Noi cerințe de sistem de răcire pentru generatoarele hibride HVO/biodiesel

Comutarea unui grup electrogen la HVO, biodiesel pe bază de FAME sau un amestec dintre cele două este adesea descrisă ca o simplă tranziție „de introducere”. Pentru sistemul de combustibil, această descriere este în mare măsură exactă. Pentru sistemul de răcire, este doar parțial adevărat. Funcționarea cu biocombustibil introduce un set specific de considerații de compatibilitate termică, chimică și materiale care, dacă sunt ignorate, pot reduce durata de viață a radiatorului, pot compromite performanța lichidului de răcire și pot crea evenimente neașteptate de supraîncălzire în cel mai rău moment posibil.

Cum HVO și biodieselul modifică profilul termic al motorului

HVO (ulei vegetal tratat cu hidrocarburi) și motorina convențională au o structură de hidrocarburi foarte asemănătoare. În termeni practici, un generator care funcționează cu 100% HVO produce o sarcină de respingere a căldurii în aproximativ 2-3% din valoarea de bază diesel — o diferență prea mică pentru a necesita redimensionarea radiatorului în majoritatea instalațiilor. Motivul principal este densitatea de energie ușor mai scăzută a HVO (aproximativ 34,4 MJ/L față de 35,7 MJ/L pentru motorină), care provoacă o creștere marginală a consumului de combustibil per kWh generat și, prin urmare, o creștere marginală a căldurii totale respinse în circuitul de răcire.

Biodieselul pe bază de FAME (esterul metilic al acizilor grași) se comportă diferit. Structura sa moleculară care conține oxigen modifică caracteristicile de ardere în moduri care contează pentru inginerii sistemelor de răcire:

• Temperaturi mai ridicate de ardere la mijloc de sarcină: Conținutul de oxigen din moleculele FAME susține arderea mai completă, care poate crește temperaturile de vârf în cilindru și poate transfera o proporție mai mare de căldură în circuitul de răcire, mai degrabă decât în fluxul de evacuare.
• Consum crescut de combustibil la amestecuri FAME ridicate: Amestecurile B20 (20% FAME) prezintă de obicei o creștere a consumului de combustibil cu 1-2%. B100 poate prezenta creșteri de 8-12%, direct proporționale cu sarcina suplimentară de rejectare a căldurii impusă radiatorului.
• Instabilitatea raportului de amestec în funcționarea hibridă: Grupurile electrogene care funcționează cu amestecuri variabile HVO/FAME - unde raportul de amestec se modifică între livrările de combustibil - vor experimenta o sarcină termică fluctuantă. Radiatoarele cu capacitate fixă ​​dimensionate pentru motorină pot funcționa mai aproape de marja lor decât își dau seama operatorii.

Concluzia practică: funcționarea doar HVO nu necesită redimensionarea sistemului de răcire. Amestecurile FAME peste B20, în special în aplicațiile cu putere de primă funcționare la sarcină ridicată susținută, garantează o recalculare formală a respingerii căldurii înainte de a se angaja la comutatorul de combustibil.

Compatibilitate cu lichidul de răcire: ce se schimbă cu funcționarea biocombustibilului

Lichidul de răcire în sine este aspectul cel mai frecvent trecut cu vederea al unei tranziții de biocombustibil. Majoritatea generatoarelor sosesc din fabrică cu un lichid de răcire convențional cu tehnologie aditivă anorganică (IAT), care utilizează inhibitori de silicați și fosfat pentru a proteja suprafețele metalice. Acești inhibitori au fost formulați pentru chimia combustiei diesel - și interacționează slab cu contaminarea biodieselului FAME.

Biodieselul FAME este higroscopic: absoarbe umiditatea din atmosferă în timpul depozitării și funcționării. În motoarele cu orice cale de ardere a circuitului de răcire, urme de produse de oxidare FAME - în primul rând acizi organici cu lanț scurt - pot pătrunde în lichidul de răcire. Acești acizi accelerează epuizarea inhibitorilor de silicați, scăzând pH-ul lichidului de răcire și transformând un fluid protector într-unul ușor coroziv.

Pentru orice grup electrogen care funcționează cu amestecuri FAME peste B10, actualizați specificația lichidului de răcire la OAT (Tehnologia acidului organic) sau HOAT (OAT hibrid). înainte de a face comutarea combustibilului. Agenții de răcire OAT folosesc inhibitori de carboxilați care sunt rezistenți chimic la contaminarea cu acid organic, mențin pH-ul stabil într-o gamă mai largă de condiții și oferă o protecție superioară pe termen lung pentru suprafețele schimbătoarelor de căldură din aluminiu. De asemenea, ele extind intervalele de service de la ciclul tipic de 2 ani IAT la 4–5 ani, reducând cheltuielile de întreținere.

Pentru funcționarea numai cu HVO, specificațiile existente ale lichidului de răcire sunt în general adecvate, dar tranziția este o bună oportunitate pentru a verifica starea lichidului de răcire - verificați pH-ul, concentrația inhibitorului și punctul de îngheț - și înlocuiți dacă lichidul are mai mult de doi ani.

Selectarea materialului radiatorului pentru medii cu biocombustibil

Nu toate materialele de bază ale radiatorului răspund în mod egal la condițiile de funcționare a biocombustibilului. Distincția contează cel mai mult atunci când biodieselul FAME face parte din mixul de combustibil.

Miezurile tradiționale ale radiatoarelor din cupru-alama folosesc lipire moale (aliaj staniu-plumb) pentru a uni tuburile cu colectoare. Arderea FAME produce cantități mici de acid formic și acetic ca subproduși de oxidare. De-a lungul a mii de ore de funcționare, acești compuși – chiar și la urme de concentrații în lichidul de răcire – pot ataca îmbinările moi de lipire, provocând degradarea progresivă a îmbinărilor și eventuale scurgeri de lichid de răcire la cusăturile tubului la cap. Acest mod de defecțiune este lent și adesea nu este detectat până când apare o scurgere vizibilă.

Construcția miezului din aluminiu lipit este materialul preferat pentru grupurile electrogene care funcționează cu combustibili care conțin FAME. Îmbinările din aluminiu lipite utilizează un aliaj de umplutură aluminiu-siliciu care este rezistent chimic la mediul acid organic asociat cu funcționarea biodieselului. Miezurile din aluminiu oferă, de asemenea, un raport rezistență-greutate mai bun și o conductivitate termică superioară în comparație cu modelele din cupru-alama la volume echivalente ale miezului. Pentru instalațiile care planifică o strategie de biocombustibil pe termen lung, cu specificarea unui radiator grup electrogen din aluminiu elimină de la bun început riscul de coroziune a lipirii.

Pentru grupurile electrogene cu radiatoare hibride aluminiu-plastic existente - unde un miez de aluminiu este combinat cu rezervoare din polimer - preocuparea principală se deplasează către garnitura rezervor-la-miez și materialele inelelor O. Garniturile standard EPDM sunt compatibile atât cu HVO, cât și cu FAME. Garniturile din neopren sau cauciuc nitrilic, totuși, se pot umfla și înmuia atunci când sunt expuse la amestecuri cu FAME ridicat pe perioade lungi. Înainte de a aplica amestecuri B20 sau mai mari pe un radiator din aluminiu-plastic, verificați specificațiile materialului de etanșare cu producătorul radiatorului. Pentru o defalcare detaliată a construcției din aluminiu-plastic și a comportamentului său la coroziune în diferite medii de combustibil, consultați noastre ghidaj anticoroziv radiator aluminiu-plastic .

Dimensiunea de respingere a căldurii: aveți nevoie de un radiator mai mare?

Aceasta este întrebarea pe care o pun mai întâi majoritatea operatorilor, iar răspunsul depinde în întregime de tipul de combustibil, raportul de amestec și profilul de sarcină de funcționare.

Pragul de redimensionare nu este doar despre sarcina medie, ci este despre sarcina de vârf susținută. Un grup electrogen care funcționează la o sarcină medie de 70% cu vârfuri ocazionale la puterea nominală maximă poate funcționa în siguranță pe B20 cu radiatorul său existent. Aceeași unitate într-un rol continuu de putere principală la 85-100% sarcină va avea o marjă termică mai îngustă, iar respingerea suplimentară a căldurii dintr-un amestec de B20 ar putea împinge temperaturile lichidului de răcire în zona de avertizare în zilele calde.

Pentru instalațiile de putere primară care intenționează să funcționeze cu amestecuri FAME peste B20, singura metodă fiabilă este un calcul termic dedicat, folosind datele de respingere a căldurii ale producătorului de motor, la specificația țintă a combustibilului. Construit special radiatoare generatoare de energie primară sunt proiectate cu o adâncime mai mare a miezului și o densitate crescută a aripioarelor pentru a face față exact acestor sarcini ridicate de respingere a căldurii cu funcționare continuă.

Lista de verificare practică a adaptării pentru grupurile electrogene existente

Înainte ca primul rezervor de HVO sau amestec de biodiesel să intre în funcțiune, parcurgeți următorii pași pentru a confirma că sistemul de răcire este gata:

1. Identificați materialul miezului radiatorului. Miezurile din cupru-alamă cu îmbinări de lipire moi ar trebui inspectate pentru coroziune existentă și luate în considerare pentru înlocuire dacă grupul electrogen va funcționa cu amestecuri FAME peste B10 pe termen lung. Miezurile brazate din aluminiu nu necesită modificări.
2. Verificați materialele de etanșare și garnituri. Verificați etanșările rezervorului de la capătul radiatorului și toate racordurile furtunurilor de lichid de răcire. Înlocuiți orice componente din neopren sau nitril cu echivalente EPDM înainte de a trece la combustibili care conțin FAME.
3. Actualizați specificația lichidului de răcire dacă este necesar. Scurgeți și spălați lichidul de răcire existent dacă treceți de la IAT la OAT/HOAT. Nu completați pur și simplu - amestecarea substanțelor chimice inhibitoare poate cauza pierderea inhibitorului și formarea de nămol.
4. Recalculați respingerea căldurii dacă utilizați amestecuri B20 sau mai mari. Folosiți fișa tehnică a motorului pentru cifrele de respingere a căldurii ajustate pentru densitatea mai mică de energie a combustibilului și rata de consum mai mare de combustibil. Comparați rezultatul cu capacitatea nominală de răcire a radiatorului dumneavoastră la temperatura ambientală maximă.
5. Monitorizați îndeaproape în primele 250 de ore de funcționare. După comutatorul de combustibil, urmăriți temperatura lichidului de răcire la sarcină maximă, verificați dacă există noi infiltrații la îmbinările radiatorului și racordurile furtunurilor și verificați din nou pH-ul lichidului de răcire la marcajul de 250 de ore. Această fereastră de monitorizare inițială surprinde majoritatea problemelor de compatibilitate înainte ca acestea să devină erori grave.