مجانسة الوقود

التركيب

إضافةً إلى ذلك، تستعمل بعض الأجهزة معالجة ميكانيكية مستمرة دون إضافة مواد كيميائية. وتعرض بعض الأنظمة التجارية الحديثة قدرات معالجة مختلفة للوقود البحري، وتُركب مباشرة في خطوط معالجة أو تدوير الوقود.

وعلى صعيد آخر، قد يتكون مجانس الوقود من حجرة معالجة ميكانيكية، وعنصر دوار، وعنصر ثابت أو سطح طحن، فضلًا عن محرك كهربائي وفتحات دخول وخروج للوقود. ويختلف التصميم حسب معدل التدفق، وضغط التشغيل، ودرجة الحرارة، ونوع الوقود المراد معالجته.

مستحلبات الماء والوقود

إضافةً إلى ذلك، وقد بينت دراسات تجريبية أن استخدام مستحلبات الماء والديزل يمكن أن يؤدي في ظروف معينة إلى خفض انبعاثات أكاسيد النيتروجين والجسيمات، إلا أن مقدار التأثير يعتمد على نسبة الماء، وحجم القطرات، ونوع المحرك، وطريقة الحقن وظروف التشغيل.

علاوةً على ذلك، يمكن استخدام المجانس لإنتاج أو دعم تكوين مستحلب من الماء والوقود، بحيث تتوزع قطرات الماء بصورة دقيقة داخل الطور الزيتي. وتصف المنظمة البحرية الدولية استخدام المجانسات لتفتيت كميات الماء الأكبر إلى بنية متجانسة داخل زيت الوقود.

من جهة ثانية، عند احتراق مستحلبات الماء في الديزل، يمكن أن يؤدي تبخر الماء داخل منطقة الاحتراق إلى خفض درجات الحرارة المحلية وتحسين عملية الخلط، كما يمكن أن تحدث ظاهرة الانفجار الدقيق لقطرات الوقود، مما يساعد على تحسين التذرية الثانوية.

التطبيقات

وعلى صعيد آخر، الوقود الحيوي وخلائط الوقود: يمكن استخدام عمليات التجانس والخلط لتحسين انتظام بعض الخلطات، مع اعتماد النتائج على خصائص الوقود وتصميم المنظومة.

إضافةً إلى ذلك، توليد الطاقة: في أنظمة المراجل ومحركات المولدات الكهربائية التي تستعمل أنواعًا ثقيلة من الوقود.

تستعمل مجانسات الوقود في عدد من التطبيقات، من أهمها:

كذلك، النقل البحري: لمعالجة زيت الوقود المتبقي وتقليل الحمأة وتحسين تجانس الوقود قبل الاحتراق.

وفي هذا السياق، معالجة الوقود في الخزانات وخطوط التدوير: للحفاظ على تجانس الوقود وتقليل الانفصال والترسب خلال التخزين والتدوير.

مبدأ العمل

علاوةً على ذلك، وتتمثل إحدى الوظائف الأساسية في معالجة تجمعات الأسفلتينات والمواد المسببة لتكوين الحمأة في زيت الوقود. ويمكن أن يؤدي تفتيت هذه التجمعات إلى تحسين قابلية الوقود للمعالجة في منظومة تنقية الوقود.

من جهة ثانية، وتشير المنظمة البحرية الدولية إلى أن المجانس يمكن أن يعمل على تجانس المكونات الصلبة وغير الصلبة في زيت الوقود الثقيل، كما يمكنه تفتيت الماء إلى بنية أكثر تجانسًا داخل الوقود.

علاوةً على ذلك، يعمل مجانس الوقود على تمرير الوقود عبر منطقة يحدث فيها قص ميكانيكي وتحريك قوي. ويمكن تحقيق ذلك باستخدام آليات ميكانيكية مثل الدوار والعضو الثابت، أو من خلال ترتيبات للطحن والتحريك تؤدي إلى تفتيت التجمعات والقطرات الأكبر حجمًا.

الفوائد والقيود

علاوةً على ذلك، وتعتمد النتائج الفعلية على نوع الوقود، وخصائصه، ومعدل التدفق، ودرجة الحرارة، والضغط، وموضع المجانس، وطريقة تشغيل منظومة معالجة الوقود.

كذلك، كما أن استخدام المجانس قبل أجهزة فصل الماء قد يكون غير مناسب في بعض التطبيقات، لأن تكوين مستحلب ماء-وقود مستقر قد يخفض كفاءة فصل الماء في جهاز التنقية.

• انظر كذلك
• وقود
• وقود الديزل
• احتراق
• محرك ديزل
• مستحلب
• حمأة
• مبادل حراري
• معالجة المياه
• توليد الطاقة
• هندسة بحرية
• هندسة ميكانيكية
• المنظمة البحرية الدولية
• المراجع

• يمكن أن تشمل الفوائد المحتملة لمجانسة الوقود:
• تحسين تجانس الوقود.
• تقليل بعض أشكال تكوّن الحمأة.
• المساعدة في معالجة الوقود غير المتوافق أو غير المستقر.
• تحسين انتظام الوقود الداخل إلى منظومة الاحتراق.
• دعم تكوين مستحلبات الماء والوقود في الأنظمة المصممة لذلك.

تحسين الرش والاحتراق

في هذا الإطار، يمكن أن يؤدي تحسين تجانس الوقود إلى جعل تركيب الوقود أكثر انتظامًا قبل وصوله إلى منظومة الحقن، وهو ما قد يساعد في تحسين تذرية الوقود وخلطه مع الهواء أثناء الاحتراق.

من جهة ثانية، ولا يعتمد أداء المجانس على المجانس وحده، إذ يتأثر كذلك بنظام الحقن، وخصائص الوقود، ودرجة حرارته ولزوجته، وظروف تشغيل المحرك أو المرجل.

علاوةً على ذلك، وأظهرت دراسة تجريبية على وقود Bunker-C تمت معالجته بالمجانس ثم تنقيته وتحويله إلى وقود للمراجل انخفاضًا في تركيز أول أكسيد الكربون في غازات العادم، مع مؤشرات على تحسن الاحتراق.

التاريخ والتطور

في هذا الإطار، وأدى تغير خصائص أنواع وقود السفن وتزايد متطلبات معالجة الوقود إلى تطوير أنظمة أكثر كفاءة لمعالجة زيت الوقود والحمأة، مع التركيز على التوافق والاستقرار وتقليل المشكلات المرتبطة بترسبات الأسفلتين والمكونات الصلبة.

وفي هذا السياق، ظهرت أجهزة مجانسة الوقود استجابةً لمشكلات معالجة أنواع الوقود الثقيلة وغير المتجانسة، خصوصًا في التطبيقات البحرية التي تعتمد على زيت الوقود المتبقي. وقد تطورت هذه الأجهزة من ترتيبات ميكانيكية بسيطة للخلط والطحن إلى أنظمة عالية القص تستعمل لتفتيت تجمعات الوقود والمواد الصلبة وتحسين خصائص الخليط.

تقليل الحمأة

من جانب آخر، يساعد مجانس الوقود على تفتيت بعض تجمعات هذه المواد وتحسين توزيعها، ويمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل كمية الحمأة المتكونة في بعض التطبيقات. وقد أظهرت دراسة تجريبية على زيت وقود بحري من نوع Bunker-C أن المعالجة المسبقة بالمجانس أدت إلى انخفاض في كمية الحمأة بعد المعالجة.

وفي هذا السياق، تمثل الحمأة النفطية إحدى المشكلات المهمة في أنظمة الوقود التي تستعمل الوقود المتبقي. ويمكن أن تنتج الحمأة عن عدم استقرار الوقود، وترسب الأسفلتينات، وعدم توافق أنواع الوقود المختلفة أو وجود الماء والمواد الصلبة.

وفي هذا السياق، لكن مقدار الانخفاض في الحمأة يختلف باختلاف خصائص الوقود، وطريقة المعالجة، وموضع المجانس في منظومة الوقود، ولذلك لا يمكن اعتبار نسبة ثابتة من الخفض صالحة لجميع التطبيقات.

العلاقة بالانبعاثات

ومن ناحية أخرى، لا يُعد مجانس الوقود في حد ذاته وسيلة مستقلة لضمان الامتثال للوائح الانبعاثات البحرية، لكنه قد يكون جزءًا من منظومة معالجة وتحسين الوقود. وتنظم المنظمة البحرية الدولية انبعاثات السفن من خلال اتفاقية ماربول، ولا سيما الملحق السادس الذي يحدد متطلبات تتعلق بانبعاثات أكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين والجسيمات وغيرها من ملوثات الهواء.

إضافةً إلى ذلك، ومن ثم فإن أي خفض للانبعاثات نتيجة استخدام المجانس يعتمد على التغير الفعلي في أداء الاحتراق واستهلاك الوقود، وليس على وجود المجانس وحده.

التركيب في منظومة الوقود

وفي السياق ذاته، يعتمد تأثير مجانس الوقود على موضعه في منظومة معالجة الوقود. فإذا وُضع قبل جهاز فصل الوقود أو جهاز التنقية بالطرد المركزي، فقد يستعمل كمرحلة معالجة أولية لتفتيت تجمعات الحمأة وتغيير خصائصها قبل فصل الماء والمواد الصلبة.

ومن جهة أخرى، أما عند استخدام المجانس في خط تدوير الوقود بعد عمليات الفصل أو التنقية، فيمكن أن يكون الهدف تحسين تجانس الوقود قبل دخوله إلى منظومة الحقن والاحتراق.

علاوةً على ذلك، وتشير نتائج اختبار منشورة ضمن أعمال CIMAC إلى أن تركيب المجانس قبل جهاز التنقية أدى في إحدى الحالات إلى انخفاض في كمية الرواسب الكلية، إلا أن تكوين مستحلب ماء-وقود قبل جهاز التنقية قد يؤدي كذلك إلى انخفاض كفاءة فصل الماء، ولذلك يعتمد ترتيب المعدات على الهدف من المعالجة وتصميم منظومة الوقود.