Χαρακτηριστικά ποιότητας ανάφλεξης και σύστασης ναυτιλιακών Diesel

Abstract

Η ποιότητα ανάφλεξης (Ignition Quality) των ναυτιλιακών καυσίμων (Marine Fuel Oils) ιδίως μετά την επικράτηση της μηχανής diesel έναντι του ατμοστροβίλου από τις αρχές της δεκαετία του `60 και μετά αποκτά ολοένα και μεγαλύτερη σημασία. Τα ναυτιλιακά καύσιμα σύμφωνα με το σχετικό ISO 8217 διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: πετρέλαιο diesel και μαζούτ. Πρόκειται για δύο κατηγορίες καυσίμων οι οποίες παρουσιάζουν σημαντικές διαφορές ως προς τις φυσικές ιδιότητες τους και τον τρόπο χρήσης τους. Ωστόσο είτε για λειτουργικούς είτε για οικονομικούς λόγους στις προωστήριες εγκαταστάσεις με μηχανές diesel χρησιμοποιούνται καύσιμα των δύο κατηγόριων είτε εναλλάξ, είτε σε μείγματα. Η χρήση των καυσίμων αυτών με τον ένα ή τον άλλο τρόπο επηρεάζει την ποιότητα ανάφλεξης στους κινητήρες diesel. Για τον προσδιορισμό της ποιότητας ανάφλεξης αρχικά μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του ’70 χρησιμοποιούταν ο αριθμός και ο δείκτης κετανίου (CCI-Calculated Cetane Index) για τον προσδιορισμό του οποίου υπάρχουν άμεσοι ή μηχανικοί και έμμεσοι ή εργαστηριακοί τρόποι. Μετά τις αρχές της δεκαετίας του `80 και συγκεκριμένα το 1982 όπου έγινε η πρώτη προσπάθεια θέσπισης ορίων για τα ναυτιλιακά καύσιμα κατέστη ακόμα μεγαλύτερη η σημασία της ποιότητας ανάφλεξης. Αυτό οδήγησε ένα χρόνο μετά και κατόπιν μιας σειράς πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν από τον A.P. Zeelenberg την διαπίστωση μιας μαθηματικής σχέσης η οποία συνδέει την αρωματικότητα των καυσίμων με τη ποιότητα ανάφλεξης τους. Έτσι εισάχθηκε ένα νεο ποιοτικό εργαλείο για τον χαρακτηρισμό της ανάφλεξης ο δείκτης αρωματικότητας (CCAI-Calculated Carbon Aromaticity Index). Στα πλαίσια της συγκεκριμένης εργασίας ασχοληθήκαμε με τους δείκτες κετανίου και αρωματικότητας, όπου πραγματοποιήθηκαν συνολικά 58 πειράματα σύμφωνα με πρότυπες μεθόδους, όπως αυτές ορίζονται κατά ASTM. Με βάση τα πειράματα αυτά καταγράφηκαν τα χαρακτηριστικά βρασμού των τεσσάρων καυσίμων βάσεως και των πενηντατεσσάρων μειγμάτων που προέκυψαν από αυτά σε έξι διαφορετικές κατ’ όγκο αναλογίες σύμφωνα με την μέθοδο ASMT D 86. Η πυκνότητα και το ιξώδες των μειγμάτων μετρήθηκε σύμφωνα με την μέθοδο ASTM 7042. Η κατηγορία των αρωματικών υδρογονανθράκων των καυσίμων βάσεως μετρήθηκε με την μέθοδο υγρής χρωματογραφίας υψηλής πίεσης με ανιχνευτή δείκτη διάθλασης σύμφωνα με την μέθοδο IP391 και το θείο με την μέθοδο φθορισμού ακτινών Χ. Από τις καταγραφόμενες τιμές εξάχθηκαν οι δείκτες κετανίου (CCI), κατά ASM D 4737, ASTM D 976 και αρωματικότητας (CCAI) οι οποίοι συγκρίθηκαν με την κατά βάρος περιεκτικότητα των δειγμάτων σε μονοαρωματικούς, διαρωματικούς , τριαρωματικούς, ποκυκυκλικούς υδρογονάνθρακες, το σύνολο των αρωματικών υδρογονανθράκων, την πυκνότητα και το ιξώδες των μειγμάτων. Τα συμπεράσματα στα οποία καταλήξαμε στην συγκεκριμένη εργασία είναι πως και οι δύο δείκτες είναι ισχυρά συνδεδεμένοι με την κατά βάρος περιεκτικότητα των δειγμάτων σε διαρωματικούς και τριαρωματικούς υδρογονάνθρακες, επίσης διαπιστώθηκε η ύπαρξη αναλογικής σχέσης μεταξύ των δύο αυτών δεικτών και της πυκνότητας των δειγμάτων.