Основные пути снижения вредных выбросов ОГ судовых дизелей на этапе конструирования

Макрочастицы (дымность) ОГ дизелей и нормирование

Макрочастицы. В соответствии со стандартом ISO 8178 под макрочастицами понимается любой материал, собранный на специальном фильтре при температуре менее 52°С (Hot Filter Method).

Имеется прямая взаимосвязь между содержанием частиц в воздухе и количеством больных людей. В Англии рекомендовано, чтобы концентрация частиц PM₁₀ (диаметр 10-30 мкм) была лимитирована величиной 50 мг/м³. В некоторых случаях пиковая концентрация частиц может достигать 200 мг/м³. Макрочастицы образованы органическими и неорганическими материалами (SO₂), сажей (Soot), минералами и тяжелыми металлами.

Дымностьопределяется, как видимые фракции потока выпускных газов. Черный дым, в основном, состоит из частиц углерода (сажи), голубой - результат неполного сгорания топлива и масла, белый - ассоциируется с водой, имеющейся в топливе. В Англии правилами 1958 г. установлены лимиты выделения черного дыма, например, не более 3 мин в любой период работы, продолжительностью 30 мин.

Очевидно, что при отсутствии серы в топливе основная доля твердых выбросов (до 80%) будет определяться углеводородными фракциями несгоревшего топлива и сажистыми частицами.

Нормирование дымности для стендовых испытаний. В соответствии с государственным стандартом основным нормируемым показателем дымности является натуральный показатель ослабления светового потока К, м^-1. Величину К для любого потока газа можно получить, замерив длину столба L потока газов, проходя который световой поток ослабляется в е раз.

Вспомогательным показателем служит натуральный показатель ослабления светового потока N, который характеризует ослабление светового потока при прохождении отработавшими газами трубы дымомера. Нормы дымности определяют в зависимости от расхода ОГ, приведенного к нормальным условиям (температура 273 К и давление 101.3 кПа). В настоящее время дымность для дизелей в РФ нормируются в соответствии с ГОСТ Р51-250.

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

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;