11.4 Основные пути снижения вредных выбросов ог судовых дизелей на этапе конструирования

Известно, что все технологии сокращения выхода NO_x связаны с удорожанием стоимости дизелей в изготовлении и некоторым ростом расходов на обслуживание в эксплуатации.

В случае, если необходимо существенное снижение оксидов азота, то наиболее эффективным способом является, например, применение трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. Применение нейтрализатора оправдано в тех районах, где существуют высокие требования, что не потребует переоборудования серийных дизелей.

Фирма Вяртсиля предполагает в перспективе широкое внедрение каталитических нейтрализаторов для снижения токсичности ОГ, что видно из данных табл.11.2.

Таблица 11.2.

Направления и перспективные методы снижения токсичности

предложенные фирмой Вяртсиля

Метод	Потенциальная возможность снижения	Применимость	Род топлива
Настройка цикла двигателя	50%	новые двигатели	все
Прямой впрыск воды	60%	Модификация старых и новых двигателей	все жидкие
Рециркуляция	60%	Силовые установки	сжатый газ, сжиженный газ
Каталитические нейтрализаторы	90 - 95%	Новые суда	все

Ряд способов, например, прямой впрыск воды, могут быть реализованы на этапе проектирования и изготовления двигателя и его систем. Для уже существующего парка двигателей эти способы неприемлемы или требуют существенных затрат на модернизацию двигателя, замену его агрегатов и систем.

Таким образом, основные направления по снижению вредных выбросов ОГ дизелей можно подразделить на две группы:

1) - совершенствование конструкции и систем двигателя;

2) - способы не требующие модернизации двигателя: применение каталитических нейтрализаторов и других средств очистки ОГ, улучшение состава топлива, применение альтернативных топлив;

11.5 Основные пути снижения вредных выбросов ог судовых дизелей путем внешней очистки

Нейтрализация газов путем удаления токсичных составляющих NO_x, CO₂ и углеводородов с помощью химических реакций в нейтрализаторе является эффективным способом решения проблемы комплексной очистки отработавших газов.

Известны различные типы нейтрализаторов, использующих в качестве реагентов аммиак и мочевину, а также драгоценные металлы – серебро и платину.

Применяемые в настоящее время для автомобильных дизелей нейтрализаторы эффективно снижают только окись углерода и углеводороды. Нейтрализаторы, основанные на использовании дорогостоящих металлов, не решают проблемы комплексной очистки ОГ для судовых дизелей.

Находящаяся в дизельном топливе в малых количествах сера существенно ухудшает надежность и срок службы нейтрализатора в случае использования дорогостоящих покрытий, снижающих оксиды азота. Поэтому в судовых энергоустановках в настоящее время применяются конструкции нейтрализаторов, где в качестве средства для снижения NO_x используется аммиак или мочевина. Т.к. аммиак при разложении образует вредные вещества, то в настоящее время в основном используется мочевина.

Ниже приводятся различные схемы нейтрализаторов.

Водный раствор мочевины, подаваемый в каталитический конвертор при температуре 250 – 500С благодаря последующим химическим реакциям приводит к превращению NO в N₂, а также H₂O и CO₂. Испытания показали, что система надежно работает в течении 20000 часов.

Нейтрализаторы отечественного производства. На кафедре СЭУ МГА ВТ проведены стендовые и натурные испытания нейтрализаторов отработавших газов отечественного производства, таких как ЦНИДИ, НАМИ, «Эко – Нейтраль» (МГУ). В конструкцию некоторых из них может входить и сажевый фильтр.

Применение частичной рециркуляции отработавших газов и фильтра – нейтрализатора сопряжено с решением некоторых вопросов:

1. Эти устройства приводят к увеличению расхода топлива, в частности рециркуляция отработавших газов на 3-4%, а фильтр – нейтрализатор на 4-5% в зависимости от величины противодавления газовыпуску.

2. Применение нейтрализаторов для судовых дизелей, в отличие от его применения на карбюраторном двигателе, затруднено большим количеством продуктов неполного сгорания частиц сажи и масла в отработавших газах.

3. Наиболее перспективным в применение сажевых фильтров является возможность их саморегенерации от накопившейся сажи в процессе его эксплуатации, но это связанно с необходимостью поддержания высоких температур отработавших газов на входе в фильтр, что затруднительно при эксплуатации дизеля.