Снижение выбросов оксидов азота от судовых энергетических установок

Авторы

  • С. С. Зубко Государственный морской университет им. Ф.Ф. Ушакова
  • В.Г. Шеманин Новороссийский филиал Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова (НФ БГТУ им. В.Г. Шухова)
  • В. А. Туркин Государственный морской университет им. Ф.Ф. Ушакова
  • А. И. Краевой Государственный морской университет им. Ф.Ф. Ушакова
  • А. В. Круз Государственный морской университет им. Ф.Ф. Ушакова
  • Я. Г. Кислицын Государственный морской университет им. Ф.Ф. Ушакова

Ключевые слова:

судовой двухтактный дизель, отработавшие газы, оксиды азота, селективное каталитическое восстановление, расход мочевины

Аннотация

В связи с ужесточением законодательства Международной морской организацией в области снижения выбросов оксидов азота судовыми дизельными установками, необходимо развивать и модернизировать системы очистки отработавших газов. Для соответствия нормам выбросов IMO Tier III и снижения загрязнения окружающей среды многие океанские суда установили морскую систему SCR для снижения выбросов NOx. В качестве объекта исследования рассмотрена система селективного каталитического восстановления высокого давления (HP-SCR) главного судового малооборотного дизельного двигателя
MAN 6G60ME-C9.5. Система расположена перед турбиной, что вызывает увеличение противодавления отработавших газов двигателя, а, следовательно, повлияет на его производительность
и удельный расход топлива. Во время эксплуатации судна были произведены замеры выбросов NOx в атмосферу на различных режимах работы двигателя. Проанализирована взаимосвязь между расходом мочевины и выбросами в зависимости от концентрации активного вещества. Проведенное исследование показывает, что более концентрированная смесь мочевины обеспечивает лучшую нейтрализацию оксидов азота при меньшем расходе. Получено, что при основном режиме эксплуатации 51% экономия мочевины с процентным содержанием активного вещества 40% составляет 38 литров в час (912 литров в сутки)
по отношению к мочевине с процентным содержанием активного вещества 32%. Автономность плавания будет на 68 часов больше. 32% мочевина не обеспечивает выполнение требования МАРПОЛ Приложение VI по количеству выбросов NOx
в атмосферу. Необходимо снижение количества выбросов на 0,149 г/(кВт·час), чтобы обеспечить экологические нормы Tier III.

Библиографические ссылки

Иванченко А.А. Энергетическая эффективность судов и регламентация выбросов парниковых газов / А.А. Иванченко, А.П. Петров, Г.Е. Живлюк // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. 2015. № 3 (31).

C. 103-112.

Marpol ANNEX VI and NTC 2008 with guidelines for implementation 2017 Edition Supplement September 2020.

Modina M.A., Khekert Е.V., Voskanian А.А., Pismenskaia Yu.V., Epikhin A.I., Shkoda V.V. Bioindication and biomonitoring assessment of the state of atmospheric air and soil in the study area. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2021, 867, 012072.

Modina M.A., Kheckert E.V., Epikhin A.I., Voskanyan A.A., Shkoda V.V., Pismenskaya Yu.V. Ways to reduce harmful emissions from the operation of power plants in special environmental control areas. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, 867, 012104.

Zhang Y., XiaC., LiuD., ZhuY., Feng Y. Experimental investigation of the high-pressure SCR reactor impact on a marine two-stroke diesel engine. Fuel, 2023, 335, 127064.

Kati L, Pivi, et al. Particulate mass and nonvolatile particle number emissions from marine engines using low-sulfur fuels, natural gas, or scrubbers. Environ Sci Technol, 2019, 53(6), 3315-3322.

Marine Environmental protection committe (MEPC), 58th session 6-10 October 2008.

Corbett, J. J. and Koschbeck P. Updaite emissions from ocen shipping. Journal of Geophysical Research. 2003,108, 4650.

Zamboni G., Moggia S., Capobianco M. Hybrid EGR and turbocharging systems control for low NOx and fuel consumption in an automotive diesel engine. ApplEnerg, 2016, 165, 839-848.

Туркин В.А., Игнатенко Г.В., Беляев В.В., Зубко С.С., Краевой А.И. Адсорбционная очистка отработавших газов судового энергетического оборудования, Морские интеллектуальные технологии. 2024.№ 1 (63). Ч.1. С. 153-158.

Turkin V.A., Pismenskaya Y.V., Ignatenko G.V., Aleksandrova V.V. Carbon dioxide extraction from marine engine exhaust gases by the method of adsorption. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, 872, 012007.

Jung Y., Shin Y.J., Pyo Y.D., et al. NOx and N2O emissions over a Urea-SCR system containing both V2O5-WO3/TiO2 and Cu-zeolite catalysts in a diesel engine. Chemical Engineering Journal, 2017, 326, 853-682.

Latha H.S., Prakash K.V., Veerangouda M., et al. A review on SCR system for NOx reduction in diesel engine. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 2019, 8(4),1553-1559.

Zhang Y., Xia C., Liu D., Zhu Y., Feng Y. Experimental investigation of the high-pressure SCR reactor impact on amarine two-stroke diesel engine. Fuel, 2023, 335, 127064.

Tan L., Feng P., Yang S., Guo Y., Liu S., Li Z. CFD studies on effects of SCR mixers on the performance of urea conversion and mixing of the reducing agent. Chem Eng Process, 2018, 123, 82-88.

ABS Advisory on NOx Tier III Compliance. 2020, 14-15.

Bornhorst M., Deutschmann O. Advances and challenges of ammonia delivery by urea-water sprays in SCR systems. Progress in Energy and Combustion Science, 2021, 87, 100949.

Foteinos M.I., Konstantinidis S.K., Kyrtatos N.P. Simulation of the transient thermal response of a high pressure selective catalytic reduction aftertreatment system for a Tier III two-stroke marine diesel engine. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2019, 141(7), 071001.

Operation and maintenance Manual of SCR system. Marine Environmental Engigineering CO., Ltd., 2016.

Загрузки

Опубликован

2024-12-28

Как цитировать

Зубко, С. С., Шеманин, В., Туркин, В. А., Краевой, А. И., Круз, А. В., & Кислицын, Я. Г. (2024). Снижение выбросов оксидов азота от судовых энергетических установок. Молодёжный вестник Новороссийского филиала Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова, 4(4), 4–15. извлечено от https://rio-nb-bstu.science/ojs/index.php/vestnik-molod/article/view/323

Выпуск

Том 4 № 4 (2024)

Раздел

Энергетика, энергоресурсы

Лицензия

Copyright (c) 2024 Молодёжный вестник Новороссийского филиала Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

Copyright information 

Тексты данной электронной статьи защищены (cc) Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License.

Вы можете свободно:

Делиться (You are free: to Share) – копировать, распространять и передавать другим лицам данную электронную книгу при обязательном соблюдении следующих условий:

– Атрибуция (Attribution) – Вы должны атрибутировать произведения (указывать автора и источник) в порядке, предусмотренном автором или лицензиаром (но только так, чтобы никоим образом не подразумевалось, что они поддерживают вас или использование вами данного произведения). 

– Некоммерческое использование (Noncommercial use) – Вы не можете использовать эти произведения в коммерческих целях.

– Без производных произведений – Вы не можете изменять, преобразовывать или брать за основу эту электронную книгу или отдельные произведения. 

 

Licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License.

To view a copy of this license, visit https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
or send a letter to Creative Commons, 444 Castro Street, Suite 900, Mountain View, California, 94041, USA.

You are free:

to Share — to copy, distribute and transmit the work

Under the following conditions:

Attribution — You must attribute the work in the manner specified by the author or licensor (but not in any way that suggests that they endorse you or your use of the work).

Non-commercial — You may not use this work for commercial purposes.

No Derivative Works — You may not alter, transform, or build upon this work. 

Any of the above conditions can be waived if you get permission from the copyright holder.