ООО"ФилАвто"   г.Энгельс

8(8453)771368,   8(8453)711439   filavto@yandex.ru

 

 

Основные направления решения экологических проблем.

Основная группа экологически опасных веществ образуется в про­цессе преобразования потенциальной энергии топлива в энергетической установке. Эти газообразные (окислы азота, окись и двуокись углерода, сернистый и серный ангидриды) и твердые (агломераты неполного его рания топлив, нагары и др.) химические вещества выбрасываются из ци линдров в составе выпускных газов.
При введении международных норм на выброс экологически вред ных веществ возникнет необходимость выбрать достаточно эффектив­ный метод их снижения. Борьбу с выбросом можно вести первичными методами, воздействуя на рабочие процессы дизелей таким образом, чтобы уменьшить количество образующихся в цилиндрах веществ, влия­ющих на экологию.
Первичные методы можно разделить на две группы:
требующие изменения конструкции дизеля или отдельных его эле­ментов, реализуемые при разработке новых дизелей (совершенствова­ние системы впрыска и смесеобразования дизеля, системы турбонадду­ва; выбор оптимальных газораспределений, степени сжатия, частоты вращения коленчатого вала; организация вихревого движения заряда в камере сгорания и др.);
не требующие существенного изменения конструкции, реализация которых возможна при незначительной модернизации дизеля (перевод дизеля на работу на ВТЭ, изменение фаз топливоподачи, рециркуляция части отработанных газов и др.).
К первичным методам снижения эмиссии можно отнести также вы­бор оптимального режима работы дизеля. Например, если главный ди­зель нагружен винтом регулируемого шага, то для снижения эмиссии NOx малый и средний ход целесообразно осуществлять в режиме постоянной частоты вращения (л = const), т.е. изменять скорость судна только путем изменения шага винта. Это позволит снизить выброс NOx на 10-20% по сравнению с режимами комбинаторной кривой.
В целом, благодаря применению первичных методов, реально до­стичь снижения эмиссии NOx на 30-50%. В том случае, если междуна­родным законодательством будут введены более жесткие требования по ограничению выбросов, первичных методов будет недостаточно и будет необходимо использовать вторичные методы или их комбинацию с пер­вичными
Вторичные методы направлены на удаление вредных выбросов из выпускных газов и осуществляются вне цилиндра двигателя.
Все технические мероприятия, относящиеся к первичным методам, можно подразделить на следующие основные группы:


  1. изменение угла опережения впрыскивания топлива. Его уменьшение приводит к снижению NOx, но влечет за собой увеличение удельного расхода топлива. Так, 10-процентное снижение уровня NOx вызовет дополнительно 2-процентное увеличение расхода топлива;
  2. управление подачей топлива. Для управления началом подачи топ­лива с целью снижения NOx и концом топливоподачи с цепью сни­жения выбросов сажи;
  3. изменение степени сжатия, повышение с 13 до 16;
  4. повышение давления впрыскивания топлива. Увеличение числа сопловых отверстий распылителя форсунки с одновременным уменьшением их диаметра приводит к более однородному распы- ливанию топлива и улучшению смесеобразования, в результате че­го содержание NOx падает;
  5. изменение параметров наддувочного воздуха и коэффициента из­бытка воздуха. Уменьшение температуры наддувочного воздуха с одновременным увеличением давления наддувочного воздуха и коэффициента избытка воздуха приводит к снижению выбросов NOx;
  6. применение электронного управления процессом впрыска топлива;
  7. понижение максимального давления сгорания путем более позд­него впрыска;
  8. оптимизация формы камеры сгорания и формы топливных струй (применение специальных форсунок) с целью получения макси­мальной однородности смеси;
  9. увеличение числа форсунок, устанавливаемых на один цилиндр (установка трех форсунок);
  10. применение рециркуляции части выхлопных газов, снижение ко­личества продувочного воздуха;
  11. использование водоэмульсионного топлива (с соответствующей модификацией системы топливоподготовки и системы топливопо­дачи);
  12. переоборудование двигателя для работы на двойном роде топли­ва, жидком и газообразном;
  13. применение многофункциональных присадок к топливу, обеспечи­вающих снижение образования вредных для окружающей среды веществ;
  14. повышение эксплуатационных и экологических свойств самих го­рюче-смазочных материалов.

Топлива с улучшенными свойствами по сравнению с аналогичными топливами, вырабатываемыми в настоящее время, должны быть: узко­фракционного состава, с меньшими испаряемостью и склонностью к осадкообразованию, меньшим содержанием серы, с контролируемым содержанием тяжелых металлов и температурой застывания ниже 0°С.
Следует отметить, что многие из перечисленных методов снижения эмиссии NOx приводят к некоторому ухудшению экономических характе­ристик двигателя, так как происходит снижение термического КПД цикла.
Применяемые первичные методы позволяют в значительной мере снизить содержание в выпускных газах экологически опасных веществ. Тем не менее, какое-то их количество образуется и выбрасывается вмес­те с газами в окружающую среду. Это прежде всего окислы азота NOx, сернистый и серный ангидриды S02 и S03 и твердые агломераты непол­ного сгорания топлива и масла в виде сажи. В процессе эксплуатации в зависимости от состояния дизеля (нагарообразования в цилиндрах и вы­пускных трактах, работоспособности топливоподающей аппаратуры и др.), содержание экологически опасных веществ в выпускных газах может превышать предельно допустимые значения. Поэтому как бы завершаю­щим мероприятием в полном решении проблемы защиты окружающей среды от вредных выбросов с выпускными газами является очистка по­следних в специальных устройствах, относящихся к вторичным методам.
В основу очистки выпускных газов от экологически опасных веществ положены: создание условий для образования в парах воды азотной кис­лоты (по реакции Н20 -* NCX -* HN03); нейтрализация азотной кислоты в фильтрующих элементах [по реакции HN03 + (щелочь) -» (Ca)NaN04 + Н20]; механическая очистка от твердой фазы (сажи).
Нейтрализация газов путем удаления токсичных составляющих с по­мощью химических реакций в нейтрализаторе является эффективным способом решения проблемы комплексной очистки отработанных газов, нашедшим широкое применение на автотранспорте. Однако, с помощью нейтрализаторов, применяемых для автомобильных дизелей, нельзя ре­шить проблему комплексной очистки ОГ судовых дизелей, так как нахо­дящаяся в дизельном топливе даже в малых количествах сера существен­но ухудшает надежность и срок службы нейтрализатора. Поэтому в судо­вых энергоустановках в настоящее время применяются конструкции ней­трализаторов, где в качестве средства для снижения NOx используется аммиак или мочевина.
Однако эти системы сложны, дорогостоящи (до 15% стоимости сило­вой установки) и крупногабаритны, что затрудняет их размещение в ма­шинных отделениях речных судов. Основным конструкционным матери­алом нейтрализатора и Фильтры-катализатора, предлагаемого для судов речного флота, является блочная сотовая высокопористая и термостойкая керамика. Ее важнейшим достоинством считается не только способность улавливания твердых аэрозольных частиц сажи и тяжелых углеводоро­дов (НС) на фильтре при всех режимах работы двигателя, но и способ­ность регенерации и самооочистки в температурном окне работы катали­затора (250-450°С) без существенного ухудшения газодинамического сопротивления. Стендовые испытания макета нейтрализатора показали, что он позволяет снизить концентрацию NOx на 20~30%, а СО и легких уг­леводородов на 40~60%.
В настоящее время готовятся дополнительные испытания в судовых условиях нейтрализаторов конструкции ЦНИДИ и «Эко-нейтраль». Отно­сительная стоимость этих устройств применительно к наиболее распрост­раненным на речном флоте двигателям 6415/18 и 6418/22 составляет со­ответственно 13 и 7%. Кроме того, указанным нейтрализаторам свойст­венны простота конструкции и малые габариты, позволяющие свободно размещать их на речных судах всех типов. Московской государственной академией водного транспорта разрабатываются рекомендации по сред­ствам снижения вредных выбросов с учетом типа судна и основных пара­метров ДВС, установленных на них.
Решение этой проблемы может осуществляться в нескольких направ­лениях. Такими направлениями могут быть: доводка регулировочных па­раметров, режимы работы дизеля, а во время разработки дизеля и кон­структивные параметры камеры сгорания, диаметр и ход поршня, коли­чество форсунок на цилиндр и др.
Однако следует иметь в виду, что все технологии уменьшения NOx связаны с удорожанием стоимости дизелей в изготовлении, некоторым ростом расходов на обслуживание при эксплуатации и повышением рас­хода топлива.

 


 

 
 
         
 

 

 

Наши контакты

адрес:

Саратовская обл., г.Энгельс, Промзона

телефоны:

8(8453)77-13-68

89020483620

e-mail:

filavto@yandex.ru

 
Яндекс.Метрика