Нормы на вредные выбросы двигателей внутреннего сгорания

Страна, Стандарт, Год введения	Тип дизеля	Норми-руемый параметр	Значе-ние нормы (г/кВтч)	Классификаци-онный признак, испытательная процедура
Россия, ГОСТ 24585-81, 1983	Судовой Тепловозный Промышленный	eNOx eCO	14-29 10	eNOx = f(be), Эксплуатационная характеристика
Россия, ГОСТ Р (проект) 1997	Судовой Тепловозный Промышленный	eNOx eCO eCH	18 6 2.0	4-х ступенчатый цикл (ISO 8178)
Страны ЕС (Европа), UYC codex, 1991	Судовой Тепловозный Промышленный	eNOx eCO eCH	20 8 2.4	4-х ступенчатый цикл (ISO 8178)
Страны ЕС (Европа), ECE-49, 1988	Дизельные двигатели тяжелого транспорта	eNOx eCO eCH	14.4 11.2 2.4	13-х ступенчатый цикл
Страны ЕС (Европа), EURO-1, 1994	Дизельные двигатели тяжелого транспорта	eNOx eCO eCH eС (Soot)	8.0 4.5 1.1 0.36	13-х ступенчатый цикл
Страны ЕС (Европа), EURO-2, 1996	Дизельные двигатели тяжелого транспорта	eNOx eCO eCH eС (Soot)	7.0 4.0 1.1 0.15	13-х ступенчатый цикл
Всемирный стандарт IMO code-NOx MEPC 39/1, 1997	Судовой	eNOx	9.8-17	eNOx = f(n), 4-х ступенчатые циклы Е1 и Е2 (ISO 8178)

Примечание: таблица приведена в соответствии с данными центрального научно-исследовательского дизельного института (ЦНИДИ).

Нормирование дымности. 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.

Нормирование дымности в РФ

(ГОСТ 24028-80)

Вспомогательным показателем служит натуральный показатель ослабления светового потока N, который характеризует (рис.30) ослабление светового потока при прохождении отработавшими газами трубы дымомера. Коэффициент ослабления светового потока N измеряется в %, и его взаимосвязь с показателем K такова: . Предельно допустимое значениеN_доп устанавливается в зависимости от условного расхода газов Vн, дм³/сек: , где Vst - рабочий объем дизеля, равный сумме рабочих объемов всех цилиндров, дм³, n_т - коэффициент тактности, об/цикл

В настоящее время на территории РФ, при экономической оценке

ущерба от вредных выбросов, используются суммы штрафов и

выплат, производимых организациями за выброс вредных

веществ от передвижных источников, приведенные в Базовых

Нормативах Платы за выбросы, сбросы загрязняющих

веществ в окружающую природную среду и размещение отходов от 27

ноября 1992г, их стоимость проиндексирована (индексация

проводится ежегодно).

Наиболее приемлемые способы снижения токсичных составляющих ОГ судового дизельного двигателя 6Ч 15/18 (3Д6)

Рециркуляция отработавших газов

Применение 10% рециркуляции выпускного газа может снизить

NО_х приблизительно на 30% без существенного изменения расхода

топлива,

хотя дымность несколько возрастает.

Основным компонентом выпускных газов является азот, но кроме него

здесь содержатся пары воды и двуокиси углерода. И вода и СО₂ имеют более

высокие удельные значения теплоемкости и таким образом

уменьшают температуру

пламени внутри камеры сгорания и снижают NO_х. Кроме того, уменьшение

концентрации кислорода в камере снижает концентрацию NO_х.

Однако, существуют потенциальные проблемы:

- износ абразивными частицами выпускных газов и закоксовывание

частицами камеры сгорания, турбо - нагнетателя и промежуточного охладителя.

Это приводит к необходимости фильтрации ОГ;

- рост температуры нагнетаемого воздуха, при этом растут NO_х, поэтому

выпускные газы необходимо охлаждать;

- повышенная дымность, из-за недостатка кислорода для полного сгорания

топлива;

- коррозия из-за высокого содержания серы в выпускных газах.

10

4

7

9

3

2

1

забортная вода

а

ОГ

CH₄

ОГ

ОГ

ОГ

Р

1

5

6

8

ис. Схема системы рециркуляции охлаждаемых ОГ

1- двигатель 3Д6; 2- впускной коллектор; 3. Выпускной коллектор; 4- теплообменник; 5- термометр; 6- дроссельный вентиль; 7- магистральная труба системы перепуска ОГ; 8- трехходовой кран отбора проб газа; 9- регулировочная заслонка; 10-газовоздушный смеситель.

Нейтрализация ОГ судовых дизелей

Нейтрализация газов путем удаления токсичных составляющих NO_x, CO₂ и углеводородов с помощью химических реакций в нейтрализаторе является эффективным способом решения проблемы комплексной очистки отработавших газов.

Известны различные типы нейтрализаторов, использующих в качестве реагентов аммиак и мочевину, а также драгоценные металлы - серебро и платину.

Применяемые в настоящее время для автомобильных дизелей нейтрализаторы эффективно снижают только окись углерода и углеводороды. Нейтрализаторы, основанные на использовании дорогостоящих металлов, не решают проблемы комплексной очистки ОГ для судовых дизелей.

Находящаяся в дизельном топливе в малых количествах сера существенно ухудшает надежность и срок службы нейтрализатора в случае использования дорогостоящих покрытий, снижающих оксиды азота. Поэтому в судовых энергоустановках в настоящее время применяются конструкции нейтрализаторов, где в качестве средства для снижения NO_x используется аммиак или мочевина. Т.к. аммиак при разложении образует вредные вещества, то в настоящее время в основном используется мочевина.

Ниже приводятся различные схемы нейтрализаторов.

Схема, характеризующая принцип селективного каталитического снижения NO_x с помощью мочевины.

Нейтрализатор конструкции химического факультета МГУ

Разработанная конструкция нейтрализатора и фильтра - катализатора научно - производственной фирмы «Нейтраль», совместно с сотрудниками химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова интересна тем, что имеет небольшой объем и сравнительно низкую стоимость. Производство подобных нейтрализаторов - фильтров (Н.Ф.) для промышленных и судовых дизелей налажено в настоящее время в Японии (компания «NGK») и в США («Engelhard Corporation»).

Основой для конструирования новой системы является блочная сотовая высокопористая и термостойкая керамика, технология которой освоена на заводе А.О. «Электроизолятор» (Гжель).

Главное преимущество Н.Ф. связано не только с улавливанием твердых аэрозольных частиц сажи и тяжелых углеводородов НС на фильтре при всех режимах работы двигателя, но и со способностью регенерироваться и очищаться в температурном окне работы катализаторов (250-450 С) без существенного ухудшения газодинамического сопротивления ( до 3-5 кПа ). Результаты испытаний макета Н.Ф. приведены в табл.21. На номинальной частоте вращения (n=750 мин^-1) впрыскивалась 35% мочевина. Для снижения продуктов неполного сгорания использовался электронагреватель (дожигатель) ОГ.

Результаты испытаний дизеля 6ЧНСП 16/22.5 с макетными

образцами нагревателя (дожигателя) и нейтрализатора

Точки характе ристики	NOx процент конвер- сии	СО процент конверсии		НС процент конвер- сии	Сажа процент конвер- сии	Температура газа Тг С ( без подогрева )				1	Gair	Bт be
частота ( мин^-1) мощность ( кВт )		без подо-грева	с подо- гре-вом		с подог- ревом	перед турбин.	перед дожиг	после дожиг	перед нейтр		м^3/ч	кг/час г/кВтч
750/131	90	20	-	16.7		470	260	255	139	2.18	684	28.2 220
750/95	92	33	-	30	 15	365	240	225	125	2.89	612	21 222
750/60	14.3	50	-	30		300	188	175	45	3.43	528	13.8 230
650/95	16.7	17.6	32	20	 25	345	170	139	50	2.69	552	18.6 224
650/83	30.8	-	-	33		265	110	95	30	3.45	456	12 230
550/67	32	47	52	25	-	350	140	110	27	2.51	432	15.6 232

Испытания макета нейтрализатора в МГАВТ показали, что он позволяет существенно снизить концентрацию NO_х, а также CO и углеводороды, и его возможности приближаются к городским европейским требованиям (EURO-3). Однако эффективность этого Н.Ф. зависит от температуры на входе, которая должна составлять 250 - 350С.

В дипломном проекте для снижения токсичных компанентов в ОГ судового дизеля 3Д6 утановим комплексную систему снижения токсичности, состоящую из нейтрализа ОГ, для снижения продуктов неполногосгорания СО и НС, и систему частичной рециркуляции ОГ на впуск двигателя, для снижения NOx, с промежуточным охлаждением РОГ.