автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Повышение экологической безопасности дизельных установок судов выбором рациональной технологии нейтрализации оксидов азота в отработавших газах

на правах рукописи

АВДЕВИН ДМИТРИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ДИЗЕЛЬНЫХ УС ТАНОВОК СУДОВ ВЫБОРОМ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОКСИДОВ АЗОТА В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ

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

АВТОРЕФЕРАТ - диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт - Петербург 2003

Работа выполнена на кафедре "Судовых энергетических установок" Санкт - Петербургского Государственного Университета водных коммуникаций.

Научный руководитель: доктор технических наук, старший научный сотрудник. Иванченко А. А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ложкин В.Н. кандидат технических наук, доцент Нестеренко И.Ф.

Ведущее предприятие: ЗАО "Центральный научно исследовательский институт морского флота"

Защита состоится « 5 » декабря 2003 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д223.009.04 при Санкт - Петербургском Государственном Университете Водных Коммуникаций по адресу: 198035, Санкт - Петербург, уд. Двинская, дом 5/7.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке университета.

Автореферат разослан « 4 » ноября 2003 г.

Учёный секретарь

18 оЁ(

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы объясняется необходимостью реализации закона об охране атмосферного воздуха, а также обязательств Российской Федерации по трансграничному переносу окислов азота, конвенции Мар-пол73/78, где на ближайшие годы запланировано снижение выбросов N0* ориентировочно на 30-50 %.

Целью работы является получение научно обоснованных технических и технологических разработок, обеспечивающих экологическую * безопасность функционирования СЭУ.

Задачи исследований

1. Выполнить анализ технического уровня дизельных установок судов внутреннего и смешенного плавания и технологий нейтряптятгии вредных выбросов применяемых на транспорте и в промышленности.

2. Разработать методику оценки и выбора технологии нейтрализации, сформировать базу данных по методам снижения выбросов N0* и их эффективности, осуществить выбор наиболее приемлемой технологии.

3. Разработать математическую модель течения газа внутри опытного устройства и программное обеспечение к ней, позволяющие исследовать физические условия протекания реакции восстановления N0* внутри устройства, производить целенаправленный выбор основных конструктивных элементов устройства на этапе его проектирований.

4. Экспериментально оценить эффективность снижения выбросов N0* с использованием предлагаемой бес каталитической технологии, проверить правильность теоретических предпосылок, положенных в основу её работы.

5. Разработать рекомендации по созданию устройства для нейтрализации N0* полноразмерной дизельной установки и рекомендаций по её установке на суда внутреннего и смешенного плавания,

6. Оценить экономический эффект внедрения предлагаемой установ-г ки, связанный с предотвращением экономического ущерба, причиняемого

выбросами N0* с отработавшими газами дизельных установок судов, сформулировать предложения по дальнейшему совершенствованию уст" ройства.

Объектом исследований являются организационно-технические и технологические разработки, обеспечивающие экологическую безопасность функционирования дизельных установок судов.

Предметом исследований являются судовые главные и вспомогательные установки и входящие в них устройства и системы для обеспечения экологической безопасности их функционирования.

Методологической основой и теоретической базой являются отечественные и зарубежные исследования и базовые концепции в области создания систем нейтрализации лггпгтпп гпггт в отмиГйи ишшг газах дизелей,

Грос. национальна*!

I БИБЛИОТЕКА |

1 спем^ртг«^}

! о» »у

зарубежные и отечественные исследования и разработки в области повышения эффективности их функционирования; законодательно-нормативные акты и методические документы в области судостроения и экологии.

Достоверность выводов обеспечивается многоэтапным рассмотрением проблемы, применением общепризнанных методов и приемов системного и логического анализа и синтеза, а также общепризнанного математического инструментария, использованием удовлетворяющих требованиям действующих нормативных документов приборов и оборудования. Достоверность результатов подтверждается их апробацией на экспериментальной установке.

Научная новизна характеризуется следующими результатами, выносимыми на запцпу:

1. Разработана методика оценки и выбора наиболее рациональной технологии нейтрализации Ж)х в ОГ для условий отрасли водного транспорта.

2. Предложена технология управления ходом химических реакций бескаталитического восстановления N0* в нейтрализаторе с помощью элементов его конструкции.

3. Разработана математическая модель и методика поверочного расчёта проточной части опытного устройства, позволяющая анализировать условия протекания химических реакций и возврат газов с радикалами в начало реакции, производить целенаправленный выбор основных конструктивных элементов устройства на этапе проектирования нейтрализатора.

4. Впервые получены экспериментальные данные по работе опытного устройства для бескаталитического восстановления N0» предложены показатели, определяющие его эффективность, определены пути дальнейшего его усовершенствования и использования в судовых условиях.

Практическая ценность работы заключается в получении опытных результатов способствующих решению важной государственной задачи, направленной на снижение загрязнения воздушного бассейна выбросами N0* с ОГ дизельных установок судов, которые могут быть использованы судовладельцами, эксплуатирующими суда морского, речного и рыбопромыслового флотов, проектными и научными организациями, работающими над созданием энергетических установок новых судов.

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационной работы нашли практическое применение при выполнении госбюджетных научно - исследовательских работ по темам «Повышение эффективности технической эксплуатации судовых энергетических установок», в учебном процессе в ходе дипломного проектирования студентов, обучающихся по специальности "Судовые энергетические установки", "Эксплуатация судовых энергетических установок". Результаты, заключающиеся в систематизации экологических показателей

судовых дизелей российских и зарубежных производителей, требования, предъявляемые к ним в различных странах, разработка простой конструкции устройства для восстановления ХОх в отработавших газах дизелей, общие технические требования к технологиям дня нейтрализации вредных выбросов с отработавшими газами дизельных установок судов на его основе использованы ОАО "Инженерный цешр судостроения" при проработке вопросов комплектации энергетических установок перспективных судов, что подтверждается соответствующим актом внедрения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались автором на научно-технической конференций «Вопросы охраны атмосферы от загрязнения» (Санкт-Петербург 2000 г.), конференции молодых ученное «Моринтех-юниор» (Санкт-Петербург 2002 г.). заседании научного совета по горению и взрыву при президиуме РАН яз тему «Тошшво-двигатель-чистая система. Проблемы Северо-Западного региона» (Санкт-Петербург 2003 г.), ежегодной студенческой научно-технической конференции (Санкт-Петербург 2003 г.), международной на-учно-пракгаческой конференции «Безопасность водного транспорта» (Санкт-Петербург 2003 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатных работы.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 189 страниц, 47 рисунков, 18 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена общая характеристика работы, обосновывается актуальность выбранной темы, формируется цель работы и круг задач, которые необходимо решить для ей достижения.

В первой гнэве рассматривается роль судоходства в загрязнении воздушного бассейна, анализируется технический уровень дизельных установок эксплуатирующихся судов и современные требования к их экологическим показателям, анализируется современная техника и технологии ней,; трализации вредных веществ в промышленности и на транспорте, рассмат-- риваются проблемы их разработки и использования, выделяется в качестве актуальной проблема выбора бескаталитической технологии восстановления 1ЧОх с ОГ судовых дизелей и создания приемлемой по стоимости системы нейтрализации.

Постоянно растущие грузовые перевозки влекут за собой бурный рост флота во всех странах мира, что неизбежно приводит к ухудшению экологической ситуации в местах интенсивного судоходства и крупных портах. Принятие мировым сообществом и правительствами многих стран жёстких мер, направленных на ограничение выбросов МОх в атмосферу, требует от судостроителей и эксплуатационников внедрения новых приро-

доохранных технологий для снижения его выбросов. Наиболее перспективный способ достичь поставленной задачи - это применение систем нейтрализации. Однако высокая стоимость имеющихся на рынке каталитических систем нейтрализации препятствует их широкому применению. Всё это требует применения более приемлемых по цене систем нейтрализации на базе бескаталитических технологий, что требует разработки специальных методик и создания новых устройств.

Вторая глава посвящена разработке методики выбора наиболее рациональной технологии нейтрализации. Для этого анализируемая система, включающая ряд подсистем, представлена в виде так называемого "черного ящика" (рис. 1), имеющего входы (факторы оказывающие влияние на эффективность технологии) и выходы (параметры оптимизации, функции цели).

Рис. 1. "Черный ящик" к задаче оценки и выбора технологической

схемы нейтрализации вредных выбросов дизельных установок.

Где: Ф1, Ф2, ФЗ - факторы, характеризующие, соответственно, экономику технологии, качество системы, выявленное в процессе ее эксплуатации, организацию технического обслуживания, изготовления и установки системы на судно;

01, \У1, ОЗ - соответствующие комплексные обобщенные показатели, характеризующие технологию или технологическую схему нейтрализации вредных выбросов в отработавших газах дизельных установок судов с точки зрения их эффективности, затрат на обслуживание и эксплуатацию.

В общем виде функциональная зависимость, выраженная формулой^), составляет основное содержание рассматриваемой кибернетической системы "черного ящика" применительно к задаче оценки и выбора технологии нейтрализации того или иного вредного вещества.

ТНВВ = % Э, К, Т, П)

(1)

где: £ - экологическая эффективность системы, зависящая от использованной технологии нейтрализации NOx, СО, СН, сажи и других вредных веществ и т.д.;

Э - экономичность способов, также зависящая от комплектации системы, использующихся катализаторов и пр.;

К - конструктивные особенности (двигателей, машинного отделения судна, габариты собственно системы);

Т - технологичность изготовления системы, определяющая возможность применения доступных материалов и оборудования;

П - производственные трудозатраты на изготовление (если что будет осуществляться нз судоремонтных предприятиях отрасли), моптзж н обслуживание.

Входы "черного ящика", характеризуемые определенными значениями y¡, разбиты на три группы показателей: организационные, эколого-экономические и эксплуатационные. Каждому выбору уровней входа соответствует определенное значение выходов, которые через соответствующие показатели характеризуют уровень сравниваемых технологий. При этом к оценочным показателям предъявляются требования интегрально-сти, единственности, безразмерности.

Определение численных значений частных показателей производилось путем присвоения баллов для качественных показателей, например, методом экспертного опроса для количественных показателей по нормативно - техническим документам.

Выбранные частные показатели ранжированы путем расчета их коэффициентов весомости в сошвсилвии с требованиями ГОСТ 23554.2-81.

Каждому уровню входов модели отвечают определенные значения выходов, которые через соответствующие потенциалы Dc¡s оценивают уровень сравниваемых технологий. В качестве одного из основных вопросов описания функционирования рассматриваемой системы является введение количественной характеристики технологии в виде числа, которое давало бы возможность оценить ее в целом. Такое число, с одной стороны, должно количественно характеризовать насколько эффективно ora обеспечивает достижение целей системы.

Анализ сущности показателей технологии нейтрализации, математических моделей, методик ее оценки и выбора позволил принять в качестве целевой функции следующую зависимость:

или при поэтапной комплексной оценке

\fijk (3)

где: Е^, Е)^. (1у, ёр - безразмерные числа (потенциалы), характеризующие ,]-ю технологию по всем показателям с учетом их веса, 3 - ю технологию по комплексу показателей и I - й показатель j - ой технологии нейтрализации; п и Пь - соответственно всех показателей и в комплексе; X -шкалирующий коэффициент, учитывающий вес 1 - го показателя.

Полученное значение Ц является обобщенным показателем эффективности анализируемых технологий и эффективности снижения вредных выбросов с ОГ дизельных установок судов, внедрением соответствующей технологии и тех или иных производственных условий. В окончательном виде указанные показатели приведены к безразмерному виду с помощью номограммы, построенной на основе так называемой кривой желательности Хариштона.

Сама кривая желательности принята следующей: при = 1,00 - уровень значений показателя Уь обеспечивающий максимально возможный положительный эффект при внедрении технологии; 1,00 < ¿1 < 0,80 - реально достигнутый наибольший положительный эффект; 0,80 < (1 < 0,60 - допустимый и довольно высокий уровень показателя У;; 0,60 < (1 < 0,37 - допустимый и достаточный уровень показателя У;; 0,37 < <!< 0 - реально достигнутый наихудший уровень показателя У] и с! = 0 - значение У;, при котором сравниваемая технология заведомо не приемлема для практической реализации.

С использованием вышеуказанной методики в качестве одной из наиболее рациональных определено селективное некаталитическое восстановление оксидов азота.

В третьей главе приводится описание объекта исследований и экспериментальной установки, применяемой аппаратуры, методики экспериментальных исследований и анализа погрешностей измерений.

Установка представляет собой комплекс, который включает дизель 14 8.5/11 с фланцевым дисковым лопастным гидротормозом и измерительной головкой, контрольно - измерительные и регистрирующие приборы.

Экспериментальные исследования проводились с соблюдением требований ГОСТ 10448-80, ГОСГР 51249-99.

В качестве предмета исследований рассмотрен нейтрализатор, представленный на рис. 2

Рис. 2. Схема устройства - нейтрализатора оксидов азота в ОГ дизеля

. Принцип его работы заключается в следующем: отработавшие газы поступают по входному патрубку 1 в смеситель 4, а затем в диффузор 5. Часть газа по обтекателю 7 уходит в трубопровод 8 и далее в атмосферу, другая часть таза с радикалами эжекгируется в смеситель 4. Это увеличивает время контакта ОГ с восстановительной средой и способствует дополнительному ускорению реакции. В качестве восстановителя использован водный раствор карбамида.

Раствор захватывается потокам отработавших газов и распиливается в смесителе. Количество подаваемого карбамида для поддержания необходимой для нейтрализации восстановительной среды регулируется в зависимости от температуры ОГ дизеля и режима работы дизеля редуктором 9.

Методика проведения исследований предусматривала исследования показателей работы и токсичности ОГ дизеля, оснащенного нейтрализатором, при его работе по винтовой, нагрузочной и внешней характеристикам, а также оценку эффективности нейтрализации N0* в опытном устройстве при различных концентрациях раствора карбамида и скорости его подачи в зону реакции.

При анализе результатов испытаний в рассмотрение принимались расход топлива, эффективная мощность, расход и скорость прохождения ОГ через устройство, концентрация и удельный выброс оксидов азота в ОГ до и после нейтрализатора, скорость подачи восстановителя, температурный режим работы дизеля, давление в системе смазки.

В четвёртой главе приводится описание химических реакций восстановления оксидов азота с использованием в качестве восстановителя карбамида, а также математической модели и методики поверочного расчёта проточной части опытного устройства.

При выборе в качестве восстановителя карбамида принималось во внимание, что кярбамид более безопасен, чем аммиак, пепгп транспортируется, не требуя дополнительного оборудования, промышленностью выпускается в виде гранул и, что еще немаловажно, он дешевле, чем аммиак.

В основу работы нейтрализатора положено следующее уравнение химической реакции:

6Ш + гсххш^ъ -> ЯчГ2 I- 2С02 + 4Н20 (4)

Используемый в качестве восстановителя карбамид в присутствии избытка кислорода при высокой температуре начинает разлагаться на аминные составляющие. ^

В общем случае расширенная кинетическая схема реагирования карбамида в продуктах сгорания характеризуется существованием конкурирующих каналов образования N2 и N0 представлена на (рис 3),

где: пути А, В, С - образования N2 в результате разложения N0, пути О, Е - образования N0 из №Т и N.

СО(Ш2)2

в

канал л!

т

Рис. 3. Схема бес каталитической нейтрализации, где: катал N2 - пути А, В, С; канал N0 - пути Д Е.

При этом для уменьшения вклада канала N0 необходимо, чтобы основная часть карбамида участвовала в восстановлении оксидов азота до азота.

На основании теоретического анализа считалось, что суммарная доля' прореагировавшего карбамида в N2 уменьшается с ростом температуры и увеличиваема с ростом концентрации оксидов азота в продуктах сгорания. Согласно расчетным исследованиям значение температуры ввода карбамида определяется коэффициентами аир. Чем больше а в восстановительной зоне или меньше количество вводимого в неё карбамида (/3), тем меньше значение температуры ввода карбамида. Для любой температуры ввода карбамида существует оптимальное количество подаваемого карбамида при данных и ирИ максимальной эффективности восстановления оксидов азота.

Для получения качественного представления о физических условиях протекания химических реакций в нейтрализаторе совместно с Ю. В. Яцу-ком была разработана математическая модель течения газа внутри предлагаемого устройства. В ее основу положены разработанные в 1ДАГИ дискретные вихревые модели, базирующиеся на схеме идеального активного сечения, учитывающие общие закономерности струйных течений. В принятой постановке граничной задачи для схемы "активного сечения" отработавшие газы приняты невязкими, несжимаемыми, невесомыми. Течение газа принято, плоским, симметричным, что позволило свести внутреннюю

задачу газовой динамики к задаче о движении газа в канале с препятствиями. Направление оси симметрии ОХ принято совпадающим с направлением потока на бесконечности перед нейтрализатором. Ось OY направлена по нормали к оси ОХ. Начало координат совпадает с Центром входного сечения нейтрализатора. Циркуляция вихря принята положительной, если скорость, вызванная им на оси симметрии, совпадает с направлением оси.

В качестве нейтрализатора рассматривается барабан конечной длины с входным соплом (конфузором), внутренним элементом и выходной трубой. Расход газа через нейтрализатор Q принят заданным.

Задача решалась в нестационарной постановке так, что Q=Q(t). В каждый момент времени т всюду; вне жестких стенок и вихревой границы струи, должен существовать потенциал скоростей, удовлетворяющий уравнению Лапласа

АФ(х,у,т) = 0, (5)

где: х, у — координаты рассматриваемой точки.

Это решение уравнения Лапласа должно также удовлетворять следующим граничным условиям:

ЭФ

а) Условию непротекания твердых стенок —- = 0, где Я- внешняя нор-

йп

маль к стенке.

б) Условию Чаплыгина-Жуковского о конечности скорости на острых (вихреобразующих) кромках элементов нейтрализатора.

в) Условию отсутствия возмущений на бесконечности.

г) Условию равенства давлении на внутренней и внешней сторонах границы струи.

Твердые стенки (препятствия в канале) и границы развивающихся струй моделировались нестационарными вихревыми слоями. В соответствии с принять™ методом, непрерывные вихревые слои заменялись дискретными. Расчет велся для дискретных моментов времени и таким образом осуществлялся переход от дифференциального уравнения (5) к его ко-нечноразностному аналогу.

Точное выполнение условия непротекания стенок капала обеспечено за счет использования метода отражения. В соответствии с этим методом, стенки канала рассматриваются как плоскости симметрии течения, и в расчет вводятся фиктивные (отраженные) вихри (рис. 4). Как следует из рис.4, поле скоростей, создаваемое одиночным вихревым шнуром в плоском канале, совпадает с полем скоростей, создаваемом в безграничной газе двумя бесконечными цепочками вихрей (с ингенсивностями +yF и -ур), каждая из которых имеет шаг равный удвоенной ширине канала 2 В.

N0 присоединенных вихрей й контрольных точек, в которых будет выполняться условие непротекания (см. рис. 5), распределим по поверхности элементов нейтрализатора так, чтобы у вихреобразутощих кромок находились контрольные точки - это позволит выполнить условие Чаплыгина-Жуковского (б).

Свободные вихри, моделирующие границы струй, перемещаются с местными скоростями частиц газа, тем самым удовлетворяется условие равенства давлений с различных сторон границы струи (г).

В каждый дискретный момент времени Тк=к Ат неизвестными являются интенсивности присоединенных вихрей ущ, 1=1... N0 и интенсивность вновь образовавшихся у острых кромок свободных вихрей ук, то есть всего Ыд+Ыгг неизвестных, где — число вихреобразующих кромок.

Проверка адекватности предложенной модели и сс программного обеспечения выполнялась на примере решения ряда классических задач газовой динамики для данных, которые опубликованы Белоцерковским С.М. и Ништа М.И.

--

В+а

-Гу

В-а

Ч»

I I

а

I

1—

2-В

-Ут

-2-В+я

Рис. 4. Учёт границ потока методом отражений, где: Ц» - скорость течения в канале; Ур — интенсивность вихря; В - ширина канала; а - ордината вихря;

Рис. 5. Вихревая схема.

В результате моделирования получена картина течения газа в нейтрализаторе, рассчитаны значения коэффициента эжекции газа в нейтрализаторе. Выполнены расчеты оптимальных параметров расчетной схемы, суммарного числа присоединенных вихрей N0 и временного шага Дт. Установлено, что результаты расчетов перестают зависеть от параметров расчетной схемы при Дтя0,10 и Ы|у»750.

На рис. 6 представлены результаты расчета коэффициента эжекции предлагаемого нейтрализатора. Из графика видно, что коэффициент эжекции находится на уровне 13%, что хорошо согласуется с опубликованными данными для струйных насосов.

-

_

Дт=0.05 N[>=800

-

- _

1 1 1 1 1

О 10 20 30 40 50 т

Рис. 6. Коэффициент эжекции для предлагаемого варианта нейтрализатора.

Глава заканчивается теоретическими и расчетными исследованиями, в ходе которых установлена расчетная концентрация карбамида, установленная исходя из условия преобладающего протекания реакции по пути А, В, С (рис. 3).

В пятой главе представлены результаты экспериментальных исследований, практические рекомендации и экономическое обоснование применения предлагаемой системы нейтрализации.

На первом этапе экспериментальных исследований проверялась оптимальная концентрация восстановителя на всех режимах нагрузочной, винтовой и внешней характеристик. В ходе исследований при этом изменялась как концентрация карбамида в камере смешения разработанного устройства, так и состав раствора. В последнем увеличивалась концентрация воды. Концентрация карбамида в потоке отработавших газов выдерживалась постоянной.

Установлено, что эффективность нейтрализации Ж)х определяется концентрацией карбамида в потоке ОГ, температурой и скоростью газа на входе в устройство. —

В присутствии карбамида реакции нейтрализации N0* начинают протекать при температурах выше 400 К соответствующих работе дизеля на режимах 10-15%-ной нагрузки как винтовой, так и нагрузочной характеристик. При этом при работе, на этих режимах определяющей является концентрация СО(№12)2 в растворе, определяющая температуру в камере смешения.

С переводом двигателя на боле нагруженные режимы нагрузки, отмеченные ранее закономерности в части влияния концентрации восстановителя в зоне смешения сохраняются, однако, начинает оказывать влияние скорость его подачи в устройство. Так, изменение концентрации восстапо-вигеля в потоке от 1/5 до 1/25 привело к изменению эффективности е на режимах 50, 75, 100. 110% - ной нагрузки по винтовой характеристике, соответственно 30,25, 27, 55%, на аналогичных режимах нагрузочной характеристики 15, 27, 42, 55%. Причём, механизм влияния изменения концентрации восстановителя в потоке сохраняется и при переходе на наиболее нагруженный режим винтовой характеристики включая внешнюю характеристику. При отмеченной эффективности оптимальная скорость подачи водного раствора восстановителя на режимах 50, 75, 100, 110% винтовой характеристики составила соответственно 2.55, 2.2, 3.2, 7.95 г/мин, на режимах нагрузочной характеристики - 3.2, 4.83, 6.44, 7.25 г/мин. При этом начинает проявляться конкурирующий механизм протекания реакций по всем схемам, рассмотренным ни рис. 3. (путь О и Е).

Изменение параметров работы дизеля 14 8.5/11 по винтовой и нагрузочной характеристикам без нейтрализатора и с нейтрализатором при оптимальных скоростях подачи водного раствора восстановителя представлены на рис. 9.

V/, 1/е

36.4

35,1

Тог.«' Vr.il/» ЗбД'

800 Я,7-

зм

- 700 ».о

-«К 53.!

-мо е 501

«0

53,3 «

53.3 30

30

10

oJ

100 ПО Ре. кВт

б)

Рис. 9. Изменение параметров работы дизеля 14 8.5/11.

а) по винтовой, б) по нагрузочной характеристикам. -без нейтрализатора------с нейтрализатором

Их рассмотрение показывает, что при работе дизеля 14 8.5/11 по винтовой характеристике установлен оптимальный для рассматриваемого устройства интервал значений концентрации восстановителя CO(NH2)2 в восстановительной камере от 0.045 г/м до 0.09 г/м3. Максимальная степень восстановления б - 55% соответствует значению 0.09 г/м3 при концентрации ССХННг^ в растворе 1/5. Параметры потока газов, соответствующие этому режиму - Vr = 55.3 м3/ч, Тг = 773 К, исходная концентрация NOx= 420 ppm.

При работе дизеля 14 8.5/11 по нагрузочной характеристике на режимах 50, 75, 100,110% Pea оптимальный для рассматриваемого устройства интервал значений концентрации восстановителя СО(ЫН2)2 в восстановительной камере составил от 0.04 г/м3 ло 0.09 г/м3. Параметры потока ОГ. соответствующие режиму наивысшей эффективности, - в ~ 55%: V, — 53.7, Тг = 758 К, исходная концентрация NOx в ОГ = 450 ppm.

Эффективность нейтрализации NO, на двух рассматриваемых режимах винтовой и нагрузочной характеристик достигала максимальных значений при наиболее нагруженном режиме работы дизеля по рассмотренным характеристикам. Это связанно, в первую очередь, с температурой ОГ на указанных режимах и степенью возврата промежуточных продуктов химических реакций в зону начала восстановления. При работе по винтовой характеристике на рассматриваемом режиме возврат больше и соответственно выше эффективность нейтрализации.

Установленная в результате экспериментальных исследований зависимость эффективности восстановления NOx от скорости потока газов и его объемного расхода показывает, что с ростом скорости потока рост эффективности восстановления оксидов азота имеет линейный характер с темпом около 5,5 % на 1м/с. Аналогично получена закономерность эффективности восстановления NOx от объемного расхода газа. В этом случае объемный расход газа, представляющий собой отношение часового объемного расхода газа, приведенного к нормальным условиям, к объему восстановительной камеры, характеризует условия протекания физико-химических процессов. Результирующая эффективность устройства во всем диапазоне рабочих режимов имеет линейную зависимость от объемного расхода. Причем реализующийся в устройстве темп роста эффективности от объемного расхода газов в диапазоне от 22м/с до 36м/с составляет около 3,3 % на 1с"1.

Рассмотренные результаты исследований подтвердили описанный ранее механизм восстановления NO» по которому рециркуляция ОГ увеличивает степень восстановления NOx за счёт организации многоступенчатого процесса нейтрализации и увеличения времени в целом на протекание процесса, и позволили сформулировать ряд направлений по совершенствованию конструкции устройства рассмотренного типа, сформулировать об-

щие технические требования к судовым системам нейтрализации, реализующих предлагаемую технологию.

В качестве перспективного направления дальнейшего совершенствования предлагаемой технологии установлены направления совершенствования конструкции, которые бы обеспечивали увеличение объёмной скорости, улучшение смешения реагентов и повышение температуры газа на входе в устройство.

Выполненная на основании полученных данных оценка экологической и экономической эффективности применения предлагаемых технологий на судне пр. 1565 за навигацию показывает, что применение предца-I немого устройства позволяет снизить выбросы !ЧОх на разных участках движения т/х на 20 - 50 %.

Экономическая эффективность складывается ич уменьшения ущерба от вредных выбросов с отработавшими газами ДУ рассматриваемого теплохода.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выполнена оценка технического и технологического уровня дизельных установок судов речного флота, показавшая, что самым весомым показателем определяющем их экологическую безопасность является выброс N0» величина которых не соответствует перспективным требованиям, установлены параметры отработавших газов на режимах преобладающих в эксплуатации.

2. Создан банк данных по технологиям, применяемым для нейтрализации Ж)х на транспорте и в промышленности. Разработана методика оценки и выбора наиболее рациональной технологии нейтрализации КОх с отработавшими газами дизельных установок судов речного флота. В качестве наиболее рациональной технологии с использованием разработанной методики определено селективное некаталитическое восстановление оксидов азота.

3. Исследована кинетика восстановления N0* в бескаталишческих технологиях, определены возможные пути повышения их эффективности за счёт воздействия на скорость потоков: рециркулирующего потока отработавших газов и эжекгаруемого потока восстановителя, увеличения времени на протекание реакций, разработано устройство для восстановления N0* с использованием в качестве восстановителя водного раствора карбамида, позволяющее реализовать управление ходом химических реакций.

4. Разработана математическая модель течения газа внутри опытного устройства и программное обеспечение к ней, позволяющие исследовать физические условия протекания реакции восстановления N0* внутри устройства, производить целенаправленный выбор основных конструктивных элементов устройства на этапе его проектирования.

5. Поведены экспериментальные исследования показателей работы опытного устройства и дизельной установки оснащённой им. Установлено, что процесс нейтрализации NOx начинает протекать при температурах 250-300°С также как и в каталитических нейтрализаторах автомобильного типа. Эффективность восстановления NOx на режимах с указанными температурами не высока и составляет 12-15%. По мере увеличения пагрузки и роста температуры отработавших газов эффективность работа устройства возрастает и при температуре отработавших газов в 500° С составляет 55% при оптимальной концентрации карбамида в камере смешения 0,09 г/м3.

6. Предложены показатели, определяющие эффективность восстановления NOx в опытном устройстве (концентрация карбамида в камере смешения, скорость газового потока, реализующийся объёмный расход газа), с их использованием разработаны рекомендации по совершенствованию технологии и конструкции устройства, как ступени .восстановления NO» разработаны общие технические требования к техническим средствам и судовым системам нейтрализации, необходимым для реализации перспективных эколошческих требований к дизельным установкам судов, определены направления дальнейших исследований по доведению технологии до уровня промышленного использования.

7. Выполнена оценка экономической целесообразности предлагаемых решений на примере судна пр. 1565 при его работе в течение навигации, показавшая, что предлагаемая модернизация позволяет достичь экологических показателей дизельной установки на уровне перспективных требований при одновременном снижении издержек в виде эколошческих платежей.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Иванченко A.A. Спиряков С.В. Авпевин Д.Е. Малотоксичные энергетические установки судов типа река-море плавания. Вопросы охраны атмосферы от загрязнения. Информационный бюллетень № 2 (22). СПб.: НПК «Атмосфера» при ЕГО им Войнова, 2000. - с. 69-72.

2. Авдевин Д.Е., Яцук Ю.В Использование метода дискретных вихрей для расчета реакционной камеры бескаталитического нейтрализатора. Труды конференции молодых учёных и специалистов по морским интеллектуальным технологиям, том 2. СПб.: Моринтех, 2002. - с. 4-5.

3. Авдевин Д.Е., Иванченко A.A. Комплексные подходы к выбору технологии нейтрализации NOx в отработавших газах дизельных установок судов и результаты испытаний бескаталитической технологии. Материалы всероссийского семинара "топливо - двигатель - экологически чистая система. Проблемы северо - западного региона." Под общей редакцией академика B.C. Шпака. СПб.: Северо - западное отделение РАН, 2003. - с. 58-64.

4. Иванченко А.А., Авдевин Д.Е, Тамбовский Ю.В. Комплексные подходы к нормированию и снижению выбросов вредных веществ в атмосферу с судов. Материалы всероссийского семинара "топливо - двигатель -экологически чистая система. Проблемы северо - западного региона." Под общей редакцией академика B.C. Шпака. СПб.: Северо - западное отделение РАН, 2003. - с. 64-70.

Подписано к печати 03.11.03 Сдано в производство 03.11.03

Усл.-печ. 1,18 Формат 60x84 1/16 Уч.-изд.л. 1,02

Тираж 60 экз. Заказ № 355

СПГУВК ИИЦ 198035, Санкт-Петербург, Межевой канал, 2

£ 18 0® "

2 ooj-4

f

Перечень условных обозначений, символов, единиц и терминов.

Введение.

1.Состояние и постановка задачи исследования.

1. ]. Роль судоходства в загрязнении окружающей среды.

1.2. Анализ современных требований и технический уровень дизельных установок судов.

1.3. Современная техника и технологии нейтрализации вредных веществ.

1.3.1. Гомогенное и гетерогенное восстановление окислов азота.

1.3.2. Абсорбционные методы очистки.

1.3.3. Адсорбционные методы очистки.

1.4 Общая характеристика состояния вопроса и постановка задачи исследования.

2. Разработка методики и выбор технологии нейтрализации NOx в отработавших газах дизельных установок судов.

2.1. Разработка методики оценки и выбор наиболее рациональной технологии нейтрализации вредных выбросов дизельных установок судов.

2.2. Методика количественной оценки частных показателей.

2.2.1. Количественный состав группы экспертов.

2.2.2. Качественный отбор экспертов.

2.3. Оценка и выбор наиболее рациональной технологии нейтрализации вредных выбросов.

3. Экспериментальная установка, аппаратура, объект испытаний и методы проведения.

3.1. Объект испытаний, экспериментальная установка, и измерительная аппаратура.

3.2. Разработка методики проведения экспериментальных исследований.

3.3. Формулы, применяемые при расчете.

3.4. Статистическая оценка методики проведения экспериментальных исследований.

4. Расчетно-теоретические исследования и разработка устройства для нейтрализации оксидов азота.

4.1. Анализ кинетики восстановления оксидов азота.

4.2. Расчетно-теоретические исследования физических условий работы устройства для нейтрализации оксидов азота ОГ дизелей.

4.2.1 Обоснование выбора математической модели.

4.2.2 Формулировка граничной задачи для схемы "активного сечения".

4.3 Газодинамический расчет.

4.4 Расчет количества восстановителя необходимого для нейтрализации оксидов азота дизеля 1 Ч 8,5/11.

5. Экспериментальные исследования и разработка рекомендаций по совершенствованию технологии нейтрализации оксидов азота.

5.1 Анализ влияния режимов работы дизельных установок на состав отработавших газов и ход процессов нейтрализации NOx.

5.2 Экспериментальные исследования эффективности восстановления NOx в устройстве, реализующем бескаталитическую селективную технологию нейтрализации.

5.3 Общие технические требования к судовым системам нейтрализации с предлагаемой конструкцией нейтрализатора в основе.

5.4 Оценка экологической и экономической эффективности устройства.

Вопросы охраны окружающей среды постоянно находятся в центре внимания общественности, политиков и государственных органов. Требование, гарантирующие право каждого на благоприятную окружающею среду, достоверную информацию о ее состоянии, на удовлетворительные санитарно-гигиенические условия труда отражены в статьях 37 п. 3 и 42 Конституции России, а также действующем законе РФ «Об охране окружающей среды». Особое внимание во всем мире при этом уделяется транспортным и промышленным дизелям, устарГовленная мощность которых уже сейчас превышает установленную мощность всех тепловых электростанций и продолжает расти из года в год. У нас в стране расширение использования стационарных дизельных установок стимулируется Законом об энергоресурсосбережении. В этой связи в условиях быстрого pocia мирового флота, оснащения судов высокофорсированными дизелями повышенной оборотности, а также изменение структуры топливного баланса в сюрону увеличения потребления тяжелых низкокачественных топлив становится особо актуальной проблема снижения загрязнения окружающей среды дизелями эксплуатирующихся судов. Это особенно актуально для регионов прилегающих к водным путям с интенсивным судоходством, где доля флота и выпадающих кислотных осадках доходит до 20 50%. К числу таких регионов можно отнести и СанктПетербург, являющейся крупным транспортным узлом. Распространение мандата комитета защиты морской среды (МЕРС) Международной морской организации (ИМО) на охрану воздушного бассейна От загрязнения его судами обострило внимание законодателей и специалистов к выбросам вредных веществ с отработавшими газами дизельных установок судов, инициировало проведение целой серии исследований.Многочисленные сообщения в периодических изданиях говорят о начале разработки и введении в различных странах национальных ограничений на работу двигателей в портах, о принятии мер, стимулирующих внедрение природоохранных технологий, о вступлении в строй новых судов, оснащенных системами комплексной нейтрализации вредных выбросов. Соответствующие исследования проводятся и в нашей стране в т.ч. и СПГУВК. Они показали, что суда смешенного река-море плавания являются выраженными источниками локального загрязнения атмосферы жилых районов, прилегающих к водным акваториям с интенсивным судоходством, портам, рейдам другим местам скопления флота. Дизельные установки этих судов, располагая значительными агрегатными мощностями, выбрасывают в атмосферу поток отработавших газов порядка 2 8 кг/с с высоты не выше 13м от уровня воды. В результате такого сочетания параметров в зоне рассеяния потока создаётся 6 1 9 кратное превышение предельно-допустимых концентраций NOv; и 1.5 1.8 кратное превышение по саже. Причем если по саже эта ситуация присуща только дизелям устаревших конструкций, по оксидам азота превышение ПДК в атмосфере жилой зоны является доминирующим во всех случаях с незначительным снижением в результате ухудшения технического состояния. Таким образом, N0 оказывает вредное воздействие на окружающую среду через разрушение озонового слоя, кислотные осадки, непосредственное локальное воздействие на человека, приводя к ухудшения здоровья. Это делает проблему снижения выбросов N0 исключительно актуальной. Известно, что исходными веществами для образования окислов азота в процессе сгорания топлива является азот и кислород. Вместе они составляют 99 всасываемого двигателем воздуха. Кислород частично используется в процессе сгорания, но остается избыточный кислород, количество которого зависит от избытка воздуха на режиме работы двигателя. Азот в процессе сгорания большей частью остается нейтральным, однако небольшой процент его окисляется с образованием различных окислов. Оксиды азота (NOx) включающие NO и NO2, образуются при горении преимущественно на внешней стороне пламени и количественно зависят главным образом от температуры и наличия в топливе соединений азота. В процессе сгорания при высоких температурах на формирование N0 влияет также время. Другими словами, чем выще температура пламени, реализующаяся в рабочем цикле в результате, например высокого давления сгорания, высокой степени сжатия, высокой скорости топливоподачи и т.д., тем больше вероятность образования N0 в больших концентрациях. По этой причине малооборотные дизели, как правило, имеют более высокое содержание NO в отработавших газах, чем высокооборотные. В силу отличительных- особенностей эксплуатации флота акватории портов и судовые фарватеры, таким образом, являются мощным стационарным источником загрязнения атмосферы городов NOx и решение проблемы снижения выбросов вредных веществ дизельными установками судов прежде всего связанно с созданием технологий снижения NOx, как для вновь создаваемых судов так и судов находящихся в эксплуатации. В соответствии с этим цель данной работы: повышение экологической безопасности дизельных установок судов выбором рациональной технологии нейтрализации оксидов азота в отработавших газах. Первые исследования технологий нейтрализации NOx, выполненные входе реализации поставленных целей, показали, что они все включают в себя восстановитель в виде раствора аммиака, катализатор, либо нагревательное устройство, при этом от комплектации системы зависит, как её эффективность, так и технико экономические паказатели. В ходе реализации поставленной задачи в первую очередь пришлось решить вопросы методологии выбора наиболее рациональной технологии. Для этой цели была разработана соответствующая методика, разработано её методическое и математическое обеспечение. Применение разработанной методики позволило выстроить известные технологии с помощью функции желательности в следующей последовательности:

1. Комплексное каталитическое восстановление 2. Селективное каталитическое восстановление 3.Селективное некаталитическое восстановление 4. Абсорбсная восстановительная 5. Абсорбсная окислительная 6. Применение ускоренных электронов 7. Сухая химосорбция 8. Адсорбция В качестве наиболее приемлемой технологии выбрано селективное некаталитическое восстановление. Второй не менее важный вопрос нашедший разрешение в данной работе это технике гигиеническая оценка ДУ, )ксплуатируюш;ихся судов, формирование требований к эффективности, предлагаемой системы. Исследования показали, что большинство двигателей, >ксплуатируюш,ихся на судах, не удовлетворяют современным требованиям i, интерес представляют технологии, обеспечивающие эффективность на уромне не ниже 30%. Соответственно встали вопросы рациональной организации технологического процесса в нейтрализаторе. Для это1 о был выполнен анализ кинетики химических процессов в выбранном устр licTse. Рассмотрены физические условия их протекания, для чего была рач|ч1ботана математическая модель, соответствующая методика и программа. Для проверки теоретических положений спроектировано и изготовлено устройство позволяющее реализовать выбранную технологию, создан экспериментальный стенд, проведены экспериментальные исследования, в ходе которых ставились и решались задачи нап|мвленные на оптимизацию конструкции опытного устройства в целом и технологии. В ходе исследований удалось установить, что в испытанном устройстве процесс восстановления начинается при тег.тературе То, 563 573 К с эффективностью 8 1 5 3 0 При температуре газа То,- 758 773 К линейной скорости И 21.30 22 м/с объёмном расходе W 36.4 37.5 эффективность достигает е 55 При этом в качестве основных параметров позволяющего повысить эффективность установлен и температура ОГ, концентрация восстановителя в камере смешения линейная скорость газа и его объёмный расход. Полученные выводы позволили сформулировать технические требования к судовым системам нейтрализации на базе представленной технологии, предложить конкретные их технические схемы, которые намерен использовать в своей работе Центр судостроения. По итогам выполненной работы на защиту выносятся следующие положения и результаты: 1. 2. 3. 4. методика оценки и выбора наиболее рациональной технологии нейтрализации, банк данныхдля практического использования. усовершенствованная технология BOCCI ановления NOx и конструкция устройства, позволяющая её реализован.. модель и методика газодинамическоо расчёта проточной части опытного устройства результаты анализа теоретических и комплексных экспериментальных исследований по повышению эффективности предлагаемой технологии. 5. Общие технические требования к судоиым системам нейтрализации с предложенной конструкцией нейтрализатора.

162 Выводы

Выполненный анализ экологических показателей эксплуатирующихся на флоте судовых дизелей, применяемых систем нейтрализации, собственных экспериментальных исследований, оценки экономической эффективности позволяет сделать следующие выводы по главе:

1. Уровень вредных выбросов и экологические качества силовых установок судов внутреннего и смешенного плавания, состоящих из главных средне-, повышенной оборотности и высокооборотнык дизелей с различными уровнями форсировки по средне эффективном} давлению решающим образом определяется заложенными в их конструкцию техническими решениями. Наиболее важными из них, определяющими вид кривой выбросов вредных веществ и в первую очередь N0* является совершенство рабочего процесса, характеризуемого коэффициентом избытка воздуха и давлением наддува на режиме номинальной мощности, частота вращения диаметр цилиндра, вид винта в составе дизельной установки, применяемой технологией нейтрализации вредных выбросов и ее аппаратного оформление.

2. При работе на установившихся режимах эксплуатации в наибольших количествах в ОГ ДУ представлены оксиды азота. Их удельные выбросы лежат в пределах 40-80 кг/т топл., в то время как выбросы окиси углерода СО и углеводородов СН не превышают соответственно 15 и 4 кг/т топл., и зависят от технического состояния двигателей и сорта применяемого топлива.

Для двигателей малых размерностей и режимов, близких к минимально устойчивым оборотам эти величины имеют тенденцию к увеличению, но в редких случаях достигают 60 и 10 кг/т топл. Соответственно.

3. Загрязнение воздушного бассейна, прилагающего к водным путям определяется вредными выбросами, соответствующими режимами работы главных двигателей 50-80% и вспомогательных 25-50% от номинальной мощности. При подходе к пристани, заправке в пролет моста двигатель работает с частотой вращения соответствующей не выше 20 % от номинальной мощности. Температура ОГ на таких режимах понижается до 230 °С в ДУ со СОД, 270 °С В ДУ с ВОД, содержание кислорода в ОГ 18-20 % соответственно, что неблагоприятно сказывается на протекании реакций окисления и восстановления в существующих системах нейтрализации. Кроме того, двигатель работает на этих режимах крайне неравномерно с высокими выбросами NОх с высокой теплома-пряженностью. Частая смена режимов, опредеj шемая условиями эксплуатации судна, не благоприятно сказывается на дозировке восстановителя в системе нейтрализации, что крайне неудовлетворительно проявляются из-за повышенного выброса аммиака, там, где он крайне нежелателен.

4. Наиболее эффективных результатов можно добиться при комплексном подходе к выбору типа ГД, выбору главной передачи, технологии нейтрализации вредных выбросов и ее элементов. Существующие технологии обладают существенными недостатками среди которых экспертами указываются:

- использование дорогостоящего сырья:

- высокая токсичность реагентов;

- большие расходы реагентов;

- обязательное наличие сложной дорогостоящей аппаратуры для дозирования восстановителя или реагентов;

5. Проведены комплексные экспериментальные исследования совместной работы дизеля 14 8.5/11 с опытным устройством для восстановления NOx бес-каталититческим способом, при его работе во всём диапазоне режимов по нагрузочной, винтовой, внешней характеристикам. Исследовано влияния концентрации восстановителя в газовом потоке, концентрации кабамида в растворе, температуры линейной и объёмной скорости газа на эффективность нейтрализации NOx в устройстве.

6. Экспериментальные исследования показали, что оптимальная концентрация карбамида должна выбирается в зависимости от режима работы двигателя, температуры ОГ, линейной и объёмной скорости газа. В опытном устройстве процесс нейтрализации NOx начинает протекать при температурах 250

300° С также как и в каталитических нейтрализаторах автомобильного типа. При этом эффективность восстановления NOx па режимах с указанными температурами не высока и составляет порядка 12-1 5%. По мере увеличения нагрузки и роста температуры отработавших газов эффективность работы устройства возрастает и при температуре отработавших газов в 500°С составляет 55%. Последнее позволяет достичь экологических показателей дизельной установки на уровне перспективных требований.

Другими важными параметрами, определяющим эффективность восстановления NOx в опытном устройстве является концентрация карбамида в восстановительной камере, скорость газового потока и реализующаяся в устройстве объемный расход газа.'В качестве параметра позволяющего управлять процессом может быть использовано соотношение скоростей потоков: рецир-кулирующего потока ОГ и эжектируемого потока восстановителя.

7. Разработаны рекомендации по совершенствованию опытного устройства и технические требования к системам нейтрализации судов внутреннего и смешенного плавания в целом. Выполнена оценка экономической целесообразности предлагаемых решений.

165

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненного анализа, методических, теоретических и экспериментальных исследований проблемы получены следующие результаты и сделаны выводы.

1. Разработана методика оценки и выбора наиболее приемлемых технологических схем нейтрализации вредных выбросов с отработавшими газами дизельных установок судов, установлены допустимые пределы эффективности разрабатываемых систем, создан банк данных по существующим технологиям, разработана методика использования экспертных оценок при решении рассматриваемых инженерных задач, обоснован выбор технологий нейтрализации выбросов NOx наиболее приемлемых с точки зрения функционирования флота.

2. Разработана конструкция опытного устройства для ступени нейтрализации выбросов NOx на базе селективной бескаталитической технологии их восстановления, в ходе работы над которой:

- Исследована кинетика восстановления оксидов азота, обоснован выбор в качестве восстановителя карбамида, выполнен расчет необходимого количества карбамида для восстановления оксидов азота на различных режимах работы дизеля с учетом состава и температуры отработавших газов.

Разработана математическая модель течения газа внутри нейтрализатора, позволяющая получить качественное представление о сути физических явлений, сопровождающих процесс течения газа внутри опытного устройства.

Разработано программное обеспечение модели позволяющее осуществлять целенаправленный выбор конструктивных элементов разрабатываемого устройства.

- Выполнены расчетные исследования физических условий протекания реакций восстановления оксидов азота внутри опытного устройства, рассчитаны значения коэффициента эжекции предлагаемого нейтрализатора.

3. Выполнен анализ экологических показателей эксплуатирующихся на флоте судовых дизелей и параметров их отработавших газов, проведены экспериментальные исследования опытного устройства, позволившие установить:

- При работе на установившихся режимах эксплуатации в наибольших количествах в ОГ ДУ представлены оксиды азота, уровень выбросов которых определяется техническими решениями, заложенными в их конструкцию. Наибольшее загрязнение воздушного бассейна, прилагающего к водным путям, осуществляется вредными выбросами, соответствующими режимами работы главных двигателей 50-80% и вспомогательных 25-50% от номинальной мощности при температурах отработавших газов в 1 50-400°С.

- В опытном устройстве процесс нейтрализации NOx начинает протекать при температурах 250-300°С также как и в каталитических нейтрализаторах автомобильного типа. Эффективность восстановления NOx на режимах с указанными температурами не высока и составляет порядка 1215%. По мере увеличения нагрузки и роста температуры отработавших газов эффективность работы устройства возрастает и при температуре отработавших газов в 500° С составляет 55%.

- Оптимальная концентрация карбамида в растворе, подаваемом для восстановления NOx должна выбирается в зависимости от режима работы двигателя, температуры ОГ. Другими важными параметрами, определяющим эффективность восстановления NOx в опытном устройстве установлены концентрация карбамида в восстановительной камере, скорость газового потока и реализующийся в устройстве объемный расход газа.

В качестве параметра позволяющего управлять процессом рекомендовано также использовать соотношение скоростей потоков: рециркулирующего потока ОГ и эжектируемого потока восстановителя.

4. Разработаны технические требования к системам нейтрализации судов внутреннего и смешенного плавания, а именно:

- общие технические требования к техническим средствам и технологиям для нейтрализации вредных выбросов в атмосферу от судов.

- рекомендации по совершенствованию опытного устройства, как ступени для восстановления NOn.

5. Выполнена оценка экономической целесообразности предлагаемых решений на примере судна пр. 1565 при его работе в течение навигации, показавшая что предлагаемая модернизация позволяет достичь экологических показателей дизельной установки на уровне перспективных требований при одновременном снижении издержек в виде экологических платежей.

1. Адлер Ю.П., Марков Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.279с

2. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. М. Мир, 1990, в 2-х т.;

3. Артемонова Е.Н., Шумяцкий Ю.И., Костриков В.И., Таканова Е.А. Рук. деп. В ВИНИТИ. 1985. №7121-В. 85. 12 с.

4. Атрощенко В.И. и др. Курс технологии связанного азота. Химия. М., 1968

5. Бабкин В. И. и др. Струи и несущие поверхности. Моделирование на ЭВМ., М., Наука, 1989, 208 с.

6. Башелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспериментальных оценок. М., Статистика, 1974.

7. Белоцерковский С. М., Ништ М. И. Отрывное и безотрывное обтекание тонких крыльев идеальной жидкостью., М., Наука, 1978, 352 с.

8. Белоцерковский С. М. и др. Математическое моделирование плоскопараллельного отрывного обтекания тел., М., Наука, 1988, 232 с.

9. Белоцерковский С. М., Гиневский А. С., Моделирование турбулентных струй и следов на основе метода дискретных вихрей., М., Физико-Математическая литература, 1995, 367 с.

10. Берж К. Теория графов и её применения. М., ИЛ,1962.

11. Бистронь С., Вилькош К,- Защита атмосферы. Дрезден: ГДР, 1984, №1 ,с. 79-84.

12. Бистронь С., Вилькош К,- Защита атмосферы. Дрезден: ГДР, 1984, № 1, с. 85-90.

13. Бистронь С., Дзехчарчик Б.-Защита атмосферы. Дрезден: ГДР, 1987, № 2, с. 176-179.

14. Бистронь С., Яницки В.-Защита атмосферы. Дрезден: ГДР, 1984, № 1, с. 91-99.

15. Блюмберг В.А., Глущенко В.Ф. Какое решение лучше. Метод расстановки приоритетов. Л.: Лениздат, 1982,- 160с.

16. Борщ и др. Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС, М., 1985, с. 25-27.

17. Бристонь С.- Защита атмосферы: ГДР, 1986, № 2, с. 122-125.

18. Вопросы кибернетики. Численный эксперимент в прикладной аэрогидродинамике. // Под ред. С. М. Белоцерковского, М. 1986.

19. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. М. Наука, 1964, 870 с.

20. Гоман О. Г. и др. Численное моделирование осесимметичных отрывных течений несжимаемой жидкости. М., Машиностроение, 1993, 288 с.

21. Гладков С.А., Лерман Е.Ю. Создание малотоксичных дизелей речных судов. Л.: Судостроение, 1990, 180с

22. Данщиков В.В. Совершенствование процессов получения и сжигания эмульгированного дизельного топлива в высокооборотных дизелях. Автореферат дисс. конд. техн. наук Л., 1992, - 18(19)с

23. Димов В., Крыстев И., Аценова Л., Вергиев Д.-Защита атмофры. Дрезден: ГДР, 1984, № 1, с. 107-1 1 1.

24. Димов В., Крыстев И., Аценова Л., Вергиев Д.-Защита атмосры. Дрезден: ГДР, 1984, № 1,с. 100-107.

25. Евланов Л.Г., Кутузов В.А. Экспертные оценки в управлении. М., Экономика, 1978.

26. Ершов А.И., Рабко А.Е., Голдар А.П. Тез. Док. Всесоюзн. научн. техн. семинар «Применение аппаратов «мокрого»типа для очистки отходящих газов от твердых и газообразных вредных примесей », ВДНХ СССР. -М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985, с. 71.

27. Жабо В.В. Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1992, 240с

28. Зайков В. И. Вихревая схема комплекса винт-насадка при реверсе. Тр. ЛИВТа вып. 113, "Теория, проектирование и техническая эксплуатация речного флота" Л. 1968, с. 92 — 103.

29. Заявка 3538272 ФРГ, заявл. 28.10.85, № Р3538272.4, Опубл. 20.04.87 МКИ В 01 Д 53/34.

30. Заявка 3541824 ФРГ, заявл. 08.11.85, № Р3541 824.9, Опубл. 04.06.87 МКИ В 01 Д 53/34.

31. Заявка 36008315 ФРГ, заявл. 13.03.8, № Р3608315.1, Опубл. 1 1.06.87 МКИ В 01 Д 53734.

32. Заявка 3522170 ФРГ, заявл. 21.06.85, № Р35322170.4, Опубл. 11.06.87 МКИ В 01 Д 53/34.

33. Иванченко А.А. Комплексное снижение вредных выбросов дизельными установками судов речного флота. Дисс.докт. техн. наук. Л., 1999, 429 с.

34. Иванченко А.А. Обоснование выбора комплекса методов снижения дымности судовых дизелей. Автореферат дисс. канд. техн. наук Л., 1984.

35. Иванченко А.А., Тузов Л.В., Ганчурин В.А. Загрязнение воздушного бассейна в местах скопления флота отработавшими газами судовых дизельных установок. / Сб. научных трудов СПГУВК. 1996. с. 226-259.

36. Иванченко И.И., Красовский О.Г., Соколов С.С. Высокий наддув дизелей. Л.: Машиностроение, 1983, с. 195.

37. Ильченко А.Ф., Кучма М.И. Физико-химические методы обработки стоков и газовых выбрасов.- Межвузовский сб. СЗПИ. Ленинград Вологда. 1985, с. 28-33.

38. Инструкция по безопасному применению самоходного (нерельсового) оборудования в подземных рудниках. М., Минцветмет., 1972, 46 с.39.