РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

ИСПЫТАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАТАЛИЗАТОРА
НА ВНУТРЕННИХ СУДНАХ

ДОПОЛНЕНИЯ

Aвтор исследований
Др. инж. Войцех Игналевски

Щецин, 2016

Введение

Исследования и анализ проводились с целью разработки методов и технологий, направленных на уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу внутренними судами. Исследование было основано на использовании каталитической установки, которая может быть применена для адаптации к нормам выбросов в качестве альтернативы, модернизации и замены судовой силовой установки.

Катализатор REDUX использовался в качестве добавки и активного вещества к углеводородному топливу, которое снижает поверхностное натяжение углерода, вызывая полное сгорание сажи и нафталинов. Катализатор не ухудшает физико-химические свойства топлива, снижает выбросы ТЧ (сажи), углеводородов и угарного газа СО. Под его действием изменяется скорость цепной реакции процесса горения. Используется в дизельных двигателях, снижает расход топлива с 4% до 12% в зависимости от рабочей точки двигателя. REDUX представляет собой селективный катализатор с приблизительной эмпирической формулой: C5H5FeC5H4COCmHn.

Этому исследованию предшествовала установка опытного образца, предназначенная для внутреннего судна. Исследовательской единицей был толкач Bizon 0-93 с номером 08351131 (L = 20,89 / B = 8,24 / H = 4,15). Результаты испытаний были основаны на требованиях стандартов ISO.

Введение ограничений на содержание серы в топливе, используемом в судоходстве в соответствии с Приложением VI к Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ), является проблемой для европейской судоходной среды. В июле 2015 года вступил в силу Регламент Европейского парламента и Совета Европейского союза 2015/757 от 29 апреля 2015 года о мониторинге, отчетности и проверке выбросов углекислого газа на морском транспорте, а также поправка к Директиве 2009/16 / EC. Акт европейского законодательства, обязывающий предприятия морской отрасли применять информационные процедуры в области выбросов CO2. Правила вступили в силу в 2017 году. Из-за связи между морским транспортом и внутренним водным транспортом, сокращения выбросов применяются непосредственно к этому сектору.

Постановление министра экономики от 30 апреля 2014 года о подробных требованиях к двигателям внутреннего сгорания в области ограничения выбросов газообразных и твердых частиц этими двигателями содержит руководящие указания по проверке содержания углекислого газа и окиси углерода в выхлопных газах двигателей внутреннего судоходства. Пределы выбросов для газообразных загрязняющих веществ, установленные для отдельных категорий в зависимости от полезной мощности, для двигателей внутреннего водного транспорта, определены на этапе IIIA

Принципы исследования были основаны на процедуре и условиях теста NRSC. Цикл испытаний состоит из заданной последовательности предполагаемых фаз скорости и нагрузки, которые должны охватывать типичный рабочий диапазон двигателя.

Использование установок с катализатором REDUX снижает выброс веществ в атмосферу, приводя в норму в соответствии текущим стандартам, которые вступили в силу с 2017 года.

Результаты общедоступных лабораторных испытаний показали, что REDUX обладает следующими свойствами:

1. снижением выбросов твердых частиц (ТЧ) во всем диапазоне нагрузок двигателя в пределах 53-73%;
2. снижением эмиссии нерастворимой органической фракции (СОФ) в пределах 35-62%;
3. уменьшением выбросов твердых частиц (PM = S + SOF) в диапазоне 40-62%;
4. снижением выбросов несгоревших углеводородов в пределах 19-40%;
5. снижением выбросов угарного газа СО при очень низких нагрузках на 38% в оставшиеся 1-9%;
6. снижением расхода топлива в двигателе с 4 до 12% в зависимости от рабочей точки двигателя;

  Кроме того, использование катализатора REDUX влияет на:

• уменьшение количества продуктов сгорания;
• отсутствие отложений несгоревших деталей в виде отложений углерода в камере сгорания;
• увеличение количества тепловой энергии (работа);
• удаление нефтяных бактерий;
• сокращение выбросов твердых частиц (ТЧ) в выхлопных газах

Установочные элементы на внутреннем судне BIZON 0-93 для
катализатора REDUX

1. Катализатор.
2. Насос.
3. Шнур питания насоса (230 В).
4. Резервный датчик уровня (100 мл).
   4.1. Кабель, передающий информацию об уровне резерва на насос.
5. Датчик потока.
   5.1. Трубопровод, передающий информацию о расходе топлива на насос.
6. Пружинный инжектор.
7. Кабельная оболочка.
8. Дроссельная заслонка.
9. Катализатор.
10. Установка клапана с прилегающими деталями.
11. Зажим каталитического резервуара.

Схема рабочей смеси

1. Хладагент находится снаружи в гравитационном резервуаре.
2. Поток жидкости через трубу к насосу.
3. Поток жидкости через насос.
4. Поток жидкости через трубу от насоса к инжектору.
5. Средний впрыск в топливопровод с помощью пружинного инжектора.
6. Средний поток через топливопровод вместе с топливом.

КОНСТРУКЦИЯ УСТАНОВКИ

Вид спереди

Рис. Схема каталитической системы

Вид сверху

Рис. Схема установки — вид сверху

СХЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОЧЕЙ СМЕСИ (ESTERY)

Рис. Схема потока катализатора REDUX

ВНЕШНЯЯ КОНСТРУКЦИЯ УСТАНОВКИ

Рис. Внешний установочный корпус

1. Измерения, выполненные без использования REDUX KATALIZATOR
   1. 1 Цикл измерений №1

Правый двигатель:

Левый двигатель:

1.2 Измерение Цикл II

ПРАВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ:

ЛЕВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ:

ИЗМЕРЕНИЯ ПОСЛЕ УПОТРЕБЛЕНИЯ REDUX KATALIZATOR

Постановление Министра экономики от 30 апреля 2014 г. касаемо требований к двигателям внутреннего сгорания для снижения выбросов газообразных и твердых выбросов содержит директивы относительно тестирования содержания углекислого газа и окиси углерода в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания.

Предельные значения выбросов газообразных загрязняющих веществ, указанные для каждой категории в зависимости от электрической сети, для двигателей внутреннего сгорания, указаны в стадии IIIA.

Правила аудита были основаны на методике испытаний NRSC. Такой тест состоит из фиксированной последовательности фаз предполагаемой скорости и нагрузки, которые должны охватывать типичный рабочий диапазон двигателя.

Согласно испытанию, исследования должны состоять из четырех фаз, нагрузка: 100%, 75%, 50% и 25%. Из-за специфических условий не проводились лабораторные испытания на динамометре, но исследование было проведено в реальных условиях. Рабочий блок состоял из следующих этапов:

I фаза Максимальная нагрузка — достигается и поддерживается максимальная скорость;

II фаза Средняя нагрузка — поддерживается при значении 1000 оборотов в минуту;

III фаза Холостого хода —нагрузка отсутствует, двигатель работает на холостом ходу.

Номер фазы Нагрузка Количеств оборотов двигателя Весовой коэффициент

Номер фазы	Нагрузка	Количеств оборотов двигателя	Количеств оборотов двигателя
1	60%	1000	0,15
2	100%	1300	0,15
3	0%	500	0,7

Весовой коэффициент был принят исходя из времени работы двигателя при определенной нагрузке в нормальном рабочем режиме.

Концентрация тестируемого соединения выхлопных газов измерялась для каждой фазы. Тестирование проводилось после прогрева двигателя, чтобы достичь стабилизации всех параметров (температура и давление) при заданной нагрузке. Выпуск потока газа через анализатор длился около трех минут – до полной стабилизации результатов, приведенных на дисплее анализатора.

31.03.2016, а также с 05.04.2016 по 14.04.2016 измерения выбросов проводились до и после использования — Redux катализатора. Исследование было проведено на основе оптимальной методики измерения в настоящих условиях. Распоряжение Министра экономики от 30 апреля 2014. о точных требованиях к двигателям внутреннего сгорания о снижении выбросов газообразных и твердых частиц данными двигателями, включает в себя принципы тестирования содержания углекислого газа и окиси углерода в выхлопах двигателя.

Правила аудита были основаны на методике испытаний и условиях для NRSC. Цикл испытаний состоит из фиксированной последовательности фаз предполагаемой скорости и нагрузок, которые должны охватывать типичный рабочий диапазон двигателя. Двигатели были оперированы с одной бункеровки.

Основные данные блока привода

	Wola 05H6Aa
номинальная мощность	PB=139 kW
эффективность передачи энергии	ηTR=0,91
номинальная частота вращения двигателя	ns=1500 min-1
передаточное число	i=4
Пропеллер Ка4-55 в сопле 19А
диаметр	D=1,26 m
коэффициент скачка	P/D=0,778
коэффициент всасывания	t=0,2
коэффициент потока	w=0,3

На судне установлено два основных шести-цилиндровых двигателя типа 05H6Aa лицензированных Wola Henschel, номинальной мощностью 190km при номинальной скорости нс = 1500 оборотов в минуту. Одноступенчатый и реверсивный редуктор Wola 4R-20 дает отношение 4: 1.

При дальнейших испытаниях было выполнено 80 измерений на двух отдельных двигателях в период 05 — 14.04.2016, используя — Redux катализатор.

Результаты анализа показали:

1. На двигателе L снижение выброса окиси углерода (СО) от 919 до 389 частиц на миллион (~ 236%);
2. На двигателе L снижение нераств. окиси углерода от 2031 до 939 частиц на миллион (~ 216%);
3. На двигателе P снижение содержания окиси углерода (CO) с 920 ч / млн до 337 ч / млн (~ 272%);
4. На двигателе P снижение содержания нераств. окиси углерода с 1952 до 753 частиц на миллион (~ 259%);
5. Измерение №1 (NO) показало 1400 частиц на миллион, при измерении №37 не больше 755 частиц на миллион, что составляет 47% снижения выбросов, по сравнению с базовым измерением.

ПРИМЕР КАРТЫ СБОРА ДАННЫХ №1

Дата:	05.04.2016	14.04.2016
Время измерения:	09:13:59	15:00:13
Измерение №1:	1	80
Двигатель (правый/левый)	P	P

Температура горения: — C	272,5	378,4
Двуокись углерода (CO2)	7,26%	7,12%
qA b — %	19,5	30,8
Лямбда	2,12	2,23
Кислород — %	11,1	11,6
Tокись углерода (CO) — ppm	920	337
CO нерас. — ppm	1952	753
Эффективность — %	80,5	69,2
Температура воздуха — C	14,2	18,8
O2 pds — %	11,1	11,6
точка росы — C	39,9	38,9

ПРИМЕР КАРТЫ СБОРА ДАННЫХ №2

Дата:	05.04.2016	14.04.2016
Время измерения:	09:15:54	15:00:13
Измерение №1:	4	77
Двигатель (правый/левый)	L	L

Температура горения: — C	337,7	386
Двуокись углерода (CO2) — %	6,97%	6,59%
qA b — %	25,4	33,9
Лямбда	2,21	2,41
Кислород — %	11,5	12,3
Tle Tокись углерода (CO) — ppm	919	389
C нерас. — ppm	2031	939
Эффективность — %	74,6	66,1
Температура воздуха — C	14,4	19,9
O2 pds — %	11,5	12,3
точка росы — C	39,3	38,2