Risk analysis of fire in exhaust gas systems

Med skenade bunkerkostnader och överdimensionerade motorinstallationer har allt fler handelsfartyg börjat operera under benämningen slow steaming, vilket innebär att sotbränderna har ökat i avgaspannor/ekonomiser och i en del extrema fall har branden övergått till en vätgasbrand. Arbetet utreder främst dieselmotorer som använder restoljor som bränsle och opererar med en låg motorbelastning. Syftet med undersökningen var att se vad som leder till att oförbränt bränsle och cylinderolja ackumuleras i avgassystem samt beskriva vilka åtgärder som kan göras för att eliminera risken för att en brand uppstår i en avgaspanna alternativt en ekonomiser. Metoden som har används för undersökningen är en litteraturstudie genom datainsamling och facklitteratur inom området dieselmotorer och främst marina ångpannor. Resultaten som framkommit av undersökningen visar på svårigheten att köra en dieselmotor på ett lägre effektuttag då hela fartyget ofta är konstruerat för en drift med tjockolja där motorn belastas på ca 80% av sin effekt. Några av de slutsatser ur studien visar på att även när en felfri motor ej uppnått drifttemperatur sker en ofullständig förbränning av bränsle och smörjolja på grund av den låga temperaturen i förbränningsrummet. Detta kan medföra operativa risker genom att oförbränt bränsle och cylinderolja ackumuleras i avgassystem som blöta och sotiga beläggningar. Slutsatserna som kan dras utifrån de olika sotningsmetoder vilka har jämförts i resultatet har vattentvättning, ångsotning och rengöringsmedel med katalytisk verkan fungerat bäst på de flesta beläggningar.With escalating bunker costs and oversized engine installations an increasing number of vessels have started to operate in a mode known as slow steaming. This means that the soot fires in exhaust gas boilers/economizers have increased and in some extreme cases led to hydrogen fires. This thesis focus on how diesel engines use residual fuels and operate with a low engine load. The purpose of this thesis is to investigate whether incomplete combustion caused by a low combustion temperature leads to the accumulation of unburned fuel and cylinder oil in the exhaust gas system and to describe which precautions eliminate the risk of a fire in the exhaust gas boiler or exhaust gas economizer. A literature review has been conducted and data has been collected in the field of diesel engine with priority given to marine steam boilers. The result of the study shows how difficult (problematic) it is to run a diesel engine at a lower power output, since the vessel often is designed for a heavy fuel oil operation when the engine load approximately 80 % output. Conclusions from the study show that even when a faultless engine has not reached operating temperature, incomplete combustion of fuel and lubricating oil occurs due to the low temperature in the combustion chamber. This can entail operational risks by accumulating unburned fuel and cylinder oil in exhaust systems such as wet and sticky carbon deposit. The result shows that water washing, steam cleaning and catalytic cleaning are the most efficient cleaning methods for most deposits in exhaust gas boilers and economizers