Экологическая безопасность судовых дизельных энергетических установок, страница 7

В современных судовых очистных установках, обеспечивающих остаточную концентрацию ГСМ в воде менее 10 г/м³, предусматривается многоступенчатая очистка льяльной воды. Первая ступень – предварительная очистка в отстойном сепараторе, вторая ступень – основная очистка в коалесцирующем устройстве, третья ступень – доочистка в адсорбционном фильтре. Независимо от состава оборудования все очистные установки оборудуются приборами контроля концентрации  нефтепродуктов в воде и системой управления запорными клапанами, препятствующими сбросу воды за борт в случае повышенного содержания в ней ГСМ.

10.4. Способы снижения токсичности и дымности                                                                         отработавших газов судовых ДВС

Снижение токсичности и дымности ОГ ДВС представляет собой сложную научно-техническую задачу. Необходимость ее решения диктуется нормативно-законодательными требованиями, которые становятся все более жесткими. Зачастую их выполнение вынуждает снижать экономические и энергетические показатели дизеля. Однако главные трудности обеспечения экологической безопасности ДВС связаны с селективностью компонентов ОГ. Другими словами, способы снижения токсичности дифференцированы по отношению к вредным компонентам ОГ. Например, мероприятия, направленные на снижение , не оказывают положительного влияния на  и , а по отношению к выбросам сажи дают обратный эффект. Поэтому выбор того или иного способа улучшения экологичности ДВС всегда сопровождается поиском компромисса между токсичностью, дымностью, топливной экономичностью и затратами на реализацию способа.

Снижение токсичности и дымности ОГ возможно за счет:

- воздействие на внутрицилиндровые процессы образования вредных компонентов;

- очистка ОГ от вредных компонентов вне двигателя с помощью специальных устройств;

- улучшения качества топлива и использование альтернативных топлив;

- уменьшения расхода топлива.

Способы снижения вредных компонентов непосредственно в процессе их образования в цилиндре двигателя принято считать первичными. Среди множества первичных способов отметим рециркуляцию ОГ и подачу воды. Выбор именно этих способов объясняется просто: они позволяют весьма доступно и эффективно воздействовать на образование оксидов азота в широком диапазоне. Механизм воздействия вытекает из термического характера реакции окисления азота или, проще говоря, оксиды получаются только при высокой температуре. Следовательно, снижая скорость тепловыделения, т.е. добиваясь, чтобы процесс сгорания топлива протекал при более низкой температуре, можно ограничить количество  в ОГ.

Рециркуляция осуществляется посредством перепуска ОГ из коллектора в ресивер, рис. 10.9. Степенью рециркуляции называют отношение

,

где ,  – масса перепускаемого газа и воздуха в цилиндре двигателя.

Рис. 10.9. Принципиальная схема рециркуляции ОГ:                                                                         1 – дизель; 2 – охладитель; 3 – компрессор; 4 – клапан; 5 – блок                                                                                управления; 6 – фильтр; 7 – турбина

Рециркуляция газов замедляет процесс сгорания топлива и, в конечном счете, приводит к резкому уменьшению выбросов , рис.10.10. Вместе с уменьшением оксидов азота растет выход продуктов неполного сгорания (в частности, сажи) и ухудшается топливная экономичность дизеля. Особенно ощутимы эти сопутствующие рециркуляции негативные явления на полных нагрузках. По этой причине перепуск газов экономически оправдан лишь на долевых режимах ДВС и при степени рециркуляции на уровне 12÷20%. Обычно величину  оптимизируют путем управления перепускным клапаном в зависимости от нагрузки, частоты вращения, топливной экономичности, концентрации  и . Рециркуляция газов получила наибольшее распространение в автомобилях, в судовых ДВС она встречается пока редко по причине большого количества твердых частиц, содержащихся в ОГ. Эти частицы, поступая в цилиндр вместе с рециркулирующим газом, увеличивают его износ.