Влияние выхлопных газов на окружающую среду.

Содержание в выхлопных газах NOx. Газ токсичен, потенциально опасен для растительности и здоровья, поэтому его содержанию в выхлопе придается особое значение. Эмиссия NOx прямым образом связана с высокими температурами в камере сгорания, источником является участвующий в сгорании воздух. Снижение содержания окислов азота достигается уменьшением температур рабочего цикла и сокращение избытка воздуха.

Скорость образования NOx в функции температуры носит экспоненциальный характер, а поэтому даже небольшое снижение температур может дать значительный эффект. Внедрение аккумуляторной системы топливоподачи в двигателях RT-flex дало довольно умеренное снижение эмиссии NOx.

Но возможность при наличии аккумуляторной системы топливоподачи осуществлять селективный подбор закона подачи топлива, при котором удается снизить температуру в камере сгорания, позволяет в ущерб экономичности уменьшить выброс NOx на 20%. К этому решению судовладельцы могут прибегать в тех районах, где существуют особенно жесткие требования к содержанию NOx.

 

Непосредственный впрыск воды в камеру сгорания позволяет сократить NOx до 50% от нормы, диктуемой IMO. Столь существенное снижение объясняется тем, что уменьшается температура цикла, а это тормозит образование NOx. Наибольший эффект может быть достигнут когда вода впрыскивается в должный момент и в необходимом количестве. При использовании аккумуляторной системы отдельно для воды эти задачи решаются довольно легко.

Интересные результаты можно получить путем рециркуляции охлажденных выхлопных газов. Присадка газов к поступающему в цилиндр воздуху замещает часть кислорода и, тем самым, создает условия, неблагоприятные для окисления азота. Если уменьшить высоту продувочных окон, то это увеличит степень расширения газов в цилиндре и, в известной мере, скомпенсирует падение экономичности.

По предположениям специалистов фирмы этот путь позволит снизить NOx до 70%.      Интересный путь по снижению температуры в камере сгорания и соответственно содержания NOx открывается с использованием принципа Миллера.

Суть его состоит в том, что надувочный воздух сжимается в турбо­компрессоре до давлений, значительно превышающих необходимую для реализации рабочего процесса величину. Это необходимо, чтобы компенсировать потерю заряда за счет более раннего закрытия впускного клапана. Последующее расширение воздуха в камере сгорания, сжатого до высоких давлений, приводит к его существенному охлаждению и снижению температуры цикла.
 

Содержание NOx в выхлопных газах малооборотных дизелей согласно международным требованиям MARPOL 73/78 не должно превышать 17г\кВтч.

Содержание в выхлопных газах С02, являющегося продуктом сгорания топлива. Поэтому может быть понижено только путем уменьшения расхода топлива. Поэтому реально достижимое снижение расхода на 1-2 г\кВтч вряд ли даст ощутимый эффект.
 

Содержание в выхлопных газах SOx (S02h S03) прямо пропорционально количеству сжигаемого топлива и содержанию в нем серы. В ряде регионов, в том числе на Балтике, внедрены правила, согласно которым допускается на судах использовать топлива с содержанием серы не более 1,5%. Ожидать общего снижения содержания серы в топливах в обозримом будущем не приходится.

Достаточно сказать, что уменьшение S на 1,5% удорожает топливо на 45$/тонну. В открытом море вдали от берегов содержание серы в топливах не ограничивается, так как перенос окислов серы в атмосфере не превышает 10-ЮОкм. и морская вода благодаря своей щелочности поглощает и нейтрализует SOx.
Дымный выхлоп, наличие в продуктах сгорания НС и несгоревших частиц сажи является следствием неполного сгорания углеводородов. Повышение давлений впрыскивания топлива и удержание высоких давлений в широком диапазоне нагрузок, последовательное отключение из работы отдельных форсунок (из 3-х остаются 2 или 1), оптимизация фаз выхлопного клапана, позволяющая увеличить давление сжатия и энергию газов, отбираемых из цилиндра на ГТН, существенно улучшили сгорание топлива. Это, в свою очередь, дало возможность избежать дымления, особенно, на переходных режимах и режимах малых нагрузок. Положительную роль сыграла также замена распылителей на модернизированные, в которых был уменьшен объем внутренней, расположенной под иглой камеры.