автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Повышение эффективности установки очистки отработавших газов судовых дизелей и котлов от оксидов серы

Модина Марина Александровна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ И КОТЛОВ ОТ ОКСИДОВ СЕРЫ

Специальность: 05.08.05 - Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 9 ДНИ 2010

Новороссийск - 2010

004615889

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Туркин Владимир Антонович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Самойленко А.Ю, кандидат технических наук, доцент Чура Н.Н.

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Астраханский государственный

технический университет»

Защита диссертации состоится « 23 » декабря 2010 г. в 10.00 часов на заседании Диссертационного совета Д 223.007.01 при ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова» по адресу: 353918, г. Новороссийск, ул. Ленина, 93.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова».

Автореферат разослан « 20 » ноября 2010 года.

Отзывы на автореферат присылать в двух экземплярах, заверенных печатью организации, и адресовать учёному секретарю диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Актуальность диссертационного исследования определяется ужесточением с 1 июля 2010 года требований к концентрации оксидов серы в продуктах сгорания судового топлива, введением новой редакции Приложения VI Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (MARPOL 73/78), требующей принятия мер для приведения токсичных выбросов с судов в соответствие с введенными нормами за счет внедрения новых технических решений в судовые системы очистки.

Интенсивное развитие судоходства на водных путях привело к строительству качественно нового флота: с мощными энергетическими установками, высокими грузоподъемностью и скоростью. Массовая эксплуатация такого флота сопровождается ростом его воздействия на окружающую среду. Процесс топли-воиспользования сопровождается не только потерями массы и энергии, но и значительным загрязнением окружающей среды.

Международной конвенцией «МАРПОЛ» (International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, MARPOL), а именно Приложением VI данной конвенции «Правила предотвращения загрязнения атмосферы», принятым в 1998 году и вступившим в силу в мае 2005 года, для дизельных судов нормируются выбросы оксидов азота, летучих оксидов серы и выбросы озон разрушающих веществ. С 1 июля 2010 года вступила в силу новая редакция Приложения VI Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (MARPOL), предусматривающая более жесткие требования к судам по выбросам оксидов азота, серы, летучих органических соединений. Нововведения коснулись практически всех групп вредных выбросов, включая и оксиды серы.

Растущие масштабы распространения загрязняющих веществ над океаном в результате сжигания топлива, особенно эмиссия в атмосферу оксидов серы, вызывают все большие опасения, и данная проблема усугубляется по мере роста мирового флота и увеличения глобальных масштабов потребления бункерного топлива.

Проблемам снижения токсичных выбросов от судовых энергетических установок (СЭУ) посвящены работы ученых: О.А. Гладкова, С.А. Богатых, В.А. Звонова, С.П. Зубрилова, В.А.Маркова, JI.A. Новикова, В.И. Смайлиса, В.Н. Стаценко, А.Ф. Дорохова, В.И. Толщина, Д.В. Щавелева, R.L. Gall, E.J. Piasecki, A. Fournier, M. Altmann, M. Weinberger, W. Weindorf, C.B. Кирпи-ченко, Д.Е. Авдевина, В.С.Кузина, Т.В.Чуба.

Остро стоящая проблема снижения выбросов оксидов серы решается многими способами, в частности: предварительной очисткой топлива от соединений серы, топливоподготовкой, заменой вида топлива при входе в прибрежную зону, очисткой выхлопных газов перед выбросом в атмосферу, методом скрубби-рования с использованием морской воды, применением мокрых процессов, использованием сухих методов очистки и другими.

Несмотря на большой объем выполненных исследований и проведенных экспериментов, работы большинства ученых направлены на снижение выбросов оксидов азота и в них отсутствует информация о применении на судах установок поглощения газовых выбросов (УПГВ). Новые инструкции Приложения VI

з

Конвенции МАРПОЛ установили глобальное ограничение на содержание соединений серы в продуктах сгорания, поэтому проблема разработки системы очистки от оксидов серы отработавших газов судовых дизелей и котлов является актуальной.

Объектом исследования являются судовые дизели и котлы.

Предметом исследований являются методы снижения концентрации оксидов серы в продуктах сгорания.

Цели и задачи исследования. Целью диссертации является повышение эффективности установки очистки отработавших газов судовых дизелей и котлов от оксидов серы.

Для достижения поставленной цели в работе потребовалось решение следующих задач:

1. Провести анализ существующих методов и технологий нейтрализации оксидов серы, применение которых возможно на судах, и осуществить выбор наиболее приемлемой технологии.

2. Выполнить экспериментальные исследования оценки эффективности очистки выбросов от оксидов серы с использованием предлагаемой технологии.

3. Разработать математическую модель, позволяющую оценивать влияние расхода газа и исходной, концентрации на конечную концентрацию диоксида серы, получаемую в результате использования установки поглощения газовых выбросов.

4. Разработать методику расчета технологических параметров, позволяющую анализировать эффективность установки поглощения газовых выбросов.

Методы исследования. Основные теоретические и экспериментальные разработки, представленные в диссертации, основаны на применении методов теории моделирования, проведения эксперимента и химических анализов, методов планирования и обработки эксперимента, статистической обработке результатов эксперимента, технических испытаний и измерений.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

1. Математическая модель оценки влияния расхода газа и исходной концентрации на конечную концентрацию диоксида серы в результате использования установки поглощения газовых выбросов.

2. Экспериментальные зависимости влияния величины расхода газа и концентрации оксидов серы на диэлектрическую проницаемость, проводимость, влагосодержание газового потока.

3. Методика расчета технологических параметров установки поглощения газовых выбросов, используемая для очистки продуктов сгорания судового топлива от оксидов серы.

Новизна первого научного результата заключается в разработке новой математической модели, позволяющей оценить влияние расхода газа и исходной концентрации на конечную концентрацию диоксида серы в результате использования установки поглощения газовых выбросов.

Новизна второго научного результата заключается в определении экспериментальных зависимостей диэлектрической проницаемости, проводимости,

влагосодержания от характеристик газового потока, позволяющих дать оценку эффективности установки поглощения газовых выбросов.

Новизна третьего научного результата состоит в разработке новой методики, позволяющей рассчитать оптимальные значения технологических параметров установки поглощения газовых выбросов.

Достоверность научных результатов обеспечивается использованием комплекса методов исследования (экспертных оценок, системного анализа, математического моделирования, проведением натурных испытаний, обработки данных и оценки погрешностей), адекватным его задачам и логике, апробацией полученной информации и репрезентативностью опытных данных.

Практическая ценность диссертации заключается в получении опытных результатов, способствующих решению важной задачи, направленной на снижение загрязнения воздушного бассейна выбросами оксидов серы от судовых дизелей и котлов, которые могут быть использованы судовладельцами, эксплуатирующими суда морского, речного, рыбопромыслового флотов, проектными научными организациями, работающими над созданием энергетических установок новых судов.

Реализация результатов. Результаты диссертации внедрены в учебный процесс для подготовки инженеров по специальности 180403 «Эксплуатация судовых энергетических установок» и инженеров-экологов по специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды» в ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф.Ушакова».

Результаты, заключающиеся в систематизации экологических показателей дизелей и котлов, общие технические требования к технологиям для нейтрализации вредных выбросов оксидов серы с отработавшими газами судовых дизелей и котлов внедрены ОАО «Новошип», что подтверждается соответствующим актом внедрения. Обоснованность научных результатов, выводов, предложений и рекомендаций подтверждается их эффективным использованием ООО «Центр безопасности транспортаых систем», способствующим решению важной задачи, направленной на снижение загрязнения воздушного бассейна выбросами оксидов серы от судовых дизелей и котлов при эксплуатации морских судов и судов река-море.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные материалы диссертации поэтапно докладывались, обсуждались и получили одобрение на двух международных, трех всероссийских, четырёх региональных научно-технических конференциях, трёх Всероссийских научных конференциях молодых ученых и студентов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано: статей - 12, тезисов докладов на конференциях - 4. Всего 16 работ. Из них 2 статьи по перечню ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объём работы. Диссертация, объёмом 177 страниц, состоит из списка сокращений, введения, 4 глав, заключения и списка литературы из 168 наименований, 51 рисунка, 12 таблиц, списка опубликованных работ автора по разделам диссертации, приложения, актов внедрения результатов в эксплуатационную практику судоходных компаний и учебный процесс.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко обоснована актуальность темы диссертационной работы, указаны основные аспекты проблемы, сформулированы цель и основные направления исследования, показана научная новизна и практическая ценность.

В первой главе рассматривается роль судоходства в загрязнении воздушного бассейна, анализируются современные требования к экологическим показателям, проводится аналитический обзор токсичных загрязнений отработавших газов судовых энергетических установок и существующих способов снижения выбросов оксидов серы судовых дизелей и котлов.

Показано, что морские суда являются достаточно серьёзным долевым участником в выбросах вредных компонентов среди транспортного комплекса. Все токсичные компоненты по природе и возникновению можно разделить на две основные группы. К первой группе относятся продукты неполного сгорания топлива (монооксид углерода, углеводороды, альдегиды, сажа). Токсичные компоненты второй группы образуются в результате полного окисления химических элементов, входящих в состав топлива и воздуха - оксиды азота и серы.

На судах должно использоваться жидкое топливо с содержанием серы, отвечающим требованиям, указанным в VI Приложении Международной конвенции МАРПОЛ, либо применяться система очистки отработавших газов для уменьшения общего выброса оксидов серы до регламентируемой величины.

Содержание серы в используемом на судах жидком топливе, ограниченное требованиями, и соответствующие значения величин оксидов серы в выбросах отработавших газов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Предельное количество серы в топливе записанное в инструкциях 14.1 и 14.4 и соответствующие показатели выделений

Дата введения Содержание серы в жидком топливе, (% m/m)1 Отношения выброса S02 (млн-1)/(С02) (% v/v)2

В настоящее время и до 1 января 2012 года 4,50 195,0

С 1 января 2012 года и после этой даты 3,50 151,7

С 1 января 2020 года и после этой даты 0,50 21,7

В районах контроля выбросов

До 1 июля 2010 года 1,50 65,0

С 1 июля 2010 года и после этой даты 1,00 43,3

С 1 января 2015 года и после этой даты 0,10 4,3

1 % содержания серы в топливе по массе - (г^г,,,™) 2 Отношение по объёму

Сделан обзор способов снижения вредных выбросов отработавших газов дизелей и котлов. Эти вопросы освещены в работах О.А. Гладкова, С.А. Богатых, В.А. Звонова, С.П. Зубрилова, В.А.Маркова, JI.A. Новикова, В.И. Смайли-са, В.Н. Стаценко, А.Ф. Дорохова, В.И. Толщина, Д.В. Щавелева, R.L. Gall, E.J. Piasecki, A. Fournier, М. Altmann, М. Weinberger, W. Weindorf, C.B. Кирпи-ченко, Д.Е. Авдевина, В.С.Кузина, Т.В.Чуба, и многих других.

Показано, что одним из главных токсичных компонентов отработавших газов являются оксиды серы. В ходе исследований было установлено, что горючее вещество топлива состоит в основном из трех химических элементов: углерода, водорода и серы. При горении происходит быстрое соединение кислорода с этими горючими элементами, сопровождающееся выделением тепла. Для подавляющего большинства топлива важны только углерод и кислород, так как содержание серы слишком мало, чтобы внести заметный вклад в выделение тепла. Однако, с точки зрения загрязнения атмосферы продуктами сгорания, первое место по массе принадлежит диоксиду серы. Оксиды серы образуются при сжигании серосодержащего топлива. Основным оксидом серы, образующимся при сжигании серосодержащего топлива, является диоксид серы (S02) и только 5-7% мол. приходится на триоксид серы (S03).

Аналитический обзор существующих методов позволил определить основные направления по снижению вредных выбросов отработавших газов судовых дизелей и котлов.

По результатам анализа априорной информации сформулирована цель и основные задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке методики выбора наиболее рациональной технологии очистки продуктов сгорания от оксидов серы.

Для этого проанализированы технологии очистки продуктов сгорания и выбросов судовых дизелей и котлов от оксидов серы. В настоящее время вследствие естественной доступности реагентов ведутся интенсивные поиски использования метода десульфуризация дымовых газов морской водой в судостроении. На первом его этапе (в процессе контакта распыленной воды и отработавших газов в скруббере) двуокись серы растворяется в морской воде; на втором - ионы сульфатов удаляются вместе с морской водой, а часть остальных продуктов сгорания в виде взвешенных частиц фильтруется и направляется в емкости для отходов.

Рассмотрены методы и приведены принципиальные схемы мокрых методов: известнякового, известкового, магнезитового, аммиачного, содово-электролитического, содово-сульфитного Шова-Денко, нитратного и метода Веллман-Лорд.

Проанализирован процесс улавливания S02 из продуктов сгорания твердыми сорбентами. К наиболее разработанным и перспективным методам очистки дымовых газов от S02 с применением углеродных сорбентов относятся методы Рейнлюфт, Бергбау-Форшунг и окисно-медный.

Проведен анализ работы циклонно-пенных аппаратов, которые следует рассматривать как вариант дальнейшего развития пенных аппаратов. В результате выведены недостатки - это ограниченная возможность увеличения скоростей газа в целях интенсификации процессов тепло- и массообмена из-за нали-

чия постороннего тела (тарелки) в активном объеме, износ перфорированных тарелок при использовании аппаратов для очистки воздуха от абразивной пыли и забивание их при очистке от волокнистой и. прилипающей пыли, а сравнительно малые допустимые скорости газа обусловливают относительно большие габариты аппаратов.

Анализ рассмотренных конструктивных и технологических особенностей представленных аппаратов позволили констатировать: аппараты сложны, металлоемки, требуют существенных затрат энергии и реагентов, а также значительных производственных площадей и обслуживающего персонала. Устранения этих недостатков возможно при использовании вибротурбулизационной технологии поглощения газовых выбросов с усовершенствованием УПГВ.

В третьей главе приводится описание объекта исследований и экспериментальной установки, применяемой аппаратуры.

С помощью разработанной Комиссаровым К.Б. и других соавторов установки поглощения газовых выбросов (УПГВ) на базе филиала «МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова» в Ростове-на-Дону был исследован процесс двухступенчатого смешивания газа с жидкостью

Установки, использующие эффект вибротурбулизации, являются основными и заслуживают наибольшего внимания при рассмотрении вопроса использования свойств жидкости, подвергнутой вибрации, для растворения в ней газов.

Предложена методика проведения экспериментальных исследований на экспериментальной установке.

В качестве предмета исследований рассмотрено устройство (рисунок 1), служащее для смешивания газов с жидкостью и использующееся для очистки газовых потоков в любой отрасли промышленности и энергетики. Устройство представляет собой двухступенчатое смешивание газа с жидкостью. На первой ступени процесс осуществляется в струйном аппарате за счет пульсационной подачи насыщенного пара, который в процессе инжекции загрязненного потока с более низкой температурой конденсируется и поглощает в процессе конденсации отдельные компоненты газового потока. Поглощение газов конденсатом пара происходит также на перфорированных поверхностях, размещенных в диффузоре струйного аппарата коаксиально, подверженных вибровоздействию и дополнительно охлаждаемых тепловыми трубами, оребрением одного конца которых являются перфорированные поверхности.

Вторая ступень служит для растворения не поглотившихся компонентов газового потока в жидкости, за счет пористого фильтра - вибрирующего и смоченного жидкостью. Процесс поглощения газа жидкостью происходит в порах смачиваемого фильтра при его вибрации. Рассмотрена работа установки. В струйный аппарат 1 по подверженному вибровоздействию патрубку 3 подают насыщенный пар. Через патрубок 4 инжектируется газовый поток (например, отработавший газ теплогенсрирующей установки с температурой ниже температуры насыщения пара). При перемешивании потоков в камере смешения 5 происходит конденсация насыщенного пара с поглощением (растворением) компонентов газового потока образующимся конденсатом. Газожидкостный поток направляют в диффузор 6, где происходит полная конденсация пара за счет

дополнительных перфорированных поверхностей 7, охлаждаемых тепловыми трубами 8, а также за счет увеличения давления потока по ходу диффузора по сравнению с давлением соответствующим температуре насыщения. Одновременно с этим процессом происходит процесс смешения нерастворившегося газа с жидкостью, то есть на пленке конденсата, образующегося на перфорированных поверхностях 7, подверженных вибровоздействию от вибропривода 9. Вибровоздействие на тепловые трубы также интенсифицирует их работу. Конденсат с растворившимися в нем газами отводят во вторую ступень установки, а нерас-творившиеся газы по трубопроводу 11 направляют в сосуд 12, под пористый фильтр 13, который смачивают жидкостью через разбрызгиватель 15. Поглощение газа жидкостью происходит в порах фильтра 13, подверженного вибровоздействию. Непоглотившийся газ отводят по патрубку 16, а жидкость при полном насыщении ее газом (контролируется по величине водородного показателя рН) направляют на химическую обработку - нейтрализацию.

Рисунок 1 - Комбинированное смесительное устройство: 1-4 - струйный аппарат; 5 - камера смешения; б - диффузор; 7 - перфорированные поверхности; 8 — тепловые трубы; 9 - вибропривод; 10 - сильфоны; 11,16,17 - трубопроводы; 12 - сосуд; 13 - фильтр; 14 - шток; 15 - разбрызгиватель; 18,19,20 - вентиль

На рисунке 2 представлен разрез УПГВ-5. Указанная модификация представляет собой единый блок. На одном каркасе смонтированы собственно установка поглощения, водяной насос и вентилятор для удаления очищенных газовых выбросов.

Для увеличения эффективности работы установки ее фильтрующие элементы унифицированы в виде отдельных блоков, количество которых зависит от исходных концентраций оксидов и твердых частиц в дымовых газах. По поперечному сечению блоков размещаются кассеты, представляющие собой, например, многослойную сетчатую структуру.

Рисунок 2 - Общий вид УПГВ 5:1- бак-основание; 2 - каркас; 3 - блок для фильтров; 4 - кассеты; 5 - система орошения; 6 - смотровое окно; 7 - короб;

8 - крышка; 9 - вибратор; 10 - дымосос; 11 - перелив; 12 - дренаж; 13 - насос;

14 - вентиль

Пространство между кассетами может заполняться дополнительно любым фильтровальным материалом. Количество кассет в блоках подбирается исходя из исходных концентраций оксидов и твердых частиц в дымовых газах и общего аэродинамического сопротивления УПГВ.

Принцип действия УПГВ-5 заключается в следующем. Продукты сгорания поступают в бак-основание 1 через патрубок в верхней его часта и, контактируя с водой, предварительно заливаемой в бак, несколько охлаждаются и очищаются. Далее газы направляются в блоки для фильтров 3, заполненные кассетами 4. Одновременно в работу включается система орошения 5, представ-

ляющая собой душирующее устройство, в которое вода подается насосом 13 через задвижку 14 из бака-основания 1, и вибратор 9. Вибрация передается коробам и кассетам. Таким образом, продукты сгорания проходят через смоченные и вибрирующие кассеты противотоком навстречу стекающей воде. Кассеты представляют собой многослойные (до 10 слоев) сетчатые фильтры. Образующиеся на этих фильтрах пленки жидкости под действием вибрации обеспечивают процесс вибротурбулизации. Известно, что в этом процессе растворимость газов в воде существенно увеличивается. После коробов остаточные газы дымососом 10 откачиваются из отсека 7 и направляются в дымовую трубу. Анализ дымовых газов осуществляется перед входом продуктов сгорания в бак-основание 1 и перед дымососом 10. Вода циркулирует по замкнутому контуру до насыщения растворившимися оксидами. Контроль этого процесса выполняется по величине рН воды. При достижении рН=6 часть воды сбрасывается в дренаж и на ее место доливается свежая вода. Отбор проб воды осуществляется через штуцер 12. Вибратор представляет собой электродвигатель, вал которого выходит за обмотки статора. На обоих концах вала установлены дебалансы - грузики, смещаемые относительно центра вала. Изменение положения дебалансов позволяет задавать амплитуду колебаний, от которой существенно зависит процесс поглощения оксидов.

Глава заканчивается теоретическими и расчетными исследованиями, в ходе которых установлено, что:

1) зависимость давления насыщенного пара от температуры для большинства жидкостей может быть выражена с различной степенью точности при помощи теоретических и эмпирических уравнений. Для простоты можно пользоваться упрощенной и удобной для практических расчетов формулой, полученной из уравнения Клаузиуса- Клапейрона:

Е сЛ

'П Р-ЛТ) = С~ —, Р,.(Т) = е >■ (1)

или

= = е ' , (2)

где С, Е, АпВ- коэффициенты;

2) образование капель жидкости в объеме пара зависит от наличия частиц или ионов, их заряда, химической природы, структуры, а также формы образующихся капель, их размеров и других менее существенных факторов.

Зависимость пересыщения пара над каплей от радиуса и электрического заряда капли выражается уравнением:

1пЗ=1п Рг/Р„(Т) = М/ЯТр (2е/г - е2/8яг4), (3)

где е - электрический заряд, абс. эл. ст. ед.;

3) установки поглощения газовых выбросов отличаются компактностью, малой металло- и энергоемкостью, отсутствием необходимости использования химических реагентов и постоянного обслуживающего персонала.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований, произведено моделирование процесса снижения загрязнения атмосферы выбросами от судовых энергетических установок.

Эксперименты проводились на установке поглощения газовых выбросов (УПГВ 6), аналогичной по конструкции УПГВ 5, но оборудованной предварительной ступенью очистки продуктов сгорания в виде струйного аппарата (рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема присоединения струйного аппарата к УПГВ 6: СА - струйный аппарат; ГА1, ГА2, ГАЗ - места отбора проб продуктов сгорания на газоанализатор 1МЯ-3000Р

Методика проведения исследований предусматривала анализ показателей работы и токсичности отработавших газов дизелей и котлов.

С помощью указанной технологии проведена экспериментальная оценка эффективности снижения выбросов оксидов серы с использованием предлагаемой технологии, проверена правильность теоретических предпосылок, положенных в основу работы.

Эффективность очистки УПГВ 6 показана на рисунке 4. Из рисунка видно, что в струйном аппарате при смешении продуктов сгорания и водяного пара, который направлялся в приемную камеру СА из рядом расположенного парово-

го котла в количестве соответствующем коэффициенту инжекции, процент поглощения оксидов составил по БСЬ - 68%. После СА газовый поток направлялся в УПГВ 6, в которой поглотилось: 802 - 75% от остаточной после струйного аппарата концентрации. Общий процент поглощения оксидов по предлагаемой схеме очистки продуктов сгорания достигает 92 % по 802, что позволяет обеспечить выполнение требований Приложения VI Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАкРОЬ 73/78).

2000

2 3 4

номер замера

! ' ?»л| 8Рад2 »Р«3 |

Рисунок 4 - Изменение концентрации SO, по газовому тракту в процессе испытаний УПГВ 6: ряд 1 - точка замера ГА 1 (до струйного аппарата); ряд 2-точка замера ГА 2 (после струйного аппарата); ряд 3 - точка замера ГА 3 (после УПГВ 6)

По экспериментальным данным построены зависимости исходных и конечных концентраций оксидов серы в газовом потоке при различных значениях расхода активного потока Qam.. Кроме этого построены зависимости значения рН конденсата при различных массах поглощенного оксида серы, зависимости диэлектрической проницаемости е, проводимости о, влагосодержания d от величины расхода активного потока QaKT.

Из зависимостей, на которых представлены концентрации S02 в газовом потоке при максимальном (рисунок 5) и минимальном (рисунок 6) значениях расхода активного потока QaB1 видно, что при изменении концентрации S02 в смеси с воздухом от 543 до 4 мг-м"3 при QaKT=i,95-10~3 м'-с"1, от 653 до 6 мгм"3 при Qak.T=3,03-10 0 м3-с~ инжекция водяного пара и конденсация образующейся парогазовой смеси позволяет поглотить содержащийся в смешанном потоке S02 до значений 30-0 мгм'3 и 40-0 мг-м"', соответственно.

"•конеч.конц.

- Экспоненциальный (исх кони.)

|" ♦ ИСХ конц.

!-*-конеч.конц.

номер замера

- исх кони "конеч.конц.

- Экспоненциальный (исх конц.)

Рисунок 5 - Концентрации 802 в газовых потоках при (¡>¡¡„=1,95-10"', м -с

номер замера

Рисунок б - Концентрации БСЬ в газовых потоках при ракт=3,03-10 ? м'-с'

На рисунках 7 и 8 показаны значения рН конденсата при при максимальном и минимальном значениях массы поглощенного смесью воздуха и водяного пара БОг с последующей конденсацией пара при разных значениях расхода активного потока. Из рисунков видно, что в исследованном диапазоне С^ значения рН уменьшаются от 3,4 до 1,84 при С)ает=1,95-10'3 м3-с"',от 2,94 до 1,61 мгм'3 при Оаст=3,03-Ю3 м3-с~' с увеличением массы поглощенного 502 соответственно от 4 до 513 мгм'3, от 6 до 613 мгм'3. Значения рН указывают на активное взаимодействие водяного пара и 802 с образованием кислой среды.

^погл 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 О

„-3

* I 1 п -п пп ю

\

Л

у -7.6 7

^Тпог = 3 20 7 5рН = 0,9251

" Л

.......

1,8■ 2,0 2,2 2,и 2,6 2,8 3,0 3,2 ЗА

рН

Рисунок 7 - Значения рН конденсата при различных массах поглощенного 302 (Ракт= 1,95-10"3 м3-с"');- -линия тренда

с

погл 600 550 50 0 450 4 00 350 300 250 200 150 100 50 О

4 1

1

\

\

N

V

V

V 9630 Р н

.98 79

—.г ~

—---------

-1,6

1.8

2,0 2.2 2,4 2.6 2,8 3,0

рН

Рисунок 8 - Значения рН конденсата при различных массах поглощенного 502 (С'акгЗ.ОЗТО"3 м3-с"'); —--линия тренда

На рисунке 9 представлены зависимости е от величины расхода активного потока для воздуха и пара и смеси воздуха, водяного пара с 502, из которых видно, что для воздуха и водяного пара с увеличением (^^от 2,51-Ю"3 м3-с" до 4,23 10"3 м3,с1 значения £ уменьшаются от 1,43 до 1,060 соответственно. Для смеси воздуха, водяного пара с Б02 с увеличением С)акт от 1,95-10"3 м3-с"1 до 3,03-10"3 м3-с"' значения £ увеличиваются от 1,654 до 2,658 соответственно при постоянной максимальной концентрации Б02 в смеси. Наличие оксида в потоке воздуха существенно (до 46%) влияет на величину £. Это позволяет использовать полученные данные для контроля загрязненности газовых потоков по е.

Рисунок 9 - Зависимость диэлектрической проницаемости е от

- «воздух, водяной пар; «-« - смесь воздуха, пара и Б02;

——- - линия тренда

На рисунке 10 изображены зависимости проводимости а от величины расхода активного потока для воздуха и водяного пара и смеси воздуха, водяного пара с 802, из которых видно, что для воздуха и пара с увеличением 0.т значения с уменьшаются от 1,46-10"7См до 0,8-10"7См, для смеси воздуха, водяного пара с Б02 с увеличением С?гкт значения о уменьшаются от 4,07-10'5См до 1,42- 10"5См соответственно.

Графики построены для значений с при максимальной концентрации БСЬ в потоке. Таким образом, наличие Э02 в смеси воздуха и водяного пара вызывает резкое (на два порядка) увеличение электропроводности этой смеси.

На рисунке 11 представлены зависимости влагосодержания с1 от величины расхода активного потока для смесей: воздух - водяной пар и воздух - водяной пар - 802, из которых видно, что для воздуха в смеси с водяным паром с увеличением (Зактот 1,0Ы0'3 м3-с*' до 3,03-10"3 м3-с"' значения с! уменьшается от 32 г (кг с.в.)"1 до 28 г (кг с.в.)"1 соответственно, а для смеси воздуха, водяного пара и 802 с увеличением <Зактот 1,05-10'3 м3-с"' до 4,2-Ю'3 м3-с"' значения (1 снижаются от 46 г (кг с.в.)"1 до 26 г(кг с.в.)'1 соответственно. Наличие в паровоздушной смеси оксидов серы приводит к их взаимодействию с водяными парами, что

5 1,5 1

0,5 0

снижает влагосодержание смеси более интенсивно. Всего проведено свыше 300 измерений указанных выше величин.

4,5 4 3,5

^ з-

"Е 2,5 2

у - 2,4877х

К7 = 0,99 >Ь __ м

_ *--—

1 - 1,8927хВД"

^ = 0,9688

0,0146

0,0125

0,0123 а 105, См

0,0101

0,0083

Рисунок 10 - Зависимость проводимости а от С?агг: - воздух, пар;4—♦ - смесь воздуха, водяного пара и БОг; --линия тренда

2

О ю'.

V * 55.

Л'. 0,9956

к2 «о. 1338

♦ Ряд! 0 Ряд2

Экспоненциальный (Ряд2) ——Экспоненциальный (Рад!)

Рисунок 11 - Зависимость влагосодержания (1 от С^^ —- воздух и пар; 4—+ - смесь воздуха, пара и БСЬ; - - линия тренда

Испытания УПГВ 6 показали высокую эффективность (процент поглощения 75-92%) вибротурбулизационной технологии с предварительным поглощением оксидов серы в струйном аппарате. Проведена обработка результатов с помощью методов планирования и обработки эксперимента.

Исследования эффективности работы УПГВ 6 указывают на различные оптимальные диапазоны основных искомых величин (расход активного потока, Qa.ro м3-с"', расход инжектируемого потока, С?ии, м3-свлагосодержание (1, г/кгс.в., относительная влажность, ф, %, емкость, Сщм, нФ, дголектрическая проницаемость среды, е, проводимость, с-105, См., рН конденсата, исходная концентрация 802, мг/ м3, конечная концешрация 802, мг/.м3, процент поглощенного 802, %, поглощенное количество Б02 мг/м3). Поэтому для получения полного процесса работы УПГВ 6 было создано математическое описание его работы на основании теоретических предпосылок исследований.

Для оценки эффективности очистки продуктов сгорания от оксидов серы в струйном аппарате были проведены эксперименты с использованием в качестве модельного газа чистого воздуха, смешанного с диоксидом серы, и инжектируемого в поток водяного пара. С целью получения математической модели, описывающей влияние расхода активного потока модельного газа и исходной концентрации в нём диоксида серы на конечную концентрацию диоксида серы, эксперименты проводились по специально разработанному плану. Разработка плана осуществлялась с учетом рекомендаций теории планирования эксперимента.

Математическая модель, представляющая собой уравнение регрессии, задаваемое полиномом второй степени, в общем случае имеет следующий вид:

к к у = Ьо + + ^Ъчх1х] + XЬ„х] _ (4)

Ы\ /</ ы

где у - исследуемая величина (концентрация диоксида серы на выходе из струйного аппарата), мг/м3; х,,х^ - значения факторов в кодированном масштабе; Ъй,Ь1,Ьц,Ъи - оценки коэффициентов уравнения регрессии. Для отыскания неизвестных оценок Ь0,Ь^Ьу,Ьц применяется метод наименьших квадратов с использованием зависимостей регрессионного анализа. При этом приняты следующие допущения: независимые факторы xi>xj заданы абсолютно точно и являются неслучайными величинами. Также предполагается, что случайная величина у распределена по нормальному закону, а её дисперсии в отдельных точках факторного пространства - однородны.

Для определения оценок коэффициентов уравнения (4) используется план по схеме полного факторного эксперимента. При этом каждый из двух независимых факторов (7.) - концентрация диоксида серы на входе в струйный аппарат, мг/м3; гг - расхода активного потока, м3/с) варьировался на трех уровнях: «+ 1» - высокое значение фактора; «О» - среднее значение фактора; «-1» - низкое значение фактора.

Матрица планирования эксперимента, значения факторов в натуральном масштабе и в безразмерной системе координат, а также результаты эксперимента и рассчитанные значения исследуемой величины представлены в таблице 2.

Таблица 2

Матрица планирования и реализация полного факторного эксперимента

Л"» опыта Факторы в натуральном масштабе Факторы в безразмерной системе координат Исследуемая величина

Из эксперимента Из полного уравнения Из упрощенного уравнения

г; 12 х, хг *?4 2 3 У > Уупр

1 200 0,0020 -1 -1 1/3 1/3 11,6 11,00 10,96

2 200 0,0025 -1 0 1/3 -2/3 16,4 17,61 17,57

3 200 0,0030 -1 + 1 1/3 1/3 26,9 26,30 26,26

4 400 0,0020 0 -1 -2/3 1/3 22,3 22,31 22,31

5 400 0,0025 0 0 -2/3 -2/3 31,34 31,30 31,30

6 400 0,0030 0 + 1 -2/3 1/3 42,4 42,37 42,37

7 . 600 0,0020 +1 -1 1/3 1/3 33,1 34,70 34,66

8 600 0,0025 + 1 0 1/3 -2/3 46,3. 45,07 45,03

9 600 0,0030 + 1 + 1 1/3 1/3 57,9 58,52 58,48

С целью приведения матрицы планирования эксперимента к ортогональному плану квадратичные столбцы зс? были преобразованы с использованием следующего линейного преобразования:

х) = х)-х) =х)-^х),1Я = х)-Ы9 = х)-г1Ъ, (5)

гдеN=9- количество опытов в эксперименте.

Так как матрица планирования является ортогональной, то все коэффициенты уравнения регрессии (4) определяются независимо друг от друга по формуле:

N N

1=1 1=1

Например, ддя определения коэффициента при необходимо получить сумму произведений столбца с х; в безразмерной системе координат на столбец с у. Затем находим значение Ьь

¿1=1*1/>,/¿^= 82,4/6 = 13,73-/•1 /-1

Аналогично были определены эффекты единичных, двойных и квадратичных взаимодействий: Ь'0=32,02;Ь2 = 10,03;612 = 2,38;ЛИ = 0,04; 622 =1,04.

Дисперсии коэффициентов уравнения (1) определяются по формуле:

В результате расчетов по матрице с преобразованными столбцами для квадратичных эффектов получается уравнение следующего вида:

у^Ьо+Ь^ +Ь2х2+Ьпх1х2+Ьи(х?-х?) + Ь22(х1-х%). (8)

Для перехода к обычной записи Ь0 определяется по формуле:

Ь0 = Ь'0 -¿„3с,2 ~Ъ2гх1 = 32,02-0,04(2/3)-1,04(2/3) = 31,3. (9)

и оценивается с дисперсией, равной:

С целью определения дисперсии воспроизводимости .^оспр, знание которой необходимо для проверки значимости коэффициентов уравнения регрессии, в центре плана были поставлено дополнительно три параллельных опыта и получены следующие значения у:

уЧ =39,37;= 39,22;Л° =39,85;/ =£у°и /3 = 39,48;

= 1(Л°-;"2):/2 =0,108;^ = 0,329.

Затем с использованием выражений (7) и (10) были оценены дисперсии всех коэффициентов уравнения регрессии, которые оказались равными: < =0,06;^ =4 =0,018;^ = 0,027;^, =0,054.

Значимость всех коэффициентов уравнения регрессии оценивается по критерию Стьюдента. Для этого по формуле = ^^ рассчитывается г-отношение:

?0 = 127.8; =102,5; /2 = 74,9; г12 = 14,5; /„ = 0,2; 122 = 4,5.

Табличное значение критерия Сгьюдента для уровня значимости р = 0,05 и числа степеней свободы / = 2 /в05 (2) = 4,3. Так как ^отношение для коэффициента Ьц оказалось меньше табличного значения, то коэффициент является незначимым и его можно исключать из уравнения регрессии. Все остальные коэффициенты являются значимыми и их нельзя исключать из уравнения. После исключения незначимого коэффициента уравнение регрессии будет иметь следующий вид: ¿ = 31,3 + 13,73*, +10,03x2+2,38^+1,04^ (11)

Проверим адекватность полученного уравнения по критерию Фишера:

^ = здесь = £( V, - у,)2 /(N-1) = 0,0096/4 = 0,0024, (12)

/=1

где / - число значимых коэффициентов в уравнении регрессии, равное 5.

Тогда F = 0,0024/0,108 = 0,022. Табулированное значение критерия Фи-шерадля р = 0,05, /х =5, /2 =2, ^.р(/„/2) = 19,3. Так как /• полученное уравнение регрессии (11) адекватно описывает эксперимент.

Следовательно, полученная математическая модель может быть использована для оценки влияния расхода активного потока модельного газа и исходной концентрации в нём диоксида серы на конечную концентрацию диоксида серы, получаемую в результате использования предложенного аппарата.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе изучения особенностей образования загрязняющих веществ в судовых энергетических установках, проведенных экспериментальных исследованиях и использовании разработанной модели, сделаны выводы и получены следующие научные и практические результаты:

1. Проведен анализ существующих методов и технологий нейтрализации оксидов серы, применение которых возможно на судах, и осуществлен выбор наиболее приемлемой технологии.

2. Доказана по результатам экспериментальных исследований возможность применения установок поглощения газовых выбросов для очистки продуктов сгорания от оксидов серы на морских судах.

3. Разработана математическая модель, позволяющая оценивать влияние расхода газа и исходной концентрации на конечную концентрацию диоксида серы, получаемую в результате использования установки поглощения газовых выбросов.

4. Получены экспериментальные зависимости влияния величины расхода газа и концентрации оксидов серы на диэлектрическую проницаемость, проводимость, влагосодержание газового потока.

5. Разработана методика для расчета основных технологических параметров установки поглощения газовых выбросов.

6. Определен процент поглощения оксидов серы в СА, который составил 68% по БОг. После СА газовый поток направлялся в УПГВ 6, в которой поглотилось Э02 - 75% от остаточной после струйного аппарата концентрации. Общий процент поглощения оксидов серы по предлагаемой схеме очистки продуктов сгорания достигает 92 % по БОг, что позволяет обеспечить выполнение требований Приложения VI Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАЯРОЬ 73/78).

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Защищаемые положения и результаты диссертации опубликованы в следующих научных журналах и изданиях, определенных ВАК Минобр-науки РФ:

1. Модина М.А. Принцип действия установок поглощения газовых выбросов (УПГВ) для очистки продуктов сгорания от соединений серы в судовых условиях // Эксплуатация морского транспорта- 2010- №2 (60).- С. 67-70 (№ 1962 по перечню ВАК 2010 г.).

2. ТуркинА.В., Модина М.А., Туркин В.А. Моделирование процесса снижения загрязнения атмосферы выбросами от судовых энергетических установок //Речной транспорт (XXI век).- 2010.- № 3 - С.72-73 (№ 1499 по перечню ВАК 2010 г.).

Другие публикации

3. Модина М.А. Ограничение выбросов оксидов серы (80х) от судовых энергетических установок// Материалы пятой региональной научно-технической конференции «Современное состояние безопасности мореплавания на южных бассейнах России». - Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2006.- С. 32-33.

4. Модина М.А. О последствиях использования высокосернистых топлив //Труды IV Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов. Т. 1. Секции: «Экология и природопользование», «Биология и медицина», «Химия». - Краснодар: Просвещение-Юг, 2007 - С. 55-57.

5. Модина М.А: Методы снижения выбросов оксидов серы от судовых дизелей// Материалы первой международной научно-технической и шестой региональной научно-технической конференции: «Проблемы безопасности морского судоходства, технической и коммерческой эксплуатации морского транспорта». - Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2007 -С. 36-37.

.6, Модина М.А. Повышение экологической безопасности судов путем снижения токсичных составляющих отработавших газов судовых дизелей// Материалы первой международной научно-технической и шестой региональной научно-технической конференции: «Проблемы безопасности морского судоходства, технической и коммерческой эксплуатации морского транспорта». - Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2007 - С. 35-36.

7. Модина М.А. Уменьшение выбросов оксидов серы от судовых энергетических установок путем применения топлив с улучшенными экологическими показателями// Сборник научных трудов МГА. Выпуск 12. - Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2007 - С. 45-47.

8. Модина М.А. Роль морских судов в загрязнении воздушного бассейна оксидами серы// Труды V Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов. Т. 1. Секции: «Экология и природопользование», «Биология и медицина», «Химия». - Краснодар: Просвещение-Юг, 2008,- С. 34-36.

9. Модина М.А. Аналитический обзор нейтрализации выбросов оксидов серы от судовых энергетических установок// Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на юге России: материалы седьмой региональной научно-технической конференции в 2 ч. 4.1. - Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2008 - С. 56-57.

10. Модина М.А. Обзор некоторых способов снижения выбросов оксидов серы в атмосферу от судовых дизелей// Сборник научных трудов МГА. Выпуск В.Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2009.- С.117-119.

11. Модина М.А. Анализ современных требований в области предотвращения загрязнения воздушной среды оксидами серы с судов// Сборник научных трудов МГА. Выпуск 13- Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2009.- С. 76-78.

12. Модина М.А. Обзор методов десульфуризации продуктов сгорания судового топлива// Материалы IX городской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Новороссийск: РИО НГ1И КубГТУ,

2009.-С. 124-127.

13. Модина М.А., Комиссаров К.Б, Туркин В.А. Применение установок поглощения газовых выбросов (УПГВ) для очистки продуктов сгорания от соединений серы// Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на юге России: материалы седьмой региональной научно-технической конференции в 2 ч. 41- Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова,

2010,-С. 24-26.

14. Модина М.Л., Комиссаров КБ, Туркин В.А. Обзор методов снижения токсичности оксидов серы в отработавших газах судовых энергетических установок// Труды VII Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов. Т. 1. Секции: «Экология и природопользование», «Биология и медицина», «Химия».-Краснодар: Просвещение-Юг, 2010-С. 153-155.

15. Модина М.А, Туркин В. А, Комиссаров КБ. Способы предотвращения загрязнения атмосферного воздуха оксидами серы при эксплуатации судовых дизелей// Материалы международной научно-практической конференции «Экология. Риск. Безопасность». В 2-х т. Т.2.- Курган: РИО Курганского государственного университета, 2010 - С 16-17.

16. Модина М.А. Обзор технологических методов защиты атмосферы от выбросов оксидов серы// Новое поколение в науке - 2009: сборник тезисов докладов академической научно-практической конференции курсантов. - Новороссийск: МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2010 - С. 101-102.

Формат 60x84 1/16. Тираж 100. Заказ 1932. Отпечатано в редакциошш-нздательском отделе ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф.Ушакова» 353918, г. Новороссийск, пр. Ленина, 93

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ТОКСИЧНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ И КОТЛОВ.

1.1 Роль морских судов в загрязнении воздушного бассейна токсичными компонентами отработавших газов и характеристика вредных выбросов.

1.2 Анализ современных требований в области предотвращения загрязнения воздушной среды оксидами серы с судов.

1.3 Существующие способы снижения выбросов оксидов серы судовых дизелей и котлов.

1.4 Цель и основные задачи исследований.

1.5 Выводы по главе.

ГЛАВА 2 ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ И ВЫБРОСОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ И КОТЛОВ ОТ ОКСИДОВ СЕРЫ.

2.1 Десульфуризация дымовых газов морской водой.

2.2 Мокрые методы.

2.3 Сухие методы.

2.4 Абсорберы для очистки продуктов сгорания от оксидов серы.

2.5 Циклонно-пенные аппараты.

2.6 Выводы по главе.

ГЛАВА 3 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ УСТАНОВОК, ОСНОВАННЫХ НА ПРИМЕНЕНИИ ВИБ-РОТУРБУ ЛИЗ АНИОННОГО ЭФФЕКТА.

3.1 Применение установок поглощения газовых выбросов (УПГВ) для очистки продуктов сгорания от соединений серы.

3.2 Перспективы применения струйных аппаратов для очистки продуктов сгорания.

3.3 Принципиальная схема и процесс работы струйного аппарата.

3.4 Образование пересыщенного пара при конденсации.

3.4.1 Образование капель жидкости в объеме пара.

3.4.2 Ядра конденсации.

3.4.3 Образование пересыщенного пара при турбулентном смешении газов.

3.5 Выводы по главе.

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ.

4.1 Определение коэффициента инжекции струйного аппарата.

4.2 Экспериментальные исследования процессов смешения газовых потоков с водяным паром.

4.3 Результаты испытаний УПГВ.

4.4 Выводы по главе.

Транспортная система является одной из ключевых отраслей промышленности и включает в себя следующие основные виды транспорта: морской, железнодорожный, речной, автомобильный, воздушный и трубопроводный. В настоящее время суммарная установленная мощность находящихся в эксплуатации транспортных систем составляет приблизительно 1400 млн. кВт, из них около 500 млн. кВт составляют дизели и котлы, что в 5,5 раз превышает установленные мощности всех ТЭЦ, ГЭС и АЭС страны.

Актуальность диссертационного исследования определяется ужесточением с 1 июля 2010 года требований к концентрации оксидов серы в продуктах сгорания судового топлива, введением новой редакции Приложения VI Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАЗДРОЬ 73/78), требующего немедленных мер для приведения токсичных выбросов с судов в соответствие с введенными нормами за счет внедрения новых технических решений в судовые системы очистки.

Проблема чистоты атмосферы возникла вместе с появлением промышленности и транспорта, работающих на нефти. В течение предыдущих столетий загрязнение воздуха носило местный характер. Дым сравнительно редких заводских, автомобильных, паровозных и пароходных труб почти полностью рассеивался на большом пространстве. Быстрый и повсеместный рост промышленности и транспорта в XX веке привел к такому увеличению объемов и токсичности выбросов, которые уже не могут быть растворены в окружающей среде до концентраций, безвредных для человека, животного и растительного мира [145].

Антропогенное воздействие на окружающую среду определяется значительными объемами выбросов в атмосферный воздух [22,24,25,30,36,42,44,85,86,95,96,134,145].

Интенсивное развитие судоходства на водных путях привело к строительству качественно нового флота: с мощными энергетическими установками, высокими грузоподъемностью, пассажировместимостью и скоростью. Массовая эксплуатация такого флота сопровождается ростом его воздействия на окружающую среду.

Важность решения задач защиты атмосферы от вредных выбросов морских судов определяется тем, что загрязнения от судовых дизелей и котлов составляют наиболее существенную долю, в основном за счет диоксидов серы, азота и углерода, несгоревших компонентов топлива, твердых частиц (сажа) [36,82,124,130].

Растущие масштабы распространения загрязняющих веществ над океаном в результате сжигания топлива, особенно эмиссия в атмосферу оксидов серы, вызывают все большие опасения, и данная проблема усугубляется по мере роста мирового флота и растущих глобальных масштабов потребления бункерного топлива.

Неудовлетворительное состояние атмосферного воздуха ведет к росту численности заболеваний дыхательных путей и онкологического типа. Это обстоятельство, а также перспектива глобальных осложнений в окружающей среде («кислотные дожди», изменение климата) приводят к необходимости ограничения выбросов веществ, содержащихся в отработавших газах [147].

Из газообразных выбросов оксид серы и ее соединения занимают одно из лидирующих положений по степени опасности для природы и человека.

С 1 июля 2010 года вступила в силу новая редакция Приложения VI Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАЫРОЬ), предусматривающая более жесткие требования к судам по выбросам оксидов азота, серы, летучих органических соединений. Нововведения коснулись практически всех групп вредных выбросов, включая и оксиды серы. На судах должно:

1) использоваться жидкое топливо с содержанием серы, отвечающим требованиям (содержание серы в топливе, используемом на судах, не должно превышать 4,5% по массе до 01.01.2012 г., 3,5% - после 2012 г. и 0,5% - после 01.01.2020 г.; в районах контроля выбросов окислов серы РКВОС (БОх areas), назначаемых Международной морской организацией (ИМО), разрешается использование топлив со следующим содержанием серы: 1,5% - до 01.07.2010 г., 1,0% с 01.07.2010 г. до 01.01.2015 г., а после 01.01.2015 г. содержание серы в топливах не должно превышать 0,1%);

2) применяться система очистки отработавших газов для уменьшения общего выброса SOx до регламентируемой величины. Система (агрегат) очистки отработавших газов должна быть одобрена Администрацией Стороны [166].

В связи с этим возникает функциональная задача оценки экологического ущерба от токсичности газовых выбросов и принятия мер по его снижению [80].

Оксиды серы (SO2 - сернистый ангидрид и SO3 - серный ангидрид) и сероводород H2S образуются при использовании сернистого топлива. При определенных условиях образуют сернистую H2SO3 и серную H2SO4 кислоты. Обычно содержание SO3 не превышает (2. 3)% от содержания SO2 в продуктах сгорания. Из общего количества серы 3% преобразуется в сульфаты и 3% в серную кислоту, входящие в состав твердых частиц, выделяющихся в атмосферу. Остальные 94% серы топлива выбрасываются в атмосферу в виде S02 [145].

Основными способами защиты окружающей среды от серы и ее соединений считается уменьшение выбросов диоксида серы путем сокращения использования энергии и создания энергоустановок, не использующих минеральное топливо, удаление серы из топлива, повышение качества процессов горения, создание принципиально новых технологий по очистке продуктов сгорания.

По приближенным оценкам, из известных в настоящее время мировых запасов нефти, только 20% имеют содержание серы менее 0,5%. Среднее содержание серы в используемой нефти увеличивается, так как нефть с низким содержанием серы добывается ускоренными темпами.

Очистка нефти от серы представляет собой достаточно сложный и малораспространенный процесс, причем затраты на него весьма высоки. Кроме того, даже после очистки энергоносителей в них остается приблизительно половина первичного содержания серы. Поэтому очистка от серы является не самым лучшим решением проблемы.

Сокращения выброса диоксида серы достигается различными технологиями очистки уходящих газов. Наиболее распространенный метод - мокрый процесс, когда уходящие газы, например, барботируют через раствор известняка, в результате чего образуются сульфит или сульфат кальция. Недостатком этого способа можно считать малую поверхность контакта очищаемых газов с поверхностью раствора.

Экспериментальные и теоретические исследования по изучению закономерностей образования вредных веществ в судовых дизелях и котлах проводятся в научно-исследовательских институтах и ВУЗах, как в России, так и за рубежом. Однако, недостаточно изучены особенности образования соединений серы в дизелях и котлах морских судов, и требуют дальнейшей разработки методы и средства снижения выбросов оксидов серы судовыми энергоустановками.

Решению вопросов снижения выбросов оксидов серы от судовых дизелей и котлов посвящено диссертационное исследование.

В настоящем исследовании научно обоснован и практически реализован один из перспективных способов очистки продуктов сгорания от соединений серы. С помощью разработанной Комиссаровым К.Б. и других соавторов установки поглощения газовых выбросов (УПГВ) на базе филиала «МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова» в Ростове-на-Дону исследован процесс двухступенчатого смешивания газа с жидкостью, описанный в [78,121]. На первой ступени процесс осуществляется в струйном аппарате, где газовый поток смешивается с водяным паром. После этого в диффузоре и конденсаторе организуется конденсация газопаровой смеси. При этом конденсируемый пар частично взаимодействует с оксидами, содержащимися в дымовых газах. На второй ступени газ подается в установку поглощения газовых выбросов

УПГВ) [76,131], где газовый поток подвергается сложному процессу сорбции и вибротурбулизации. Освобожденный от примесей газ удаляется в атмосферу. Жидкость, насыщенная оксидами и твердыми частицами направляется на дальнейшую переработку [46,139,140,141,142,143,162].

Следует отметить, что значительный вклад в решение проблемы снижения выбросов отработавших газов морским транспортом внесли работы O.A. Гладкова, С.А. Богатых, В.А. Звонова, С.П. Зубрилова, А.Ф. Дорохова. В результате анализа этих работ было установлено, что при решении вопросов рационального использования топливно-энергетических ресурсов судовых энергетических установок с учетом снижения токсичных газовых выбросов важное значение имеет качество и нормирование расхода топлива.

Исследованиям проблемы очистки газообразных выбросов посвящены работы ученых: В.А. Маркова, JI.A. Новикова, В.И. Смайлиса, В.Н. Стаценко, В.И. Толщина. В работах Д.В. Щавелева, C.B. Кирпиченко, R.L. Gall, E.J. Piasecki, A. Fournier, M. Altmann, M. Weinberger, W. Weindorf, Д.Е. Авдевина, B.C. Кузина, Т.В. Чуба сделан обзор методов снижения вредных выбросов отработавших газов судовых энергетических установок.

Несмотря на большой объем выполненных исследований и проведен-, ных экспериментов; работы основываются на снижении выбросов оксидов азота и отсутствует информация о применении на судах установок поглощения газовых выбросов (УПГВ). Новые инструкции Приложения VI Конвенции МАРПОЛ установили глобальное ограничение на содержание оксидов серы в продуктах сгорания судовых энергоустановок [145, 166], поэтому проблема повышения эффективности установки очистки отработавших газов судовых дизелей и котлов от оксидов серы является актуальной.

Объектом исследования являются судовые дизели и котлы.

Предметом исследований являются методы снижения концентрации оксидов серы в продуктах сгорания.

Цели и задачи исследования. Целью диссертации является повышение эффективности установки очистки отработавших газов судовых дизелей и котлов от оксидов серы.

Для достижения поставленной цели в работе потребовалось решение следующих задач:

1. Провести анализ существующих методов и технологий нейтрализации оксидов серы, применение которых возможно на судах, и осуществить выбор наиболее приемлемой технологии.

2. Выполнить экспериментальные исследования оценки эффективности очистки выбросов от оксидов серы с использованием предлагаемой технологии.

3. Разработать математическую модель, позволяющую оценивать влияние расхода газа и исходной концентрации на конечную концентрацию диоксида серы, получаемую в результате использования установки поглощения газовых выбросов.

4. Разработать методику расчета технологических параметров, позволяющую анализировать эффективность установки поглощения газовых выбросов.

Методы исследования. Основные теоретические и экспериментальные разработки, представленные в диссертации, основаны на применении методов теории моделирования, проведения эксперимента и химических анализов, методов планирования и обработки эксперимента, статистической обработке результатов эксперимента, технических испытаний и измерений.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

1. Математическая модель оценки влияния расхода газа и исходной концентрации на конечную концентрацию диоксида серы в результате использования установки поглощения газовых выбросов.

2. Экспериментальные зависимости влияния величины расхода газа и концентрации оксидов серы на диэлектрическую проницаемость, проводимость, влагосодержание газового потока.

3. Методика расчета технологических параметров установки поглощения газовых выбросов, используемая для очистки продуктов сгорания судового топлива от оксидов серы.

Новизна первого научного результата заключается в разработке новой математической модели, позволяющей оценить влияние расхода газа и исходной концентрации на конечную концентрацию диоксида серы в результате использования установки поглощения газовых выбросов.

Новизна второго научного результата заключается в определении экспериментальных зависимостей диэлектрической проницаемости, проводимости, влагосодержания от характеристик газового потока, позволяющих дать оценку эффективности установки поглощения газовых выбросов.

Новизна третьего научного результата состоит в разработке новой методики, позволяющей рассчитать оптимальные значения технологических параметров установки поглощения газовых выбросов.

Достоверность научных результатов обеспечивается использованием комплекса методов исследования (экспертных оценок, системного анализа, математического моделирования, проведением натурных испытаний, обработки данных и оценке погрешностей), адекватным его задачам и логике, апробацией полученной информации и репрезентативностью опытных данных.

Практическая ценность диссертации заключается в получении опытных результатов, способствующих решению важной задачи, направленной на снижение загрязнения воздушного бассейна выбросами оксидов серы от судовых дизелей и котлов, которые могут быть использованы судовладельцами, эксплуатирующими суда морского, речного, рыбопромыслового флотов, проектными научными организациями, работающими над созданием энергетических установок новых судов.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные материалы диссертации поэтапно докладывались, обсуждались и получили одобрение на пятой региональной научно-технической конференции «Современное состояние безопасности мореплавания на южных бассейнах России»

Новороссийск, 2006); на IV, V, VII Всероссийских научных конференциях молодых ученых и студентов «Состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах» (Анапа, 2007, 2008, 2010); на первой международной научно-технической и шестой региональной научно-технической конференции «Проблемы безопасности морского судоходства, технической и коммерческой эксплуатации морского транспорта» (Новороссийск, 2007); на VII и VIII региональных научно-технических конференциях «Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки'кадров на юге России» (Новороссийск, 2008,2010); на IX городской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Новороссийск, 2009); на международной научно-практической конференции «Экология. Риск. Безопасность» (Курган, 2010); на академической научно-практической конференции курсантов «Новое поколение в науке - 2009» (Новороссийск, 2010). Основная часть материалов прошла рецензирование и опубликована в виде научных статей в изданиях по перечню ВАК Минобрнауки РФ: Эксплуатация морского транспорта, №2, 2010; Речной транспорт (XXI век) №3, 2010.

Основные результаты диссертации. Результаты диссертации внедрены в учебный процесс для подготовки инженеров-судомехаников, инженеров-экологов в ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф.Ушакова». Экспериментально-теоретические исследования систем очистки отработавших выбросов от оксидов серы судовых дизелей и котлов положены в основу учебных программ по дисциплинам специальности 180403 «Эксплуатация судовых энергетических установок», 280202 «Инженерная защита окружающей среды», используются в курсовом и дипломном проектировании, а также при разработке учебных программ по дисциплине «Экология».

Результаты, заключающиеся в систематизации экологических показателей дизелей и котлов, требования, предъявляемые к ним в различных странах, общие технические требования к технологиям для нейтрализации вредных выбросов оксидов серы с отработавшими газами судовых дизелей и котлов использованы ОАО «Новошип» при проработке вопросов комплектации энергетических установок, что подтверждается соответствующим актом внедрения. Обоснованность научных результатов, выводов, предложений и рекомендаций подтверждается их эффективным использованием ООО «Центр безопасности транспортных систем», способствующим решению важной задачи, направленной на снижение загрязнения воздушного бассейна выбросами оксидов серы от судовых дизелей и котлов при эксплуатации морских судов и судов река-море.

Структура и объём работы. Диссертация, объёмом 177 страниц, состоит из списка сокращений, введения, 4 глав, заключения и списка литературы из 168 наименований, 51 рисунка, 12 таблиц, списка опубликованных работ автора по разделам диссертации, приложения, актов внедрения результатов в эксплуатационную практику судоходных компаний и учебный процесс ВУЗов водного транспорта.

Публикации. По теме диссертации опубликовано: статей - 12, тезисов докладов на конференциях - 4. Всего 16 работ. Из них 2 статьи по перечню ВАК Минобрнауки РФ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

На основе изучения особенностей образования загрязняющих веществ в судовых энергетических установках, проведенных экспериментальных исследованиях и использовании разработанной модели, сделаны выводы и получены следующие научные и практические результаты:

1. Проведен анализ существующих методов и технологий нейтрализации оксидов серы, применение которых возможно на судах, и осуществлен выбор наиболее приемлемой технологии.

2. Доказана по результатам экспериментальных исследований возможность применения установок поглощения газовых выбросов для очистки продуктов сгорания от оксидов серы на морских судах.

3. Разработана математическая модель, позволяющая оценивать влияние расхода газа и исходной концентрации на конечную концентрацию диоксида серы, получаемую в результате использования установки поглощения газовых выбросов.

4. Получены экспериментальные зависимости влияния величины расхода газа и концентрации оксидов серы на диэлектрическую проницаемость, проводимость, влагосодержание газового потока.

5. Разработана методика для расчета основных технологических параметров установки поглощения газовых выбросов.

6. Определен процент поглощения оксидов в С А составил по 802 - 68%. После СА газовый поток направлялся в У НТВ 6, в которой поглотилось: 802 -75% от остаточной после струйного аппарата концентрации. Общий процент поглощения оксидов по предлагаемой схеме очистки продуктов сгорания достигает 92 % по 802, что позволит обеспечить выполнение требований Приложения VI Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАЛРОЬ 73/78).

1. Абрамович, Г.Н. Прикладная газовая динамика: учеб. для вузов / Т.Н. Абрамович Изд. 3-е, перераб. - М.: Наука, 1969. - 824 с.

2. Абрамович, Г.Н. Теория турбулентных струй: учеб. для вузов / Г.Н. Абрамович М.: Физматгиз, 1960 - 715с.

3. Адамов, В.А. Сжигание мазута в топках котлов. — Л.: Недра. 1989. 304 с.

4. Альтшуль, А.Д. Гидравлика и аэродинамика / А.Д. Альтшуль, Л.С. Животовский, Л.П. Иванов. -М.: Стройиздат,1987. -414 с.

5. Амелин, А. Г. Коллоидн. ж. / А.Г. Амелин, М. И. Беляков М.: Наука, 17, 1463. 1955.

6. Амелин, А. Г. ДАН СССР, 68, 1673. 1947.

7. Амелин, А. Г. Коллоид, ж./ А.Г. Амелин. М.: Наука, 10, 169. 1948.

8. Амелин, А. Г. Новые идеи в области изучения аэрозолей. М.: Изд. АН СССР, 1949.-238 с.

9. Амелин, А.Г. Теоретические основы образования тумана при конденсации пара: учеб. для вузов А.Г. Амелин. - 4-е изд., доп. и перераб. - М.: Химия, 1982.-325с.

10. Анализ методов очистки газовых выбросов от сернистого ангидрида и сероводорода. М: НИИТЭХИМ, 1981. - 35 с.

11. Андерсен, М. Чистота воздушного бассейна над акваторией.// Двигатель.-2000. №4 (10). С.4-6.

12. Ахназарова, C.JI. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии: учеб. для вузов / C.JI. Ахназарова, В.В. Кафаров. М.: Высшая школа, 1978.-319 с.

13. Аэров, М.Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем: учеб. для вузов / М.Э. Аэров, О.М. Тодес. Т.2. - М.:, «Химия», 1968 г. - 512 с.

14. Бажин, Н.М. Кислотные дожди. СОЖ. т.7, №7, 2001. С. 47-51.

15. Белевич, А.И. Струйные насосы-дозаторы (эжекторы) новых конструкций. М.: ООО "Эжектор". 2002. - 89 с.

16. Белосельский, Б.С. Топочные мазуты. М.: Энергия. 1977. - 255 с.

17. Белосельский, Б.С. Сернистые мазуты в энергетике: учеб. для вузов / В.Н. Покровский, Б.С.Белосельский. -М.: Энергия. 1969. 328 с.

18. Бобровников, Н. А. Защита окружающей среды от пыли на транспорте. -М.: Транспорт, 1984. 72 с.

19. Богатых, С. А. Циклонно-пенные аппараты. JL: Машиностроение. 1978. -224 с.

20. Бокрис, Дж.О.М. Химия окружающей среды: пер. с англ. / Под ред. О.Г. Скотниковой. М.: Химия, 1982. — 672с.

21. Буштуева, Е.А. Руководство по гигиене атмосферного воздуха. М: Медицина, 1976. - 416 с.

22. Валеев, Д.Х. Возможности улучшения экономических и экологических свойств цилиндров и циклов на режимах холостых ходов и малых нагрузок / Д.Х. Валеев, В.А. Гергенредер, H.H. Патрахальцев и др.// Двигателе-строение, 1991, №8-9. с. 62,69.

23. Варгафтик, Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. - 720 с.

24. Веччи, C.JI. Технологии очистки газов на ТЭС, сжигающих уголь / C.JI. Веччи, Д.Д. Воргол, Г.А. Кудлак// Семинар «Сжигание топлив с минимальным воздействием на окружающую среду». М., 1993. - 38 с.

25. Вильсон, Д. Камера Вильсона, Издатинлит, 1954. — 295с.

26. Власенко, В.М. Каталитическая очистка газов Киев: Техника, 1973. - 200 с.

27. Внуков, А.К. Надежность и экономичность котлов для газа и мазута. М. -Д., Энергия, 1966. - 368 с.

28. Внуков, А.К. Теплохимические процессы в газовом тракте паровых котлов. -М.: Энергоиздат, 1981.-296 с.

29. Водоподготовка. Процессы и аппараты.: Учебное пособие для вузов / Под ред. д.т.н., проф. О.И. Мартыновой. -М.:, Атомиздат, 1977. 352 с.

30. Возницкий, И.В. Практика использования морских топлив на судах: учеб. для вузов/ И.В Возницкий- изд.4, испр. и доп., СПб: 2006. 124с.

31. Волошин, В.П. Охрана морской среды: Учебное пособие / В.П. Волошин. -Л.: Судостроение, 1987. — 208 с.

32. Вредные вещества в промышленности: справочник. 4.1, II, III и дополнение / Под ред.Н.В. Лазарева. Л.: Химия, 1977. - 1820 с.

33. Газовая динамика. / Рахматуллин Х.А., Сагомонян А.Я., Бунимович А.И., Зверев И.Н. Высшая школа. М.: 1965. - 722 с.

34. Гладкий, A.B. Современное состояние и перспективы мирового развития методов десульфуризации отходящих промышленных газов // Промышленная и санитарная очистка газов. М.: ПДНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1990. -28 с. (Сер.ХМ- 14).

35. Гладков, O.A. Создание малотоксичных дизелей речных судов / O.A. Гладков, Е.Ю. Лерман. Л.: Судостроение, 1990. — 112 с.

36. Голубев, Б.П. и др. Электрофизические методы исследования свойств теплоносителей. -М.: Энергоатомиздат. 1983. 165 с.

37. Гришкин, Б.В. Применение Правил Приложения VI к Конвенции МАР-ПОЛ 73/78 // Научно-технический сборник. Выпуск № 28. СПб.: РМРС, 2005. С. 228-246.

38. Голубев, И. Р. Окружающая среда и транспорт: учебн. пособие для вузов / И.Р. Голубев, Ю.В. Новиков. М.: Транспорт, 1987. - 96 с.

39. Горбов, В. М. Альтернативные топлива для судовых энергетических установок / В. М. Горбов, В. С. Митенкова // Судоходство. 2007. - № 3 (128). -С. 54-55.

40. ГОСТ 17.2.1.03-84 Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения. -М.: Изд-во стандартов, 1984.

41. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 2009 году»: одобрен Правительством Российской Федерации.-М.: Ось-89, 2009.

42. Гребешок, В.Д. Обессоливание воды ионитами / В.Д. Гребенюк,

43. A.A. Мазо-М.: Химия, 1980.-256 с.

44. Гриценко, Е.А. Некоторые вопросы проектирования авиационных газотурбинных двигателей / В.П. Данильченко, C.B. Лукачев, Ю.Л. Ковылов,

45. B.Е. Резник, Ю.И. Цыбизов. Самара.: СНЦ РАН, 2002. - 527 с.

46. Дорохов, А. Ф. Разработка методологии, принципов проектирования и модернизации производства судовых малоразмерных дизелей: автореф. дис. . канд. техн. Наук/ А.Ф. Дорохов. Каспийск, 1997.

47. Данилов, A.M. Классификация присадок и добавок к топливам // Нефтепереработка и нефтехимия, 1997, №6. С. 11-14.

48. Данилов, A.M. Присадки к дизельным топливам в России (ассортимент и назначение) / A.M. Данилов, Т.Н. Митусова, Ю.А. Микутеиок // Двигателе-строение, 2000, №1. С. 21-22.

49. Дейч, М.Е. Техническая газодинамика. М.: Энергия. 1974. - 674 с.

50. Дессауэр, Ф., Ионизированный воздух и его физиологическое действие. -М.: Изд. АН СССР. 1934: 305 с.

51. Дьяконов, Г. К. Вопросы теории подобия в области физико-химических процессов, Изд. АН СССР, 1956. 349 с.

52. Ененков, В. Г. Защита окружающей среды при транспортных процессах. -М.: Транспорт, 1984. 198 с.

53. Ермакова, А. А. Жидкофазные абсорбционные каталитические методы сероочистки отходящих газов предприятий металлургии и энергетики /

54. A.A. Ермакова, В.А. Кириллов, H.H. Кундо, Б.Н. Лукьянов, З.П. Пай // ЖВХО им. Д.И. Менделеева. 1990.-Т.35, N 1. - С.22-32.

55. Завгородний, Б.В. Как повысить эффективность судовых энергоустановок.

56. Энергетика и промышленность России. 2005. - № 10. - С. 11-15.

57. Заминян, А.А.Абсорберы с псевдоожиженной насадкой / A.A. Заминян,

58. B.М. Рамм -М.: Химия, 1980. 184 с.

59. Звонов, В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1981. - 160 с.

60. Зубрилов, С.П. Охрана окружающей среды при эксплуатации судов: учеб. пособие.для вузов / С.П. Зубрилов, Ю.Г Игдук, В.И. Косовский. JL: Судостроение, 1989. — 256 с.

61. Зубрилов, С.П. Экология (раздел в Энциклопедии транспорта). В книге: Большая энциклопедия Транспорта. — СПб.: Речной транспорт. 1998г.

62. Иванов, Д.Ю. Значение введения СЕКА в Балтийском море, пути снижения выброса оксидов серы в атмосферу // Инновации № 4 (91), 2006. С. 120-121.

63. Иванов, Д.Ю. Тенденции развития мирового бункерного рынка и обеспечение экологической безопасности морской среды // Вестник Санкт-Петербургского университета. Сер. 5. 2006. Вып. 4. С. 147-150.

64. Испытания опытно-промышленной-установки поглощения газовых выбросов. // Комиссаров К.Б., Малоземов В.Н., Финоченко В.А. и др. Межвуз. сб. научн. тр. «Экология и безопасность». Ростов-на-Дону.: РГАСХМ, 1997. -С. 38-43.

65. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.:, «Химия», 1973. 750 с.

66. Кельцев, Н.В. Основы адсорбционной техники. M.:,- JI.: Химия, 1976. -512 с.

67. Кноп, В. Техника обеспечения чистоты воздуха: Пер. с нем./ В. Кноп, В. Теске. М.: «Медицина», 1970. - 200 с.

68. Кнорре, Г.Ф. Теория топочных процессов / Г.Ф. Кнорре, K.M. Арефьев, А.Г. Блох. М., - JL, Энергия, 1966. - 491 с.

69. Коган, Я. И.ЖФХ / Я.И. Коган, З.А. Бурнашова- М., Л., Энергия, 24, 2630. 1960.

70. Комиссаров, К.Б. и др. Вибротурбулизационное поглощение газов жидкостью // Труды Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» Ростов н/Д.: РГУПС., 1991.С. 83-85.

71. Комиссаров, К.Б. Экспериментальные исследования поглощения оксидов из продуктов сгорания при их смешении с водяным паром и последующей конденсации / К.Б. Комиссаров, A.B. Тарасовский, Е.А. Кучеренко,

72. B.B. Шилов // «Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда и окружающей среды» Межвуз. сб. науч. тр. Вып.9, Ростов н/Д.: РГАСХМ ГОУ, 2005. С. 82-85.

73. Комиссаров, К.Б. Газовые выбросы от котельных агрегатов, работающих на сернистых топливах / К.Б. Комиссаров, A.B. Тарасовский, В.Е. Онишков // Тезисы доклада на научно-теоретической конференции «Транспорт 2003». Ростов н/Д. РГУПС, 2003. - С.33-34.

74. Комплексная очистка дымовых газов теплогенерирующих установок. Монография. / Комиссаров К.Б., Лутков С.А., Филь A.B. Ростов н/Д.: Филиал ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова» в г. Ростове-на-Дону, 2007. - 134 с.

75. Крешков, А.П. Основы аналитической химии. М.: Химия, 1965,- 498 с.

76. Кузнецов, И.Е. Защита воздушного бассейна от загрязнения вредными веществами / И.Е. Кузнецов, Т.М. Троицкая. М.: Химия, 1979 - 344 с.

77. Кузнецов, И. Е. Оборудование для санитарной очистки газов / И.Е. Кузнецов, К.И. Шмат, С.И. Кузнецов.- Киев.: Техника 1989. 303 с.

78. Лазарев, В.И. Очистка отходящих газов за рубежом: Перспект. Аналит. Докл. М., ГКНТ СССР: ВИНИТИ, 1988. - 19 с.

79. Лаигмюр, И. УФН, 37, 349. 1949.

80. Либефорт, Г.Б. Судовые двигатели и окружающая среда. Л.: Судостроение,1979, 141 с.

81. Лозановская, И.Н. и др. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. Учебное пособие. — М.: «Высшая школа», 1998. 287 с.

82. Лоусон, Ч. Численное решение задач методом наименьших квадратов / Ч. Лоусон, Р. Хенсон.: пер. с англ. М.: Наука 1986. - 367 с.

83. Марков, В.А. Токсичность отработавших газов дизелей / В.А. Марков, P.M. Баширов, И.И. Габитов, В.Г. Кислов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002. - 376 с.

84. Миннекаева, Д.Р. Международно-правовые аспекты охраны атмосферного воздуха: Электронный ресурс.: Дис. . канд. юрид. наук: 12.00.10 М.: РГБ, 2005 (Из фондов Российской Государственной библиотеки). 221 с.

85. Мироненко, И. Г. Применение водотопливных эмульсий для увеличения срока эксплуатации судовых дизелей : диссертация . доктора технических наук : 05.04.02 .- Барнаул, 2007 283 е.: ил. РГБ ОД, 71 07-5/620.

86. Higuchi, W. J., Konski С. Т., J. Coll. Sei., 14 1960.

87. Higuchi, W. J., Konski C. T., J. Coli. Sei., 15,1962.

88. Никаноров, A.T. Глобальная экология: Учебное пособие / А. Никаноров, Т. Хоружая. -М.: Изд-во Приор, 2000 285 с.

89. Новиков, Л.А. Основные направления создания малотоксичных транспортных двигателей // Двигателестроение, 2002, №3. С. 32-34.

90. Носков, A.C. Воздействие ТЭС на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба / A.C. Носков, М.А. Савинкина, Л.Я. Анищенко. -Новосибирск, 1990. 184 с.

91. Нунупаров, С.М. Предотвращение загрязнение моря с судов. Учебное пособие для вузов. М.: Транспорт, 1985. 288 с.

92. Ольховский, Г.Г. Защита окружающей среды при производстве энергии на тепловых электростанциях / Г.Г.Ольховский, Л.И. Кроппа. М.: Энерго-атомоиздат, 1991. - 156 с.

93. Основа практической теории горения / В. В. Померанцев, Р.Б. Ахмедов, Ю.А. Рундыгин и др. Л., Энергия, 1973. - 263 с.

94. Пронин, А.Ф. Машины для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур, Изд. «Высшая школа», 1964. 389 с.

95. Прохоренко, Ф.Ф. Герметизированная система хранения испаряющихся нефтепродуктов в резервуарах и защита окружающей среды /Ф.Ф. Прохоренко, Г.А. Андреева. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1991. - 304 с.

96. Раевски, П. Снижение уровня эмиссии оксидов серы на судах морского флота. // Двигателестроение,2007, №1. С. 43-45.

97. Рамм, В. М. Абсорбция газов. М.: «Химия». 1976. - 655 с.

98. Расчет объемного расхода газов и паров с применением компьютерной программы / Комиссаров К.Б., Кучеренко Е.А., Яковлева A.A. и др. Ростов н/Д.: РГУПС, 2001.- 12 с.

99. Рекус, И.Г. Основы экологии и рационального природопользования: Учебное пособие / И.Г. Рекус, О.С. Шорина. М.: Изд-во МГУП, 2001.- 146 с.

100. Розенкноп, З.П. Извлечение двуокиси серы из газов. М.: ГХИ, 1952. - 192 с.

101. Руководящие указания по переводу котлоагрегатов, работающих на сернистых жидких топливах в режиме сжигания с предельно малыми избытками воздуха. М., Союзтехэнерго, 1980. - 34 с.

102. Салимов, А.У. Вопросы теории электростатического распыливания / А.У. Салимов, М.Т. Балабеков, A.M. Багдасаров. Ташкент.: ФАН, 1968. -110 с.

103. Сигал, И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. Л.: Недра, 1988.-312 с.

104. Сигал, И.Я. Очистка.промышленных выбросов от оксидов серы и азота / И.Я. Сигал, В.И. Славин, В.В. Шило Харьков: Оригинал, 1999. - 142 с.

105. Сизых, В.А. Судовые энергетические установки: Учебник для речных училищ и техникумов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1989. - 263 с.

106. Смайлис, В.И. Проблемы снижения токсичности и дымности отработавших газов дизелей // Двигателестроение, 1979.-№1. С. 19-21.

107. Смайлис, В.И. Современное состояние и новые проблемы экологии дизе-лестроения // Двигателестроение, 1991—№1. С.3-6.

108. Смесительное устройство систем газ-жидкость твердые частицы. Патент РФ № 2041734 / Комиссаров К.Б., Финоченко В.А., Педыч В.И. 1995. - 4 с.

109. Соколов, Е.Я.Струйные аппараты / Е.Я. Соколов, Н.М. Зингер .-3-е изд., перераб. М.: Энергоатомиздат. 1989. - 353 с.

110. Спейшер, В.А. Повышение эффективности использования газа и мазута в ( энергетических установках / В.А. Спейшер, А.Д. Горбаненко. М.: Энергоиздат, 1982. 239 с.

111. Способ смешивания газа, содержащего твёрдые частицы с жидкостью. Патент РФ № 2166361 / Комиссаров К.Б., JL Б. Вершинин, В. Е. Онишков, и др., 2001.-4 с.

112. Способ смешивания газов с жидкостью. / К.Б. Комиссаров и др. Патент РФ 2166356,1999.-4 с.

113. Способ смешивания газов с жидкостью. Патент РФ № 2166356 / Комиссаров К.Б., Суховеева E.H., Комиссаров М.К. 2001. 4 с.

114. Стаценко, В.Н. Совершенствование экологической безопасности судовых энергетических установок. Владивосток.: Изд-во. ДВГТУ, 1997. - 126 с.1

115. Сугак, Е.В. Очистка промышленных газов от газообразных и дисперсных примесей / Е.В. Сугак, H.A. Воинов и др. // Химия растительного сырья. № 3, 1998.-С. 21-34.

116. Теоретические основы химмотологии / Под ред. A.A. Браткова.- М., 1984. 226 с.

117. Тищенко, Н.Ф. Охрана атмосферного воздуха. Расчет содержания вредных веществ и их распределение в воздухе: Справ. М.: «Химия», 1991 - 368 с.

118. Толщин, В.И. Режимы работы и токсичные выбросы отработавших газов судовых дизелей: Учеб. пособие для вузов / В.И. Толшин, В.В. Якунчиков. -М.: МГАВТ, 1999. 192 с.

119. Толщин, В.И. Рециркуляция отработавших газов как средство снижения оксидов азота судового дизель-генератора / В.И. Толщин, В.В. Якунчиков, Т.В. Чуб // Двигателестроение, 2000, №4. С. 20-21.

120. Туркин, A.B. Снижение загрязнения атмосферы очисткой продуктов сгорания судовых и корабельных энергетических установок. Материалы седьмой региональной научно-технической конференции. Новороссийск: МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2008. - С. 70.

121. Ужов, В.Н.Очистка промышленных газов фильтрами / В.Н. Ужов, Б.Н. Мягков.-М.: Химия, 1970. 190 с.

122. Усовершенствованная установка поглощения газовых выбросов. Комиссаров К.Б., Онишков В.Е., Шерстов Ю.Б. Вестник РГУПС. №2, 2000. 5 с.

123. Устройство для очистки газов. Патент РФ № 2023497 / Комиссаров К.Б., Карминский В.Д., Финоченко В.А., Комиссаров М.К.1994. 4 с.

124. Устройство для смешивания газа с жидкостью. Патент РФ № 1780821 / Комиссаров К.Б., Финоченко В.А., Вершинин Л.Б., Онишков В.Е. 1994- 3 с.

125. Фидели, В.А. Судовые двигатели и экология // Судоходство. -2001.-№5. -С. 29.

126. Холланд, Ф. Химические реакторы и смесители для межфазных процессов / Ф. Холланд, Ф. Чапман. -М.: «Химия», 1974. 208 с.

127. Цегельский, В.Г. Защита атмосферы от выбросов углеводородов из резервуаров для хранения и транспортирования нефти и нефтепродуктов / В.Г. Цегельский, П.Н. Ермаков, B.C. Спиридонов // Безопасность жизнедеятельности, №3, 2001. С.34-41.

128. Шагая в ногу с постановлениями // Мир серы, N, Р, К. 1994. - № 4. - С. 32-51.

129. Шапошник, В.А. // Журнал аналитической химии. Т. 47, вып. 1, 1992. С. 152-158.

130. Шапошник, В.А. Кинетика электродиализа. Воронеж.: Изд-во Воронеж, ун-та, 1989.-175 с.

131. Шапошник, В.А. Чистая вода. СОЖ, т.З., 1998. С.45-51.

132. Шапошник, В.А.Успехи химии / В.А. Шапошник, A.A. Мазо, П.Т. Фрёлих.: 60, вып. 11, 1991.-С. 2469-2483.

133. Шапошник, В.А. Журнал прикладной химии./ В.А. Шапошник, И.П. Стры-гина, H.H. Зубец, Б.Е. Милль.: Т. 64, № 9, 1991. С. 1942-1946.

134. Шишкин, Н.С. Облака, осадки и грозовое электричество. М.: Гидроме-теоиздат, 1964. - 134 с.

135. Щавелев, Д.В. Экологически безопасный судовой двигатель / Д.В. Щавелев // Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи / Сб. материалов. М.: ГАО ВВЦ, 2004. - С.262-264.

136. Экологическая безопасность тепловозных дизелей в эксплуатации: учебноепособие для студентов специальности 150700 Локомотивы /

137. Д.Я.Носырев, Е.И. Сковородников, Е.А. Скачкова, А.Д. Росляков Самара.: СамГАПС, 2004.- 139 с.

138. Экспериментальная установка для смешения газов с жидкостью. Комиссаров К.Б., Казарян A.C., Тарасовский A.B. Материалы международной школы-семинара «Промышленная экология». Ростов н/Д.: РГСУ, 2003. С.87-90.

139. Anisits, F. Der Kraftstoffeilub auf die Abgasemissionen von Pkw-Wir / F. Anis-its, О. Hiemesch, W. Dabeistein, J. Cookce, M. Mariott. belkammermotoren. "MTZA Motortechn. Z." - 1991.- Jg.52. - №5. - S. 242-249.

140. Baird, M. H. J., Friction factors in pulsed flow / Baird M. H. J., Round G. P., Gardenas J. N. Canad. Inst. Chem. Eng., 1971, v. 49, N 4, p. 220-223.

141. Diderichs, F. Einflubgroben bei der Bildung von Feststoffen in Abgasen von olgefeuerten Wormeereugern. VDI - Ber., 1977, № 286.

142. Domkohler, G., Themi Ingenier, 3, (1939).

143. Fournier, A. Controlling Air Emission from Marine Vessels: Problems and Opportunities University of California Santa Barbara, 2006. - 85 p.

144. Gall, R.L. The double Alkali Wet Scrubbing System / R.L. Gall, E.J. Piasecki // Chem. Engin. Progress. 1975. Vol. 71, N 5. - p. 72.

145. H., Bove Elec. World. / H. Bove, R. Bitsko, J. Zonie, E. Sandel. 1985. -Vol.199, N 12. P. 44-46.

146. Hidy, G. M.Ch. E. / G. M. Hidy, S. К. A. Friedlander // J. Journal, 9, 115. 1964.

147. Hidy, G. M.Ch. E. / G. M. Hidy, S. К. A. Friedlander // J. Journal 10, 115. 1964.

148. Jange, C. Ann. MeL (Beiheit), 5, 1952.

149. Levne, D. G. Chem. / D. G.Levne, S. K. Friedender // Eng. Sei., 13, 49. 1960.

150. Light, T.S. //Anal. Chem. 1984. Vol. 56. P. 1138-1142.

151. McEntee, W. J. Phis. Chem./ W.McEntee, K.Mysels.// 1969, v. 73, №9, p. 30183027.

152. Saleem, А. Аммиачная абсорбция S02 приобретает значение / A. Saleem, K.E. Janssen, P.A. Ireland // Мир серы, N, P, K. 1994. - № 4. - P. 23-29.

153. Untersuchungen Stickoxidminderung an shnellaufcnden Grossdieselmoioren. Kruggel Otto. «Ml Z: Mouirtechn 2», 1988,49, № 1. S. 22-29.

154. Resolution МЕРС. 184(59). Adopted on 17 July 2009. P.24

155. Официальные периодические издания: // Электронный ресурс.:[сайт]: http://www.mandiesel.com/ MAN Diesel official Site], свободный. -Загл.с экрана.

156. Tommy, Johnsen. Future maritime sulphur reduction regulations. 27th International Bunker Conference, 2006.

157. СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ, ОТРАЖАЮЩИХ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

158. Модина, М.А. Принцип действия установок поглощения газовых выбросов (У111 В) для очистки продуктов сгорания от соединений серы в судовых условиях // Эксплуатация морского транспорта 2010.- №2 (60).- С. 67-70 (№ 1962 по перечню ВАК 2010 г.).

159. Модина М.А. Моделирование процесса снижения загрязнения атмосферы выбросами от судовых энергетических установок /A.B. Туркин, М.А. Модина, В А. Туркин //Речной транспорт (XXI век). C.B.- 2010.- № 3.- С.72-73 (№ 1499 по перечню ВАК 2010 г.).

160. Модина, М.А. Обзор некоторых способов снижения выбросов оксидов серы в атмосферу от судовых дизелей// Сборник научных трудов МГА. Выпуск 13. Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2009 - С. 117-119. <

161. Модина, М.А. Анализ современных требований в области предотвращения загрязнения воздушной среды оксидами серы с судов// Сборник научных трудов МГА. Выпуск 13- Новороссийск: РИО МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2009 , с. 76-78.г

162. Модина, М.А. Обзор методов десульфуризации продуктов сгорания садового топлива// Материалы IX городской научно-практической конференцииIстудентов, аспирантов и молодых ученых. Новороссийск: РИО НПИ КубГТУ, 2009.-С. 124-127.

163. Модина, М.А. Применение установок поглощения газовых выбросов

164. ЧО и> и1 Относит. влажн,ср, %0,35 0,33 С\ Емкость, Сизм, нФ1,753 1,654 о Диэлектрическая проницаемость среды, е4,27 4,07 оо Проводимость, о-105, Смы 1,84 ю рН конденсатаьо оо и) о Исходная концентрация БОг, л мг/ м

165. О Конечная концентрация БС^, мг/ м394,0 94,5 Процент поглощ. БОг, %о и> и) Поглощ. кол-во БОг ,мг/м3V