Загрязнение воздуха с судов растет, и глобальные нормы выбросов с каждым годом становятся все более строгими. Приложение VI к МАРПОЛ ограничивает основные загрязнители воздуха, содержащиеся в выхлопных газах судов, включая оксиды серы (SOx) и оксиды азота (NOx), и запрещает преднамеренные выбросы озоноразрушающих веществ.

Основными изменениями в Приложении VI к МАРПОЛ являются постепенное глобальное сокращение выбросов SOx, NOx и твердых частиц и введение зон контроля выбросов (ECAs) для дальнейшего сокращения выбросов этих загрязнителей воздуха в обозначенных морских районах. Стандарт уровня выбросов NOx III будет введен в действие с 1 января 2016 года в зонах контроля выбросов (ECA) в соответствии с последним собранием MEPC 66.

Кредиты изображений: DNV GL

Что такое NOx Tier III?

Постепенное снижение выбросов NOx от судовых дизельных двигателей, установленных на судах, включено в Приложение VI к МАРПОЛ с пределом выбросов «Уровень II» для двигателей, установленных 1 января 2011 года или после этой даты. Уровень выбросов NOx «Уровень III» является более строгим для установленных двигателей. 1 января 2016 года или после этой даты. Судовые дизельные двигатели, установленные 1 января 1990 года или после этой даты, но до 1 января 2000 года, должны соответствовать ограничениям на выбросы "уровня I", если утвержденный метод для этого двигателя был сертифицирован Администрацией.

Стандарты выбросов NOx Tier III на 80% меньше, чем нормы выбросов NOx Tier I.

Значение выбросов для дизельного двигателя должно быть определено в соответствии с Техническим кодексом NOx 2008 в случае ограничений уровня II и уровня III.

В соответствии с Приложением Marpol -VI Уровни III пределы:

Для оборотов двигателя менее 130 об / мин - 3,4 gNOx / кВтч

Для оборотов двигателя 130 и выше, но менее 2000 об / мин - 9 * n-0.2 gNOx / кВтч

Для оборотов двигателя выше 2000 об / мин - 2 gNOx / кВтч.

Кредиты изображений: IMO.org

Стандарты выбросов NOx Уровня III применяются только в NECA (зоны контроля выбросов NOx). За пределами NECA применяются стандарты уровня II. В настоящее время зоны NECA - это североамериканская зона и зона Карибского бассейна США.

Стандарты уровня III также будут применяться к судам, построенным 1 января 2016 года или после этой даты.

Готовы ли корабли к стандартам выбросов?

Чтобы соответствовать этим требованиям Уровня III, суда должны быть установлены или оснащены оборудованием / системами, которые могут снизить выбросы NOx ниже стандартов Уровня III.

Упомянутый ниже семь технологий, доступных для удовлетворения этим критериям.

1. Селективное каталитическое восстановление (СКВ)

В этой системе мочевина или аммиак впрыскивается в выхлопной газ перед его прохождением через установку, состоящую из специального слоя катализатора, при температуре от 300 до 400 градусов Цельсия. Химическая реакция между мочевиной / аммиаком и NOx в выхлопных газах снижает выбросы NOx. (NO и NO2) до N2. Блок SCR устанавливается между выпускным коллектором / ресивером и турбонагнетателем.

Для этой системы требуется высокоэффективный турбокомпрессор, поскольку на реакторе SCR наблюдается перепад давления. Нагрузка двигателя должна составлять 40% и выше, поскольку NOx снижается до N2 в пределах определенного температурного интервала (300-400 градусов Цельсия).

Если температура выше 400 градусов Цельсия, аммиак будет гореть, а не реагировать с NOx, что приведет к неэффективности системы. Если температура ниже 270 ° С, скорость реакции будет низкой, и образующиеся сульфаты аммония разрушат катализатор.

Изображение предоставлено: vikingline.com

-> Некоторые B & W движки используют систему DeNOx или SiNOx с использованием технологии SCR.

-> Некоторые двигатели Wartsila также имеют систему NOR (NOx Reduction), которая использует технологию SCR.

Снижение более чем на 90% благодаря использованию технологии SCR для соответствия стандартам выбросов Tier III.

2. Рециркуляция отработавших газов (EGR):

В этой технологии часть выхлопного газа после турбонагнетателя рециркулируется в скавандж-ресивер после прохождения его через блок скруббера (промывки выхлопных газов). Около 50-60% снижения NOx по сравнению с уровнем I заявлено с использованием EGR. Однако сброс очищающей воды требует такой очистки, как очистка и отделение шлама для очистки отработавших газов. Поскольку некоторые страны против сброса этой воды, ее повторное использование создает проблему коррозии.

Снижение NOx происходит за счет уменьшения избыточного воздуха (содержания кислорода), используемого для сжигания, добавление CO2 и водяного пара снижает пиковые температуры, поскольку оба имеют более высокую удельную теплоемкость, чем воздух.

Система EGR наряду с сочетанием одной из технологий, таких как измененный (отложенный) метод впрыска, топливный клапан новой конструкции, принцип впрыска Common Rail, электронные двигатели, Scavange Air Moisturizing, могут использоваться для соответствия стандартам Tier III.

Изображение предоставлено: Greenship.org

3. Scavange Air Увлажнение:

Воздух из турбокомпрессора после прохождения через компрессор имеет высокую температуру. Морская вода впрыскивается в этот высокотемпературный воздух для охлаждения и насыщения. Процесс дистилляции позволяет использовать морскую воду вместо пресной. Увлажнение воздуха контролируется путем поддержания температуры продувочного воздуха в пределах 60-70 градусов Цельсия. Вода в насыщенном воздухе снижает пиковую температуру, так как вода имеет более высокую теплопроводность, чем воздух.

С помощью этого метода достигается снижение NOx примерно на 60%. Используя сочетание других технологий, таких как EGR, с увлажняющим скаванджем, можно достичь стандартов NOx Tier III.

4. Цикл Миллера:

Использование цикла Миллера в 4-тактных двигателях вместе с высокоэффективным турбокомпрессором, то есть раннее закрытие впускных клапанов перед BDC, вызывает расширение и охлаждение всасываемого воздуха, что снижает выработку NOx. Этот метод сокращения NOx потребует двух турбонагнетателей (2-ступенчатый турбонаддув).

Этот метод вместе с принципом прямого впрыска воды (DWI) и другими методами, такими как топливная водная эмульсия, может привести к снижению уровня выбросов NOx до стандартов уровня III.

5. Использование газовых двигателей низкого давления:

Новые судовые двигатели, использующие СПГ низкого давления в качестве судового топлива, будут иметь большее значение для соответствия стандартам Tier III. Wartsila разработала двухтактный двигатель с технологией DF, который использует СПГ низкого давления в качестве топлива. Он основан на принципе обедненного горения (относительно высокое соотношение воздух / топливо), при котором предварительно смешанный заряд воздуха / топлива воспламеняется пилотным топливом. Одним из наиболее важных аспектов этого двигателя является то, что уровень выбросов ниже предела уровня NOx, и это достигается без использования системы очистки выхлопных газов.

6. CSNOx: Ecospec разработала систему, известную как CSNOx, в которой для прохождения через систему сверхнизкочастотного электролиза используется пресная вода или морская вода. Эта очищенная вода дополнительно смешивается с реагирующим газом для снижения содержания NOx. Система снижает выбросы CO2, SOx и NOx в одном компактном оборудовании. Эта технология наряду с другими методами снижения NOx, упомянутыми выше, может использоваться для соответствия стандартам Tier III. CSNOx имеет преимущество в достижении высокой эффективности при низком обслуживании и энергопотреблении.

7. Комбинация : комбинация технологий, имеющих одну или несколько комбинаций, таких как электронные двигатели с переменным временем подачи топлива, СПГ в качестве топлива или Прямой впрыск воды или эмульсии топлива в воде и т. д. с другими методами снижения выбросов NOx могут использоваться для соответствия стандартам выбросов Уровня III. Для упомянутой комбинации может потребоваться или не потребоваться очиститель выхлопных газов для соответствия нормам уровня III.

К вам ..

Знаете ли вы какой-либо другой важный метод, который можно использовать для сокращения производства NOx? Давайте узнаем в комментариях ниже.