는 "가장 수익성 있는 항해 속도"를 달성하는 것입니다.
선박의 서비스 수명을 보장하고 속도와 에너지 소비를 줄이는 것 사이에는 최적의 결합 지점이 존재합니다.
반면, 엔진에서 점도가 높은 연료를 연소시키면 추가적인 감속에 영향을 미치며, 두 가지 사이에는 최적의 일치 지점도 존재합니다.
해운의 경제적 효율성을 개선하는 가장 좋은 방법 중 하나는 주 엔진을 사용하여 속도를 늦추고 점도가 높은 연료를 연소시키는 것입니다.
하지만 비용 절감과 효율 향상을 위한 선박 엔진의 초저속, 고점도 연소는 무시할 수 없는 일련의 위험 문제를 가져오며, 위험을 효과적으로 예방하고 제어하기 위해 해당 관리 대책을 연구해야 합니다.
1, 항해 중 주엔진의 감속으로 인한 위험
호스트의 장기간 속도 저하 및 정격 전력의 10% -40%에서 저부하 작동은 다음과 같은 위험을 초래합니다.
(1) 호스트 본인의 위험
① 주엔진의 장기간 저속, 저부하 운전은 청소압력 및 과잉공기계수의 저하, 연료 분사압 및 분무의 저하를 초래하여 연소조건의 악화, 디젤엔진의 열효율 저하, 연료소모량의 증가, 연소생성물에 의한 연소실, 터보차징계통, 배기계통의 구성품의 오염 및 이상마모를 초래한다.
② 초저속에서 호스트를 장기간 작동시키면 주요 가동부의 액체 동적 윤활이 불량해져 부식 및 비정상적 마모의 위험이 커집니다.
③ 호스트의 장시간 초저속 운전은 실린더 윤활 조정의 어려움을 가중시켜 윤활 불량 및 실린더 오일 소모율 증가를 초래한다.
실린더에 과도한 윤활이 이루어지면 피스톤 헤드에 스케일링이 생기고, 오일 필름이 손상되고, 실린더 라이너가 마모됩니다.
실린더 윤활이 충분하지 않으면 실린더가 비정상적으로 마모되거나 심지어 잡아당겨지는 현상이 발생할 수 있습니다.
④ 주엔진의 초저속으로 인해 주엔진의 각 실린더에 대한 연료 공급이 고르지 않아 간헐적 점화, 후연소, 폭발이 발생하기 쉽고, 심지어 엔진 파손 사고의 위험도 있습니다.
(2) 보조장비의 위험성
① 주엔진의 장기간 초저속 운전은 배기 파이프 채널, 터보차저, 에어쿨러, 배기 보일러, 굴뚝 등에 심각한 막힘을 일으켜 터보차저의 배기 배압이 높아질 수 있습니다. 또한, 청소 압력 감소, 연소 불량, 배기 온도 상승, 작동 성능 저하, 연료 소모 증가, 심지어 청소 박스에 불이 붙어 디젤 엔진의 정상 부하 운전을 재개할 수 없는 악순환으로 이어질 수 있습니다.
② 호스트 지원 블로워의 장기간 연속 운전이나 지속적인 스타트 스톱 스위칭은 블로워의 수명에 영향을 미칩니다.
(3) 안전항해의 위험성
① 주기관의 감속운전은 축공진 및 선실진동을 발생시켜 선박의 수명 및 선원의 작업·생활환경에 영향을 미치고, 선원의 항해임무에 영향을 미칠 수 있다.
② 항해 중 선박의 속도를 줄이면 조타 효율이 감소하고 운항 성능이 저하되며 안전한 항해에 위험이 커집니다.
(4) 유지관리비 증가 위험
① 선박의 항해 속도가 느리면 예비 부품 및 자재의 손실이 증가합니다.
② 선박 엔지니어의 유지관리 업무량이 늘어나 노동집약도가 향상되어 기업의 유지관리 비용이 증가한다.
2, 초고점도 연료 연소 위험
초고점도 연료를 사용하는 데에는 다음과 같은 위험이 있습니다.
(1) 호스트 위험
① 점도가 높은 연료를 분사하면 입자가 커지고 분사 깊이가 깊어져 연료 분무가 잘 되지 않고 가스 혼합이 고르지 않으며 연소 조건이 악화됩니다.
연료의 점도가 높을수록 흡입구 온도가 높아집니다.
② 유황 함량이 높으면 연소 시 산성 물질이 더 많이 생성되어 엔진 실린더 라이너, 피스톤, 피스톤 링 표면에 저온 부식 및 마모가 발생할 수 있습니다.
③ 불순물 함량이 높으면 고체 입자 마모가 발생하고 실린더 내 탄소 침전물이 증가하여 피스톤 링 접착, 공기 포트 막힘, 배기 통로 내 탄소 침전물이 심화됩니다. 바나듐과 나트륨은 고온에서 배기 밸브를 부식시킵니다.
④ 밀도가 높아 연료의 정제 및 분무가 어렵고, 초기 연소 시 오일 방울이 열분해되기 쉬워 구성품 내 탄소침적량이 증가한다.
⑤ 세탄가가 낮고 점화 성능이 좋지 않아 호스트의 시동이 어려울 수 있습니다. 연소 중 점화 지연 기간이 길고 연소가 지연되어 배기 온도가 높아집니다.
⑥ 특수부위 오일교환시 연료분사장치에 열응력이 발생할 위험성이 높습니다.
엔진 속도를 늦추고 오일을 교체한 후, 불안정한 연소 품질로 인해 심각한 경우 엔진이 멈출 수 있으며, 이는 사고 위험이 높아집니다.
(2) 보조장비의 위험성
① 연료 가열에 증기를 사용하면 소모량이 많아 보일러 부하가 증가하고 연료 소모량도 증가한다.
연료의 가열 온도가 높으면 오일 분자 분해, 침전물 형성 및 인화점 초과 위험이 커져 석유 및 가스 생산량이 증가합니다.
연료 일일 캐비닛의 환기구는 대량의 유증기를 발생시켜 선박을 오염시키고 자원을 낭비하며 폭발 위험을 초래할 수 있습니다.
② 초고점도 연료는 점도 온도 제어 시스템에 대한 요구 사항도 높아 조정을 위해 수동 개입이 필요합니다.
점도 온도 제어 시스템이 오작동하여 매우 높은 점도의 연료 온도가 너무 높거나 낮아지면 연료 시스템에서 막힘, 걸림, 열 팽창, 화상 및 폭발의 위험이 높아집니다.
(3) 보관·운송 및 정화 위험
① 초고점도연료의 저장, 수송, 정제, 분무 과정은 주·보조엔진, 보일러, 유분리기, 연료가열기 등의 작동에 영향을 줄 위험성이 높습니다.
② 연료의 점도가 높을수록 증발을 방지하기 위해 필요한 작동 압력이 높아지므로 파이프라인 및 장비에 대한 재료, 설계 및 제조 요구 사항도 증가합니다. 동시에 운영 위험 요소도 증가합니다.
③ 보관, 수송, 정제, 분무 과정 중 보관 캐비닛 내부의 이물질 축적 및 오일 회로의 막힘 현상이 심화됩니다.
엔진 감속 및 연소
초고점도 연료의 위험성 축적
주엔진의 초저속, 고점도 연료 연소는 주엔진의 작동 조건을 악화시켜 연소의 악순환을 초래하고 다음과 같은 심각한 문제를 초래합니다.
(1) 호스트 위험
① 불안정한 파열압력으로 인해 피스톤링이 파손되어 공기가 누출됩니다.
② 선박용 디젤엔진의 불안정한 속도 및 동력손실
③ 홍콩의 자동차는 점도가 높은 연료를 연소할 경우 주엔진 시동이 어려워진다.
④ 주엔진이 초저속으로 구동되고 연료분사 미립화가 불량하다. 또한 터보차저 속도 감소로 인해 소기압이 상대적으로 낮아 연소가 불량하다.
⑤ 호스트가 초저부하로 운전할 때 실린더 오일 분사량은 호스트 속도에 비례하여 감소하지만 부하의 증가 또는 감소는 호스트 속도 변화의 3제곱에 비례합니다. 따라서 실린더 오일 분사량을 조정하지 않으면 매번 분사되는 실린더 오일량이 비교적 과도하여 피스톤 링, 스캐빈징 포트 또는 배기 밸브 및 그 시스템의 낭비 및 오염을 초래합니다.
(2) 보조장비의 위험성
① 연소실 및 배기계통 내부에 탄소 및 스케일의 축적이 증가하여 배기보일러에서 2차 연소의 위험성이 커진다.
② 오일 정제 공정 중 잦은 슬래그 배출로 인해 과도한 연료 누출이 발생하여 오일 잔류물 탱크 내 액위가 급격하게 상승하고 고수위 경보 발생 횟수가 증가한다.
③ 연소가 잘 되지 않아 가속 소기구, 배기밸브, 터보차저 등이 오염되어 연소가 더욱 심화되고 피스톤링 파손, 보조블로워 소손, 피스톤 헤드 소손, 실린더 라이너 균열, 배기관 점화, 터보차저 손상 등의 고장 위험이 커지는 악순환이 발생합니다.
④ 주엔진이 초저속(50% 부하 이하)으로 운전되고 초고점도 연료를 연소할 경우 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량이 부족하여 보조보일러를 시동해야 하는데, 이 중요한 점을 제대로 파악하지 못하면 주엔진의 불안정한 운전과 비용 증가의 위험이 크다.
위와 같은 위험에 대응하여 선박의 감속 및 초고점도 연료의 연소 위험을 통제합니다.
슬라이드 밸브 인젝터, 터보차저 T/CCUT-OUT 기술, 전자식 실린더 오일 인젝터 Alpha ACC(분사 계수) 및 초고점도 연료로 메인 엔진을 최적화하고 과학적 관리를 보완함으로써 초저속 주행 및 초고점도 연료 연소로 인해 발생하는 일련의 위험을 피하거나 줄여 비용 절감 및 효율 향상이라는 목표를 달성할 수 있습니다.