Új hűtőrendszer-követelmények a HVO/biodízel hibrid generátorokhoz

A generátorkészlet HVO-ra, FAME-alapú biodízelre vagy a kettő keverékére történő átállítását gyakran egyszerű "beugró" átállásként írják le. Az üzemanyagrendszer esetében ez a leírás nagyrészt pontos. A hűtőrendszerre ez csak részben igaz. A bioüzemanyag-üzemmód speciális termikus, kémiai és anyagkompatibilitási szempontokat vezet be, amelyek figyelmen kívül hagyása csökkentheti a radiátor élettartamát, ronthatja a hűtőfolyadék teljesítményét, és a lehető legrosszabb pillanatban váratlan túlmelegedést idézhet elő.

Hogyan változtatja meg a HVO és a biodízel a motor termikus profilját?

A HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) és a hagyományos dízel szénhidrogén szerkezete nagyon hasonló. Gyakorlati szempontból a 100%-os HVO-val működő generátor a dízel alapvonalának körülbelül 2-3%-án belül hőkivonó terhelést termel — a különbség túl kicsi ahhoz, hogy a legtöbb telepítésnél a radiátor átméretezését megkövetelje. Az elsődleges ok a HVO valamivel alacsonyabb energiasűrűsége (körülbelül 34,4 MJ/L a dízel 35,7 MJ/L-rel szemben), ami a megtermelt kWh-ra vetített üzemanyag-fogyasztás marginális növekedését okozza, és így a hűtőkörbe visszavezetett hőmennyiség marginális növekedését okozza.

A FAME-alapú biodízel (zsírsav-metilészter) másként viselkedik. Oxigéntartalmú molekulaszerkezete olyan módon változtatja meg az égési jellemzőket, ami a hűtőrendszer-mérnökök számára fontos:

• Magasabb égési hőmérséklet közepes terhelésnél: A FAME-molekulák oxigéntartalma támogatja a teljesebb égést, ami megemelheti a hengeren belüli csúcshőmérsékletet, és nagyobb mennyiségű hőt továbbít a hűtőkörbe, nem pedig a kipufogó áramba.
• Megnövekedett üzemanyag-fogyasztás magas FAME keverékeknél: A B20 (20% FAME) keverékek általában 1-2%-os üzemanyag-fogyasztásnövekedést mutatnak. A B100 8-12%-os növekedést mutathat, ami egyenesen arányos a radiátorra háruló többlet hőelvezetési terheléssel.
• A keverési arány instabilitása hibrid üzemben: A változó HVO/FAME keverékekkel működő generátorok – ahol a keverési arány az üzemanyag-szállítások között változik – ingadozó hőterhelést fognak tapasztalni. A dízelhez méretezett fix kapacitású radiátorok közelebb működhetnek a ráhagyásukhoz, mint azt a kezelők gondolják.

A gyakorlati következtetés: A csak HVO-val történő működéshez nincs szükség a hűtőrendszer átméretezésére. A B20 feletti FAME-keverékek, különösen a tartósan nagy terhelés mellett működő, nagy teljesítményű alkalmazásokban, indokolttá teszik a hővisszautasítás formális újraszámítását, mielőtt elkötelezik magukat az üzemanyag-váltás mellett.

Hűtőfolyadék-kompatibilitás: mi változik a bioüzemanyag-üzemmóddal?

Maga a hűtőfolyadék a bioüzemanyag-átállás leggyakrabban figyelmen kívül hagyott aspektusa. A legtöbb generátor a gyárból érkezik, hagyományos, szervetlen adalékos technológia (IAT) hűtőfolyadékkal töltve, amely szilikát- és foszfátinhibitorokat használ a fémfelületek védelmére. Ezeket az inhibitorokat a dízel égési kémiájára fejlesztették ki – és gyengén lépnek kölcsönhatásba a FAME biodízel-szennyeződéssel.

A FAME biodízel higroszkópos: tárolás és működés közben felszívja a nedvességet a légkörből. Azokban a motorokban, amelyeknek bármilyen égési útvonala a hűtőkörhöz vezet, nyomokban FAME oxidációs termékek – elsősorban rövid szénláncú szerves savak – kerülhetnek a hűtőfolyadékba. Ezek a savak felgyorsítják a szilikát inhibitorok kiürülését, csökkentik a hűtőfolyadék pH-ját, és a védőfolyadékot enyhén maró hatásúvá alakítják.

A B10 feletti FAME keverékekkel működő generátorok esetében frissítse a hűtőfolyadék specifikációját OAT (szerves sav technológia) vagy HOAT (hibrid OAT) értékre. az üzemanyag-váltás előtt. Az OAT hűtőfolyadékok karboxilát-inhibitorokat használnak, amelyek kémiailag ellenállnak a szerves savszennyeződésnek, stabil pH-t tartanak fenn a körülmények szélesebb körében, és kiváló hosszú távú védelmet nyújtanak az alumínium hőcserélő felületeinek. Ezenkívül a szervizintervallumokat a tipikus 2 éves IAT ciklusról 4–5 évre kiterjesztik, csökkentve a karbantartási költségeket.

Csak HVO-üzem esetén a meglévő hűtőfolyadék-specifikáció általában megfelelő, de az átállás jó alkalom a hűtőfolyadék állapotának ellenőrzésére – pH, inhibitor koncentráció és fagyáspont ellenőrzésére – és cserére, ha a folyadék két évnél régebbi.

Radiátoranyag kiválasztása bioüzemanyag-környezetekhez

Nem minden radiátormag-anyag reagál egyformán a bioüzemanyag üzemi körülményeire. A megkülönböztetés akkor számít leginkább, ha a FAME biodízel az üzemanyag-keverék része.

A hagyományos réz-sárgaréz radiátormagok lágyforrasztot (ón-ólom ötvözetet) használnak a csövek és a csőfejek összekapcsolására. A FAME égése során kis mennyiségű hangyasav és ecetsav képződik oxidációs melléktermékként. Több ezer üzemóra alatt ezek a vegyületek – még a hűtőfolyadékban lévő nyomokban is – megtámadhatják a lágy forrasztási kötéseket, ami az illesztések fokozatos leromlását és a hűtőfolyadék esetleges szivárgását okozza a cső-fej varratoknál. Ez a hibamód lassú, és gyakran észrevétlen marad, amíg látható szivárgás meg nem jelenik.

A teljesen alumínium keményforrasztott mag konstrukció az előnyben részesített anyagválasztás a FAME-tartalmú üzemanyagokkal működő generátorokhoz. Az alumínium keményforrasztott kötések alumínium-szilícium töltőanyag ötvözetet használnak, amely kémiailag ellenáll a biodízel működéshez kapcsolódó szerves savas környezetnek. Az alumíniummagok jobb szilárdság/tömeg arányt és jobb hővezető képességet is kínálnak a réz-sárgaréz kivitelekhez képest azonos magtérfogat mellett. A hosszú távú bioüzemanyag-stratégiát tervező létesítmények esetében egy teljesen alumínium generátoros radiátor kezdettől fogva teljesen kiküszöböli a forrasztási korrózió kockázatát.

A meglévő alumínium-műanyag hibrid radiátorokkal rendelkező generátorok esetében – ahol az alumínium magot polimer végtartályokkal kombinálják – az elsődleges szempont a tartálytól a magig terjedő tömítésre és az O-gyűrű anyagokra helyeződik. A szabványos EPDM tömítések a HVO-val és a FAME-vel is kompatibilisek. A neoprén vagy nitril gumi tömítések azonban megduzzadhatnak és meglágyulhatnak, ha hosszú ideig magas FAME-tartalmú keverékeknek vannak kitéve. Mielőtt elkötelezi magát a B20 vagy magasabb keverékek mellett egy alumínium-műanyag radiátoron, ellenőrizze a tömítés anyagára vonatkozó specifikációt a radiátor gyártójával. Az alumínium-műanyag szerkezetek részletes leírását és korróziós viselkedését a különböző üzemanyag-környezetekben, tekintse meg a mi alumínium-műanyag radiátor korrózióvezető .

Hőt kizáró méretezés: nagyobb radiátorra van szüksége?

A legtöbb kezelő ezt a kérdést teszi fel először, és a válasz teljes mértékben az üzemanyag típusától, a keverési aránytól és az üzemi terhelési profiltól függ.

Az átméretezési küszöb nem egyszerűen az átlagos terhelésről szól, hanem a tartós csúcsterhelésről. Egy 70%-os átlagos terhelés mellett működő generátor, amely időnként kiugrik a teljes névleges teljesítményre, biztonságosan működhet a B20-on a meglévő radiátorral. Ugyanennek az egységnek 85–100%-os terhelés mellett, folyamatos főteljesítményű szerepkörben szűkebb lesz a hőtartaléka, és a B20-as keverékből származó további hőelvezetés a meleg környezeti napokon a figyelmeztető zónába tolhatja a hűtőfolyadék hőmérsékletét.

A B20 feletti FAME-keverékekkel történő üzemeltetést tervező elsőrendű erőművek esetében az egyetlen megbízható módszer a motorgyártó által a megcélzott tüzelőanyag-specifikációhoz tartozó hőelvonási adatok felhasználásával végzett hőkalkuláció. Célra épített fő áramfejlesztő radiátorok nagyobb magmélységgel és megnövelt bordasűrűséggel tervezték, hogy pontosan kezeljék ezeket a megnövekedett, folyamatos üzemű hőelnyelő terheléseket.

Gyakorlati adaptációs ellenőrzőlista a meglévő generátorokhoz

Mielőtt az első tartály HVO-t vagy biodízel-keveréket üzembe helyezné, hajtsa végre a következő lépéseket, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a hűtőrendszer készen áll:

1. Határozza meg a radiátor magjának anyagát. Meg kell vizsgálni a lágy forrasztási csatlakozásokkal rendelkező réz-sárgaréz magokat a meglévő korrózió szempontjából, és meg kell fontolni a cserét, ha a generátor hosszú távon B10 feletti FAME keverékekkel működik. A teljesen alumínium keményforrasztott magok nem igényelnek módosítást.
2. Ellenőrizze a tömítések és tömítések anyagait. Ellenőrizze a hűtővégtartály tömítését és az összes hűtőfolyadék-tömlő csatlakozását. Cserélje ki az összes neoprén vagy nitril alkatrészt EPDM egyenértékűre, mielőtt FAME-tartalmú üzemanyagokra váltana.
3. Ha szükséges, frissítse a hűtőfolyadék specifikációját. Engedje le és öblítse át a meglévő hűtőfolyadékot, ha IAT-ről OAT/HOAT-ra vált. Ne egyszerűen töltse fel – az inhibitor vegyi anyagok összekeverése inhibitor kiesést és iszapképződést okozhat.
4. Ha B20-as vagy magasabb keverékeket használ, számítsa újra a hőelnyelést. Használja a motor adatlapjának hőkibocsátási értékeit, amelyek az üzemanyag alacsonyabb energiasűrűségéhez és magasabb üzemanyag-fogyasztási arányához igazodnak. Hasonlítsa össze az eredményt a radiátor névleges hűtési teljesítményével a maximális környezeti hőmérsékleten.
5. Az első 250 üzemórában gondosan figyelje. Az üzemanyag-kapcsoló után kövesse nyomon a hűtőfolyadék hőmérsékletét teljes terhelés mellett, ellenőrizze, hogy nincs-e új szivárgás a radiátor csatlakozásainál és a tömlőcsatlakozásoknál, és ellenőrizze újra a hűtőfolyadék pH-ját a 250 órás jelzésnél. Ez a kezdeti megfigyelési ablak a kompatibilitási problémák többségét észleli, mielőtt azok súlyos hibákká fejlődnének.