Avtoargon.ru

АвтоАргон
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Общие положения

Общие положения

1. Методика предназначена для расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу стационарными дизельными установками при их эксплуатации.

2. В соответствии с Методикой производится расчет максимальных разовых за 20-ти минутный период времени и валовых за год выбросов в атмосферу стационарной дизельной установкой. В качестве исходных данных для расчета максимальных разовых выбросов используются сведения из технической документации завода-изготовителя дизельной установки об эксплуатационной мощности (если сведения об эксплуатационной мощности не приводятся, — то номинальной мощности), а для расчета валовых выбросов в атмосферу, — результаты учетных сведений о годовом расходе топлива дизельного двигателя.

3. Методика позволяет, в зависимости от наличия или отсутствия, а также полноты имеющейся информации по выбросам вредных веществ, приводимых в сопровождаемой технической документации на стационарную дизельную установку, или располагаемых возможностей на выполнение соответствующего инструментального контроля выбросов, осуществлять расчет выбросов:

с использованием усредненных значений удельных выбросов в зависимости от мощности и частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя;

по данным инструментального контроля выбросов в условиях эксплуатации.

4. Приведенные в документе усредненные удельные значения показателей выбросов отражают основные закономерности изменения параметров токсичности дизелей в зависимости от нагрузочно-скоростного режима работы силовой установки, а также мощности и быстроходности дизельного двигателя * [1], * [5], * [6]. При этом учитывается, что в реальной эксплуатации в течение года * [2], * [3], * [7] в соответствии с изменением характера внешних условий стационарная дизельная установка работает на некоторой совокупности установившихся дискретных режимов, для которой значения удельных выбросов усредняются * [5]. Принимаются во внимание также особенности организации рабочего процесса многоцилиндровых мощных дизельных установок.

5. Расчеты выбросов выполняются для следующих вредных веществ, поступающих в атмосферу с отработавшими газами стационарных дизельных установок:

• оксид углерода (СО);

•оксиды азота ( NO х ) (в пересчете на NO 2 );

• углеводороды (СН) 1) ;

1) для стационарных дизельных установок при проведении расчетов загрязнения атмосферы используется ПДКм.р. по керосину (код 2732) * [4].

• диоксид серы ( SO 2 );

• бенз( a )пирен (БП).

Оценки выбросов от стационарных дизельных установок

В соответствии с основными классификационными признаками мощности, быстроходности, числа цилиндров дизельных двигателей * [1], которые определяют способ организации рабочего процесса и, следовательно, токсикологические свойства выделяемых веществ, стационарные дизельные установки условно подразделяются на четыре группы ( Ne — номинальная мощность, n — число оборотов, i — число цилиндров):

А — маломощные, быстроходные и повышенной быстроходности ( Ne n = 1000 — 3000 мин -1 ). Например, дизельгенераторы 0801 — 08011 (2Ч9,5/10), 1601 — 1612 (4Ч9,5/10), 3001 — 3012 (8Ч9,5/10); дизель-электрический агрегат 2Э-16А (4Ч8,5/11), А-01М и т.д.;

Б — средней мощности, средней быстроходности и быстроходные ( Ne = 73,6 — 736 кВт, n = 500 — 1500 мин -1 ). Например, газомотокомпрессор КС-550/4-64 (8Д22/22,5), автоматизированный дизель-электрический агрегат АСДА-200 (дизель 1Д12В-300), дизельгенератор ДГР 300/500-4 (64Н25/34), дизель-насосная установка ДНУ 120/70 (6ЧН12/14), энергетические установки на базе дизеля ЯМЗ-238, дизельгенераторы ДГА-315, 320 (6ЧН25/34), Г-72 (6ЧН36/45), КАС 315 (12ЧН18/20), КАС 630Р (12ЧН18/20), AC 630 M (12ЧН18/20) и т.д.;

В — мощные, средней быстроходности (Nе = 736 — 7360 кВт, n = 500 — 1000 мин -1 ). Например, буровой агрегат 1А-6Д49 (8ЧН26/26), 1-9ДГ (16ЧН26/26), 14ДГ (дизель 14Д40), Г-99 (6ЧН12А36/45), ПЭ-6 (12ЧН26/26), дизельгенератор ДГ-4000 (дизель 64Г базовой модели 61В-3) и т.д.;

Г — мощные, повышенной быстроходности, многоцилиндровые ( Ne = 736 — 7360 кВт, n = 1500 — 3000 мин -1 , i > 30). Например, АСДГ-800 (42ЧСПН16/17), ДГ-2000 (56ЧСПН16/17) и т.д.

Современные требования стандартов зарубежных стран к выбросам стационарных дизельных установок существенно отличаются от требований стандартов Российской Федерации * [2], * [3]. Кроме того, после капитального ремонта, происходит изменение количества выбросов дизельными двигателями. В связи с тем, что в ряде организаций Российской Федерации находятся в эксплуатации как зарубежные стационарные дизельные установки, так и установки капитально отремонтированные, данные по выбросам корректируются в соответствии с указанными обстоятельствами.

Расчет выбросов с использованием усредненных показателей

6. Максимальный выброс i -того вещества (г/с) стационарной дизельной установкой определяется по формуле:

еМ i (г/кВт · ч) — выброс i -го вредного вещества на единицу полезной работы стационарной дизельной установки на режиме номинальной мощности, определяемый по таблице 1 или таблице 2;

Рэ (кВт) — эксплуатационная мощность стационарной дизельной установки, значение которой берется из технической документации завода изготовителя. Если в технической документации не указывается значение эксплуатационной мощности, то в качестве Рэ принимается значение номинальной мощности стационарной дизельной установки ( Ne );

(1/3600) — коэффициент пересчета «час» в «сек».

Значения выбросов еМ i (г/кВт · ч) для различных групп стационарных дизельных установок до капитального ремонта

Система очистки выбросов

С момента принятия первых экологических стандартов, разработки и внедрения промышленных систем очистки выбросов количество отравляющих веществ, образуемых в результате работы дизельных двигателей, сократились на два порядка. Более поздние нормативы также оговаривают предельно возможные концентрации CO2 и других парниковых газов. Эти значения необходимо учитывать при выборе установки очистки выбросов.

Состав выбросов дизельных генераторных установок

Дизельный двигатель, как и другие силовые агрегаты внутреннего сгорания, преобразует химическую энергию, содержащуюся в топливе, в механическую. Дизельное топливо (ДТ) – это смесь углеводородов, которая при идеальном процессе сгорания выделяет только диоксид углерода (CO2) и водяной пар (H2O). Эталонные выхлопные газы дизельного двигателя в основном состоят из CO2, H2O и несгоревшей части подаваемого в рабочую камеру силового агрегата дизтоплива.

Выбросы дизель генератора содержат следующий объем веществ:

  • CO2 – 2 — 12%;
  • H2O – 2 — 12%;
  • O2 – 3 — 17%;
  • N2 – оставшаяся часть.

Концентрация этих веществ зависит от нагрузки двигателя. С увеличением рабочих показателей содержание CO2 и H2O в отработавших газах увеличивается, а содержание O2 уменьшается. Ни один из основных компонентов (за исключением CO2, способствующего возникновению парникового эффекта) не оказывает неблагоприятного воздействия на здоровье человека или окружающую среду.

Система очистки выхлопных газов для дизель генератора необходима для снижения концентрации вредных веществ. Большинство этих загрязняющих веществ образуется в результате неполного сгорания топлива, реакции между компонентами топливной смеси при высокой температуре и давлении, выгорания смазки и добавок к маслам, а также освобождения неуглеводородных включений в ДТ (серы, присадок). Обычные загрязнители включают несгоревшие углеводороды (CH), оксид углерода (CO), оксиды азота (NOx) и твердые частицы.

Читать еще:  Что такое гидрокомпенсаторы в двигателе ваз 2123

В некоторых случаях выбросы дизель генератора могут содержать другие вещества с высокой токсичностью. Это металлы и другие соединения, образующиеся в результате износа двигателя. Удержание новых частиц, обычно не присутствующих в выхлопе, также может быть осуществлено установкой системы очистки выбросов.

Риск образования дополнительных загрязнителей в потоке промышленных выбросов возрастает при:

Добавлении в топливо или смазку п

  • рисадок.
  • Заправке низкокачественным топливом. Дизельное топливо, используемое в судовых двигателях или крупных генераторных установках, содержит тяжелые металлы и другие, опасные для здоровья

человека и окружающей среды, соединения.

Контроль выбросов дизель генератора

В дизельных двигателях за образование и уменьшение загрязняющих веществ отвечают:

В ней образуются загрязняющие и токсичные вещества, NOx, CO и происходит неполное окисление топлива. На происходящие в камере сгорания процессы оказывают влияние другие системы двигателя, такие как системы управления впускным зарядом воздуха и впрыска топлива. Обеспечив максимально полное сгорание горючего можно уменьшить количество вредных газов на выходе из установки.

Система очистки выхлопных газов.

Последующая очистка происходит в каталитических модулях, дополнительно снижающих концентрацию загрязняющих веществ. В некоторых случаях, например, в стехиометрических двигателях с искровым зажиганием, одного трехкомпонентного катализатора достаточно для достижения требуемого эффекта. В силовых агрегатах, работающих на обедненном углеводородами ДТ с примесями, требуется ряд каталитических устройств, включающих улавливающие фильтры и системы для минимизации образования вторичных загрязнителей (катализатор проскока аммиака (ASC) и др.).

Технологии очистки газовых выбросов

Двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные)

Дизельный катализатор окисления (DOC)

Высокое снижение выбросов CH/CO, конверсия твердых частиц от малых до умеренных.

Используется на автомобилях Euro 2/3 и некоторых промышленных дизельных генераторах, работающих в условиях тяжелой и средней мощности.

Катализаторы окисления частиц

Снижение выбросов PM до

Ограниченное коммерческое применение в отдельных двигателях для тяжелых условий работы.

Дизельные сажевые фильтры (DPF)

Снижение выбросов твердых частиц 90%

Используются в программах модернизации ранее произведенного производственного оборудования.

Снижение NOx на 90%

Основная технология, используемая транспортных средствах; во внедорожных, морских и стационарных двигателях.

Катализаторы восстановления NOx

Снижение NOx до

70-90%, в зависимости от алгоритма работы

Используется в качестве автономного катализатора снижения NOx в некоторых транспортных средствах и дизельных генераторах.

Потенциал снижения выбросов NOx составляет

10-20% в пассивных, до 50% в активных системах.

Используются для модификации устройств первых поколений.

Решение для промышленности: селективная каталитическая очистка

Селективное каталитическое восстановление (SCR) NOx соединениями азота, такими как аммиак или мочевина зарекомендовало себя при применении в промышленных стационарных установках. Технология впервые была применена на теплоэлектростанциях в Японии в конце 1970-х годов, а затем с середины 1980-х годов получила широкое распространение в Европе.

В установках SCR можно использовать две формы аммиака: чистый безводный аммиак и водный. Первая разновидность токсична, опасна и требует высокого давления в резервуарах для хранения и в трубопроводах. Водный аммиак NH3H2O менее опасен и прост в эксплуатации. Типичный промышленный сорт аммиака, содержащий около 27% аммиака и 73% воды по массе, имеет давление пара, близкое к атмосферному, при нормальной температуре и может безопасно циркулировать в инженерных сетях промышленного предприятия.

Выгодная альтернатива или рациональное дополнение: фильтр для очистки выбросов

Дизельные сажевые фильтры (DPF) — это устройства, которые физически улавливают отработанные частицы и предотвращают их выброс в атмосферу. Разработаны фильтрующие материалы, которые демонстрируют:

  • высокую эффективность фильтрации, превышающую 90%,
  • стойкость к механическим повреждениям;
  • термическую устойчивость.

Дизельные сажевые фильтры – недорогая, но эффективная технология для контроля выбросов сажевых частиц, включая массу и количество частиц. Установки – оптимальное решение для контроля твердой фракции углеводородных выбросов, включая элементарный углерод (сажу) и связанные потоки черного дыма. Фильтры могут иметь ограниченную эффективность или быть полностью неэффективными в контроле над твердыми фракциями выбросов ТЧ органической фракции (OF) и сульфатных частиц.

Стандартные методы – гравитационное осаждение, центробежное разделение или электростатическое улавливание на производствах не используются. Причина — малый размер частиц и низкая плотность дизельной сажи. В условиях серийного и крупносерийного производств рекомендовано использовать катализаторы окисления элементов (частичные фильтры). Они могут улавливать частицы дизельного топлива и обеспечивают гораздо более высокую общую эффективность, чем простые механические фильтры.

Из-за низкой объемной плотности улавливаемых компонентов (в среднем 0,1 г / см3), сажевые фильтры быстро накапливают значительные объемы сажи. Для сравнения — двигатель грузовика или автобуса старшего поколения выделяет порядка 1л сажевых частиц. Воздухонепроницаемый слой вызывает падение давления выхлопных газов в фильтре и отрицательно сказывается на работе двигателя.

Дизельные сажевые фильтры должны обеспечивать удобство удаления твердых частиц из фильтрующего слоя для восстановления его пропускной способности. Регенерация узла выполняется регулярно во время профилактических работ или периодически, после накопления мешающего нормальной работы двигателя количества сажи.

Эффективная очистка выхлопных газов

Компания «ЭКОЭНЕРГОТЕХ» — производитель систем очистки газовых выбросов для производственных и обслуживающих предприятий. Наши передовые решения гарантируют соответствие строгим национальным и международным экологическим стандартам — сейчас и в будущем.

Мы предлагаем решения, которые подходят для всех типов двигателей — разных размеров, мощности и типов топлива. Наши услуги охватывают весь проект от начала до конца, включая консультации, определение рабочих характеристик, проектирование, производство, контроль и ввод в эксплуатацию.

Выхлопные газы, их состав и действие на организм человека

Выхлопные газы — основной источник токсичных веществ двухтактного и четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, которые загрязняют нашу окружающую среду. Наиболее остро это ощущается в крупных городах. Отработавшие газы — это неоднородная смесь различных газообразных веществ с разнообразными химическими и физическими свойствами, состоящая из продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточного воздуха, аэрозолей и различных микропримесей (как газообразных, так и в виде жидких и твердых частиц), поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему. В своем составе они содержат около 300 различных веществ, большинство из которых — токсичны.

Основными нормируемыми токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота и углеводорода. Кроме того, с выхлопными газами в атмосферу поступают предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, канцерогенные вещества, сажа и другие компоненты.

Состав выхлопных газов

Компоненты выхлопного газаСодержание по объему, %Токсичность
Двигатель
бензиндизель
Азот74,0 — 77,076,0 — 78,0нет
Кислород0,3 — 8,02,0 — 18,0нет
Пары воды3,0 — 5,50,5 — 4,0нет
Диоксид углерода5,0 — 12,01,0 — 10,0нет
Оксид углерода0,1 — 10,00,01 — 5,0да
Углеводороды неканцерогенные0,2 — 3,00,009 — 0,5да
Альдегиды0 — 0,20,001 — 0,009да
Оксид серы0 — 0,0020 — 0,03да
Сажа, г/м30 — 0,040,01 — 1,1да
Бензопирен, мг/м30,01 — 0,02до 0,01да

При работе двигателя на этилированном бензине в составе выхлопных газов присутствует свинец, а у двигателей, работающих на дизельном топливе — сажа.

Мероприятия по снижению концентрации токсичных веществ в выхлопных газах

В настоящее время Правительства всех стран вводит определенные нормы на концентрацию вредных веществ в выхлопных газах автомобилей. Поэтому производители автомобилей, чтобы попасть на рынок, вынуждены проводить модернизацию систем ДВС с целью снижения уровня токсичных веществ.

Такими системами могут служить каталитические нейтрализаторы, сажевые фильтры, мочевина и многое другое. Так, например, для дизельных двигателей устанавливаются нейтрализаторы выхлопных газов, которые позволяют снизить токсичность на 80%. В системах безниновых двигателй устанавливают антитоксикатор в систему питания, что также позволяет добиться снижения концентрации вредных веществ.

Недоксид или моноксид — он же угарный газ (CO)

Прозрачный, не имеющий запаха ядовитый газ, немного легче воздуха, плохо растворим в воде. Оксид углерода продукт неполного сгорания топлива, на воздухе горит синим пламенем с образованием диоксида углерода (углекислого газа). В камере сгорания двигателя CO образуется при неудовлетворительном распыливании топлива, в результате холоднопламенных реакций, при сгорании топлива с недостатком кислорода, а также вследствие диссоциации диоксида углерода при высоких температурах. При последующем сгорании после воспламенения (после верхней мертвой точки, на такте расширения) возможно горение оксида углерода при наличии кислорода с образованием диоксида. При этом процесс выгорания CO продолжается и в выпускном трубопроводе. Необходимо отметить, что при эксплуатации дизелей концентрация CO в выхлопных газах невелика (примерно 0,1 — 0,2%), поэтому, как правило, концентрацию CO определяют для бензиновых двигателей.

Оксиды азота (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, в дальнейшем NOx)

Оксиды азота являются одними из наиболее токсичных компонентов отработавших газов. При нормальных атмосферных условиях азот представляет собой весьма инертный газ. При высоких давлениях и особенно температурах азот активно вступает в реакцию с кислородом. В выхлопных газах двигателей более 90% всего количества NOx составляет оксид азота NO, который ещё в системы выпуска, а затем и в атмосфере легко окисляется в диоксид (NO2). Оксиды азота раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, так как при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную и азотистую кислоты. Как правило, отравление организма человека NOx проявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет.

Закись азота (N2O гемиоксид, веселящий газ) газ с приятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает наркотическим действием.

NO2 (диоксид) бледно-желтая жидкость, участвующая в образовании смога. Диоксид азота используется в качестве окислителя в ракетном топливе. Считается, что для организма человека оксиды азота примерно в 10 раз опаснее CO, а при учете вторичных превращений в 40 раз. Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации NOx в воздухе в пределах 0,5 — 6,0 мг/м3. Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей. На величину выброса оксидов азота оказывает значительное влияние температура в камере сгорания. Так, при повышении температуры от 2500 до 2700 К скорость реакции увеличивается в 2,6 раза, а при уменьшении от 2500 до 2300 К — уменьшается в 8 раз, т.е. чем выше температура, тем выше концентрация NOx. Ранний впрыск топлива или высокие давления сжатия в камере сгорания также способствуют образованию NOx. Чем выше концентрация кислорода, тем выше концентрация оксидов азота.

Углеводороды (CnHm этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен и др.)

Углеводороды органические соединения, молекулы которых построены только из атомов углерода и водорода, являются токсичными веществами. В выхлопных газах содержится более 200 различных CH, которые делятся на алифатические (с открытой или закрытой цепью) и содержащие бензольное или ароматическое кольцо. Ароматические углеводороды содержат в молекуле один или несколько циклов из 6 атомов углерода, соединенных между собой простыми или двойными связями (бензол, нафталин, антрацен и др.). Имеют приятный запах. Наличие CH в отработавших газах двигателей объясняется тем, что смесь в камере сгорания является неоднородной, поэтому у стенок, в переобогащенных зонах, происходит гашение пламени и обрыв цепных реакций Не полностью сгоревшие CH, выбрасываемые с выхлопными газами и представляющие собой смесь нескольких сотен химических соединений, имеют неприятный запах. CH являются причиной многих хронических заболеваний. Токсичны также и пары бензина, которые являются углеводородами. Допустимая среднесуточная концентрация паров бензина составляет 1,5 мг/м3. Содержание CH в выхлопных газах возрастает при дросселировании, при работе двигателя на режимах принудительного холостого хода (ПХХ, например, при торможении двигателем). При работе двигателя на указанных режимах ухудшается процесс смесеобразования (перемешивания топливовоздушного заряда), уменьшается скорость сгорания, ухудшается воспламенение и, как результат, — возникают его частые пропуски. Выделение CH вызывается неполным сгоранием вблизи холодных стенок, если до конца сгорания остаются места с сильным локальным недостатком воздуха, недостаточным распыливанием топлива, при неудовлетворительном завихрение воздушного заряда и низких температурах (например, режим холостого хода). Углеводороды образуются в переобогащенных зонах, где ограничен доступ кислорода, а также вблизи сравнительно холодных стенок камеры сгорания. Они играют активную роль в образовании биологически активных веществ, вызывающих раздражение глаз, горла, носа и их заболевание, и наносящих ущерб растительному и животному миру.

Углеводородные соединения оказывают наркотическое действие на центральную нервную систему, могут являться причиной хронических заболеваний, а некоторые ароматические CH обладают отравляющими свойствами. Углеводороды (олефины) и оксиды азота при определенных метеорологических условиях активно способствуют образованию смога.

Смог от выхлопных газов.

Смог (Smog, от smoke дым и fog — туман) ядовитый туман, образуемый в нижнем слое атмосферы, загрязненной вредными веществами от промышленных предприятий, выхлопными газами от автотранспорта и теплопроизводящих установок при неблагоприятных погодных условиях. Он представляет собой аэрозоль, состоящую из дыма, тумана, пыли, частичек сажи, капелек жидкости (во влажной атмосфере). Возникает в атмосфере промышленных городов при определенных метеорологических условиях. Поступающие в атмосферу вредные газы вступают в реакцию между собой и образуют новые, в том числе и токсичные соединения. В атмосфере при этом происходят реакции фотосинтеза, окисления, восстановления, полимеризации, конденсации, катализа и т.д. В результате сложных фотохимических процессов, стимулируемых ультрафиолетовой радиацией Солнца, из оксидов азота, углеводородов, альдегидов и других веществ образуются фотооксиданты (окислители).

Низкие концентрации NO2 могут создать большое количество атомарного кислорода, который в свою очередь образует озон и вновь реагирует с веществами, загрязняющими атмосферный воздух. Наличие в атмосфере формальдегида, высших альдегидов и других углеводородных соединений также способствует вместе с озоном образованию новых перекисных соединений. Продукты диссоциации взаимодействуют с олефинами, образуя токсичные гидроперекисные соединения. При их концентрации более 0,2 мг/м3 наступает конденсация водяных паров в виде мельчайших капелек тумана с токсичными свойствами. Их количество зависит от сезона года, времени суток и других факторов. В жаркую сухую погоду смог наблюдается в виде желтой пелены (цвет придает присутствующий в воздухе диоксид азота NO2 капельки желтой жидкости). Смог вызывает раздражение слизистых оболочек, особенно глаз, может вызвать головную боль, отеки, кровоизлияния, осложнения заболеваний дыхательных путей. Ухудшает видимость на дорогах, увеличивая тем самым количество дорожно-транспортных происшествий. Опасность смога для жизни человека велика. Так, например, лондонский смог 1952 г. называют катастрофой, так как за 4 дня от смога погибло около 4 тыс. человек. Наличие в атмосфере хлористых, азотных, сернистых соединений и капелек воды способствует образованию сильных токсичных соединений и паров кислот, что губительно сказывается на растениях, а также сооружениях, особенно на исторических памятниках, сложенных из известняка. Природа смогов различна. Например, в Нью-Йорке образованию смога способствуют реакции фтористых и хлористых соединений с капельками воды; в Лондоне присутствие паров серной и сернистой кислот; в Лос-Анджелесе (калифорнийский или фотохимический смог) наличие в атмосфере оксидов азота, углеводородов; в Японии — присутствие в атмосфере частиц сажи и пыли.

Выброс вредных веществ при работе двигателя

  • Главная
  • ДВС
  • Системы, снижающие выброс вредных веществ с выхлопными газами

Системы, снижающие выброс вредных веществ с выхлопными газами

Выхлопные газы двигателей состоят в основном из тех же элементов, что и воздух: азот – 76%, кислород – 13%, углекислый газ – 5% и вода – 5%. В сумме это составляет 99% и примерно 1% приходится на окислы азота (NOx) и серы (SOx), углеводороды (СН) и частицы несгоревшего углерода (С – сажа).

Минимизация эмиссии NOx, SOx и СО сегодня является одним из основных задач дизелестроителей и эксплуатационников. Содержание СО прямо пропорционально количеству сжигаемого топлива, и снизить его можно только путем повышения экономичности двигателя.

Согласно современным требованиям конвенции МАРПОЛ, выделен специальный район, в котором допускается использование топлива с содержанием серы не более 1,5% (зона SECA – SOx Emission Control Area, (рис. 12).

Европарламентом принят закон о снижении содержания серы в топливе для судовых дизелей до 0,1%, которые эксплуатируются на территории портов Европейского Союза, начиная с 1 января 2012 года.

Содержание SO, находится в прямой зависимости от содержания серы в топливе, и самый простой путь ее снижения – сжигание в двигателях малосернистых топлив. Однако в настоящее время, когда существует тенденция к увеличению вязкости используемого топлива и, следовательно, содержания в нем серы, альтернативным средством существенного уменьшения содержания серы в выхлопных газах является применение системы водяного скруббинга, разработанной и внедряемой фирмой Wartsila.

Принцип действия такой системы заключается в следующем (рис. 13):

Еще одна схема установки (рис. 14) удаление серы из выхлопных газов при помощи скруббера системы Вяртсиля

Раствор для промывки прокачивается из резервуара (process tank) через охладитель (system cooler) к скрубберу, откуда возвращается обратно самотеком. Щелочь (NaOH) для нейтрализации, образующаяся в выхлопе серной кислоты, поступает в систему с помощью дозирующего насоса. Пополнение резервуара пресной водой необходимо в таком количестве, чтобы компенсировать испаренную или выброшенную влагу.

Небольшая часть отработанной воды, в основном протечки, отводится в нейтрализатор (water treatment), откуда чистая вода идет за борт или в чистый льяльный танк (holding tank).Отличительной чертой установки является то, что она может периодически работать без выброса воды за борт (Zero Discharging Mode). Отложения (sluge), удаленные из воды, поступают в шламовую цистерну и сдаются на берег.

Такой скруббер устанавливается на газовыпускном тракте главного двигателя.(рис. 15. и рис. 16. Скрубберная установка на судне Ро-Рах).

Примерные габариты скрубберной установки для двигателя мощностью 8400 кВт такие: высота – 8,0 м, диаметр – 2,9 м, вес в рабочем состоянии – 13,4 тонны.

Подобные установки нашли применение в промышленных установках в качестве опытных образцов на судах (паром «Victoria I», двигатель «Вяртсиля» WV16V32), но они еще довольно сложны, громоздки и дороги. Их использование сопряжено со значительными капитальными вложениями и большими эксплуатационными расходами, обусловленными усложнением техобслуживания и необходимостью систематического пополнения химических реагентов. Срок службы установки 3-5 лет.

Содержание NOx определяется количеством азота воздуха, окислившегося в процессе сгорания, и зависит, в основном, от температуры в камере сгорания.

По требованию Международной Морской Организации (IMO) содержание NOx не должно превышать:

  • в малооборотных двигателях – 17 г/кВт.ч;
  • в среднеоборотных двигателях (500-800 об/мин) –13-12 г/кВт.ч;
  • в высокооборотных двигателях (1000-1500 об/мин) –11,5-10,5 г/кВт.ч.

Дальнейшее снижение окислов азота на 85-95% может быть достигнуто путем дополнительной очистки выхлопных газов в селективном катализаторе (рис. 17), в котором используется 40% водный раствор безвредной субстанции UREA (мочевина), применяемой в сельском хозяйстве. Она впрыскивается непосредственно в выхлопные газы за ГТН, где соединения азота разлагаются на аммоний и углекислый газ по следующей формуле:

Литература

Курс повышения квалификации судовых механиков — [Николаев 2009]
Авторы — В.С. Михайлов, А.Н. Носовский, А.В. Корниецкий, В.А. Пинчук, А.А. Чуйко

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector