Состав выхлопных газов: ᐉ Компоненты выхлопа двигателей внутреннего сгорания. Состав выхлопных газов

Выхлопные газы автомобилей – состав и основные компоненты. Оксид углерода (угарный газ), оксиды азота (закись азота, диоксид азота), углеводороды. Смог и его образование

Выхлопные газы (или отработавшие газы) – основной источник токсичных веществ двигателя внутреннего сгорания – это неоднородная смесь различных газообразных веществ с разнообразными химическими и физическими свойствами, состоящая из продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточного воздуха, аэрозолей и различных микропримесей (как газообразных, так и в виде жидких и твердых частиц), поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему. В своем составе они содержат около 300 веществ, большинство из которых токсичны. Основными нормируемыми токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота и углеводороды. Кроме того, с выхлопными газами в атмосферу поступают предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, канцерогенные вещества, сажа и другие компоненты. Примерный состав выхлопных газов представлен в таблице 1.

При работе двигателя на этилированном бензине в составе выхлопных газов присутствует свинец, а у двигателей, работающих на дизельном топливе — сажа.

Состав выхлопных газов

Компоненты выхлопного газа	Содержание по объему, %		Примечание
	Двигатели
	бензиновые	дизели
Азот	74,0 — 77,0	76,0 — 78,0	нетоксичен
Кислород	0,3 — 8,0	2,0 — 18,0	нетоксичен
Пары воды	3,0 — 5,5	0,5 — 4,0	нетоксичны
Диоксид углерода	5,0 — 12,0	1,0 — 10,0	нетоксичен
Оксид углерода	0,1 — 10,0	0,01 — 5,0	токсичен
Углеводороды неканцерогенные	0,2 — 3,0	0,009 — 0,5	токсичны
Альдегиды	0 — 0,2	0,001 — 0,009	токсичны
Оксид серы	0 — 0,002	0 — 0,03	токсичен
Сажа, г/м3	0 — 0,04	0,01 — 1,1	токсична
Бензопирен, мг/м3	0,01 — 0,02	до 0,01	канцероген

Оксид углерода (CO – угарный газ)

Прозрачный, не имеющий запаха ядовитый газ, немного легче воздуха, плохо растворим в воде. Оксид углерода – продукт неполного сгорания топлива, на воздухе горит синим пламенем с образованием диоксида углерода (углекислого газа).

В камере сгорания двигателя CO образуется при неудовлетворительном распыливании топлива, в результате холоднопламенных реакций, при сгорании топлива с недостатком кислорода, а также вследствие диссоциации диоксида углерода при высоких температурах. При последующем сгорании после воспламенения (после верхней мертвой точки, на такте расширения) возможно горение оксида углерода при наличии кислорода с образованием диоксида. При этом процесс выгорания CO продолжается и в выпускном трубопроводе.

Необходимо отметить, что при эксплуатации дизелей концентрация CO в выхлопных газах невелика (примерно 0,1 – 0,2%), поэтому, как правило, концентрацию CO определяют для бензиновых двигателей.

Оксиды азота (NO, NO

₂, N₂O, N₂O₃, N₂O₅, в дальнейшем – NO_x)

Оксиды азота являются одними из наиболее токсичных компонентов отработавших газов. При нормальных атмосферных условиях азот представляет собой весьма инертный газ. При высоких давлениях и особенно температурах азот активно вступает в реакцию с кислородом. В выхлопных газах двигателей более 90% всего количества NO_x

составляет оксид азота NO, который еще в системы выпуска, а затем и в атмосфере легко окисляется в диоксид (NO₂).

Оксиды азота раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, так как при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную и азотистую кислоты. Как правило, отравление организма человека NO_{xпроявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет.}

Закись азота (N₂O – гемиоксид, веселящий газ) – газ с приятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает наркотическим действием.

NO₂ (диоксид) – бледно-желтая жидкость, участвующая в образовании смога. Диоксид азота используется в качестве окислителя в ракетном топливе.

Считается, что для организма человека оксиды азота примерно в 10 раз опаснее CO, а при учете вторичных превращений – в 40 раз.

Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации NO_{xв воздухе в пределах 0,5 – 6,0 мг/м³. Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей.}

На величину выброса оксидов азота оказывает значительное влияние температура в камере сгорания. Так, при повышении температуры от 2500 до 2700 К скорость реакции увеличивается в 2,6 раза, а при уменьшении от 2500 до 2300 К – уменьшается в 8 раз, т.е. чем выше температура, тем выше концентрация NO_x. Ранний впрыск топлива или высокие давления сжатия в камере сгорания также способствуют образованию NO_x. Чем выше концентрация кислорода, тем выше концентрация оксидов азота.

Углеводороды (C

_nH_m – этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен и др.)

Углеводороды – органические соединения, молекулы которых построены только из атомов углерода и водорода, являются токсичными веществами. В выхлопных газах содержится более 200 различных CH, которые делятся на алифатические (с открытой или закрытой цепью) и содержащие бензольное или ароматическое кольцо. Ароматические углеводороды содержат в молекуле один или несколько циклов из 6 атомов углерода, соединенных между собой простыми или двойными связями (бензол, нафталин, антрацен и др.). Имеют приятный запах.

Наличие CH в отработавших газах двигателей объясняется тем, что смесь в камере сгорания является неоднородной, поэтому у стенок, в переобогащенных зонах, происходит гашение пламени и обрыв цепных реакций (см. рисунок 1).

Рис. 1 – Схема образования CH в выхлопных газах

1 – поршень; 2 – гильза; 3 – пристеночные слои смеси

Не полностью сгоревшие CH, выбрасываемые с выхлопными газами и представляющие собой смесь нескольких сотен химических соединений, имеют неприятный запах.

CH являются причиной многих хронических заболеваний.

Токсичны также и пары бензина, которые являются углеводородами. Допустимая среднесуточная концентрация паров бензина составляет 1,5 мг/м³. Содержание CH в выхлопных газах возрастает при дросселировании, при работе двигателя на режимах принудительного холостого хода (ПХХ, например, при торможении двигателем.). При работе двигателя на указанных режимах ухудшается процесс смесеобразования (перемешивания топливовоздушного заряда), уменьшается скорость сгорания, ухудшается воспламенение и, как результат, — возникают его частые пропуски.

Выделение CH вызывается неполным сгоранием вблизи холодных стенок, если до конца сгорания остаются места с сильным локальным недостатком воздуха, недостаточным распыливанием топлива, при неудовлетворительном завихрении воздушного заряда и низких температурах (например, режим холостого хода).

Углеводороды образуются в переобогащенных зонах, где ограничен доступ кислорода, а также вблизи сравнительно холодных стенок камеры сгорания. Они играют активную роль в образовании биологически активных веществ, вызывающих раздражение глаз, горла, носа и их заболевание, и наносящих ущерб растительному и животному миру.

Углеводородные соединения оказывают наркотическое действие на центральную нервную систему, могут являться причиной хронических заболеваний, а некоторые ароматические CH обладают отравляющими свойствами.

Углеводороды (олефины) и оксиды азота при определенных метеорологических условиях активно способствуют образованию смога.

Смог

Смог (Smog, от smoke – дым и fog — туман) – ядовитый туман, образуемый в нижнем слое атмосферы, загрязненном вредными веществами от промышленных предприятий, выхлопными газами от автотранспорта и теплопроизводящих установок при неблагоприятных погодных условиях.

Он представляет собой аэрозоль, состоящую из дыма, тумана, пыли, частичек сажи, капелек жидкости (во влажной атмосфере). Возникает в атмосфере промышленных городов при определенных метеорологических условиях.

Поступающие в атмосферу вредные газы вступают в реакцию между собой и образуют новые, в том числе и токсичные соединения. В атмосфере при этом происходят реакции фотосинтеза, окисления, восстановления, полимеризации, конденсации, катализа и т.д.

В результате сложных фотохимических процессов, стимулируемых ультрафиолетовой радиацией Солнца, из оксидов азота, углеводородов, альдегидов и других веществ образуются фотооксиданты (окислители).

Низкие концентрации NO₂ могут создать большое количество атомарного кислорода, который в свою очередь образует озон и вновь реагирует с веществами, загрязняющими атмосферный воздух. Наличие в атмосфере формальдегида, высших альдегидов и других углеводородных соединений также способствует вместе с озоном образованию новых перекисных соединений.

Продукты диссоциации взаимодействуют с олефинами, образуя токсичные нитроперекисные соединения. При их концентрации более 0,2 мг/м³ наступает конденсация водяных паров в виде мельчайших капелек тумана с токсичными свойствами. Их количество зависит от сезона года, времени суток и других факторов. В жаркую сухую погоду смог наблюдается в виде желтой пелены (цвет придает присутствующий в воздухе диоксид азота NO

2 – капельки желтой жидкости).

Смог вызывает раздражение слизистых оболочек, особенно глаз, может вызвать головную боль, отеки, кровоизлияния, осложнения заболеваний дыхательных путей. Ухудшает видимость на дорогах, увеличивая тем самым количество дорожно-транспортных происшествий.

Опасность смога для жизни человека велика. Так, например, лондонский смог 1952 г. называют катастрофой, так как за 4 дня от смога погибло около 4 тыс. человек. Наличие в атмосфере хлористых, азотных, сернистых соединений и капелек воды способствует образованию сильных токсичных соединений и паров кислот, что губительно сказывается на растениях, а также сооружениях, особенно на исторических памятниках, сложенных из известняка.

Природа смогов различна. Например, в Нью-Йорке образованию смога способствуют реакции фтористых и хлористых соединений с капельками воды; в Лондоне – присутствие паров серной и сернистой кислот; в Лос-Анджелесе (калифорнийский или фотохимический смог) – наличие в атмосфере оксидов азота, углеводородов; в Японии – присутствие в атмосфере частиц сажи и пыли.

Другие статьи по составу выхлопных газов

• Смесеобразование в бензиновых двигателях
• Стенд с беговыми барабанами
• Ездовые циклы
• Испытательный цикл ЕЭК/ЕС
• Федеральный испытательный цикл США
• Испытательный цикл в Японии
• Циклы испытаний по определению расхода топлива
• Отбор проб отработавшего газа двигателя
• Определение выбросов топливных паров
• Методы снижения токсичности отработавших газов
  • Термическое дожигание
  • Каталитический нейтрализатор
  • Лямбда-зонд — датчик кислорода

Состав выхлопных газов: nkps — LiveJournal

Небольшой ликбез для любителей подышать из выхлопной трубы.

Отработавшие газы ДВС содержат около 200 компонентов. Период их существования длится от нескольких минут до 4 -5 лет. По химическому составу и свойствам, а также характеру воздействия на организм человека их объединяют в группы.

Первая группа. В нее входят нетоксичные вещества (естественные компоненты атмосферного воздуха).

Вторая группа. К этой группе относят только одно вещество — оксид углерода, или угарный газ (СО). Продукт неполного сгорания нефтяных видов топлива не имеет цвета и запаха, легче воздуха. В кислороде и на воздухе оксид углерода горит голубоватым пламенем, выделяя много теплоты и превращаясь в углекислый газ.

Оксид углерода обладает выраженным отравляющим действием. Оно обусловлено его способностью вступать в реакцию с гемоглобином крови, приводя к образованию карбоксигемоглобина, который не связывает кислород. Вследствие этого нарушается газообмен в организме, появляется кислородное голодание и возникает нарушение функционирования всех систем организма. Отравлению угарным газом часто подвержены водители автотранспортных средств при ночевках в кабине с работающим двигателем или при прогреве двигателя в закрытом гараже. Характер отравления оксидом углерода зависит от его концентрации в воздухе, длительности воздействия и индивидуальной восприимчивости человека. Легкая степень отравления вызывает пульсацию в голове, потемнение в глазах, повышенное сердцебиение. При тяжелом отравлении сознание затуманивается, возрастает сонливость. При очень больших дозах угарного газа (свыше 1 %) наступают потеря сознания и смерть.

Третья группа. В ее составе оксиды азота, главным образом NO -оксид азота и NO₂ — диоксид азота. Это газы, образующиеся в камере сгорания ДВС при температуре 2800 °С и давлении около 10 кгс/см². Оксид азота — бесцветный газ, не взаимодействует с водой и мало растворим в ней, не вступает в реакции с растворами кислот и щелочей. Легко окисляется кислородом воздуха и образует диоксид азота. При обычных атмосферных условиях NO полностью превращается в NO₂ -газ бурового цвета с характерным запахом. Он тяжелее воздуха, поэтому собирается в углублениях, канавах и представляет большую опасность при техническом обслуживании транспортных средств.

Для человеческого организма оксиды азота еще более вредны, чем угарный газ. Общий характер воздействия меняется в зависимости от содержания различных оксидов азота. При контакте диоксида азота с влажной поверхностью (слизистые оболочки глаз, носа, бронхов) образуются азотная и азотистая кислоты, раздражающие слизистые оболочки и поражающие альвеолярную ткань легких. При высоких концентрациях оксидов азота (0,004 — 0,008 %) возникают астматические проявления и отек легких. Вдыхая воздух, содержащий оксиды азота в высоких концентрациях, человек не имеет неприятных ощущений и не предполагает отрицательных последствий. При длительном воздействии оксидов азота в концентрациях, превышающих норму, люди заболевают хроническим бронхитом, воспалением слизистой желудочно-кишечного тракта, страдают сердечной слабостью, а также нервными расстройствами.

Вторичная реакция на воздействие оксидов азота проявляется в образовании в человеческом организме нитритов и всасывании их в кровь. Это вызывает превращение гемоглобина в метагемоглобин, что приводит к нарушению сердечной деятельности.

Оксиды азота оказывают отрицательное воздействие и на растительность, образуя на листовых пластинах растворы азотной и азотистой кислот. Этим же свойством обусловлено влияние оксидов азота на строительные материалы и металлические конструкции. Кроме того, они участвуют в фотохимической реакции образования смога.

Четвертая группа. В эту наиболее многочисленную по составу группу входят различные углеводороды, то есть соединения типа С_xН_y. В отработавших газах содержатся углеводороды различных гомологических рядов: парафиновые (алканы), нафтеновые (цикланы) и ароматические (бензольные), всего около 160 компонентов. Они образуются в результате неполного сгорания топлива в двигателе.

Несгоревшие углеводороды являются одной из причин появления белого или голубого дыма. Это происходит при запаздывании воспламенения рабочей смеси в двигателе или при пониженных температурах в камере сгорания.

Углеводороды токсичны и оказывают неблагоприятное воздействие на сердечно-сосудистую систему человека. Углеводородные соединения отработавших газов, наряду с токсическими свойствами, обладают канцерогенным действием. Канцерогены — это вещества, способствующие возникновению и развитию злокачественных новообразований.

Особой канцерогенной активностью отличается ароматический углеводород бенз-а-пирен С₂₀H₁₂, содержащийся в отработавших газах бензиновых двигателей и дизелей. Он хорошо растворяется в маслах, жирах, сыворотке человеческой крови. Накапливаясь в организме человека до опасных концентраций, бенз-а-пирен стимулирует образование злокачественных опухолей.

Углеводороды под действием ультрафиолетового излучения Солнца вступают в реакцию с оксидами азота, в результате образуются новые токсичные продукты — фотооксиданты, являющиеся основой «смога».

Фотооксиданты биологически активны, оказывают вредное воздействие на живые организмы, ведут к росту легочных и бронхиальных заболеваний людей, разрушают резиновые изделия, ускоряют коррозию металлов, ухудшают условия видимости.

Пятая группа. Ее составляют альдегиды — органические соединения, содержащие альдегидную группу -СHO , связанную с углеводородным радикалом (СН₃, С₆Н₅ или др.).

В отработавших газах присутствуют в основном формальдегид, акролеин и уксусный альдегид.Наибольшее количество альдегидов образуется на режимах холостого хода и малых нагрузок, когда температуры сгорания в двигателе невысокие.

Формальдегид НСНО — бесцветный газ с неприятным запахом, тяжелее воздуха, легко растворимый в воде. Он раздражает слизистые оболочки человека, дыхательные пути, поражает центральную нервную систему. Обуславливает запах отработавших газов, особенно у дизелей.

Акролеин СН₂=СН-СН=O, или альдегид акриловой кислоты, — бесцветный ядовитый газ с запахом подгоревших жиров. Оказывает воздействие на слизистые оболочки.

Уксусный альдегид СН₃СНО — газ с резким запахом и токсичным действием на человеческий организм.

Шестая группа. В нее выделяют сажу и другие дисперсные частицы (продукты износа двигателей, аэрозоли, масла, нагар и др.). Сажа — частицы твердого углерода черного цвета, образующиеся при неполном сгорании и термическом разложении углеводородов топлива. Она не представляет непосредственной опасности для здоровья человека, но может раздражать дыхательные пути. Создавая дымный шлейф за транспортным средством, сажа ухудшает видимость на дорогах.Наибольший вред сажи заключается в адсорбировании на ее поверхности бенз-а-пирена, который в этом случае оказывает более сильное негативное воздействие на организм человека, чем в чистом виде.

Седьмая группа. Представляет собой сернистые соединения — такие неорганические газы, как сернистый ангидрид, сероводород, которые появляются в составе отработавших газов двигателей, если используется топливо с повышенным содержанием серы. Значительно больше серы присутствует в дизельных топливах по сравнению с другими видами топлив, используемых на транспорте.

Для отечественных месторождений нефти (особенно в восточных районах) характерен высокий процент присутствия серы и сернистых соединений. Поэтому и получаемое из нее дизельное топливо по устаревшим технологиям отличается более тяжелым фракционным составом и вместе с тем хуже очищено от сернистых и парафиновых соединений. Согласно европейским стандартам, введенным в действие в 1996 году, содержание серы в дизельном топливе не должно превышать 0,005 г/л, а по российскому стандарту — 1,7 г/л. Наличие серы усиливает токсичность отработавших газов дизелей и является причиной появления в них вредных сернистых соединений.

Сернистые соединения обладают резким запахом, тяжелее воздуха, растворяются в воде. Оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки горла, носа, глаз человека, могут привести к нарушению углеводного и белкового обмена и угнетению окислительных процессов, при высокой концентрации (свыше 0,01 %) — к отравлению организма. Сернистый ангидрид губительно воздействует и на растительный мир.

Восьмая группа. Компоненты этой группы — свинец и его соединения — встречаются в отработавших газах карбюраторных автомобилей только при использовании этилированного бензина, имеющего в своем составе присадку, повышающую октановое число. Оно определяет способность двигателя работать без детонации. Чем выше октановое число, тем более стоек бензин против детонации. Детонационное сгорание рабочей смеси протекает со сверхзвуковой скоростью, что в 100 раз быстрее нормального. Работа двигателя с детонацией опасна тем, что двигатель перегревается, мощность его падает, а срок службы резко сокращается. Увеличение октанового числа бензина способствует снижению возможности наступления детонации.

В качестве присадки, повышающей октановое число, используют антидетонатор — этиловую жидкость Р-9. Бензин с добавлением этиловой жидкости становится этилированным. В состав этиловой жидкости входят собственно антидетонатор — тетраэтилсвинец РЬ(С₂Н₅)₄, выноси-тель — бромистый этил (ВгС₂Н₅) и α-монохлорнафталин (C₁₀H₇Cl), наполнитель — бензин Б-70, антиокислитель — параоксидифениламин и краситель. При сгорании этилированного бензина выноситель способствует удалению свинца и его оксидов из камеры сгорания, превращая их в парообразное состояние. Они вместе с отработавшими газами выбрасываются в окружающее пространство и оседают вблизи дорог.

В придорожном пространстве примерно 50 % выбросов свинца в виде микрочастиц сразу распределяются на прилегающей поверхности. Остальное количество в течение нескольких часов находится в воздухе в виде аэрозолей, а затем также осаждается на землю вблизи дорог. Накопление свинца в придорожной полосе приводит к загрязнению экосистем и делает близлежащие почвы непригодными к сельскохозяйственному использованию. Добавление к бензину присадки Р-9 делает его высокотоксичным. Разные марки бензина имеют различное процентное содержание присадки. Чтобы различать марки этилированного бензина, их окрашивают, добавляя в присадку разноцветные красители. Неэтилированный бензин поставляется без окрашивания (табл. 9).

В развитых странах мира применение этилированного бензина ограничивается или уже полностью прекращено. В России он еще находит широкое применение. Однако ставится задача отказаться от его использования. Крупные промышленные центры и курортные местности переходят на использование неэтилированных бензинов.

Негативное воздействие на экосистемы оказывают не только рассмотренные компоненты отработавших газов двигателей, выделенные в восемь групп, но и сами углеводородные топлива, масла и смазки. Обладая большой способностью к испарению, особенно при повышении температуры, пары топлив и масел распространяются в воздухе и отрицательно влияют на живые организмы.

В местах заправки транспортных средств топливом и маслом происходят случайные разливы и намеренные сливы отработанного масла прямо на землю или в водоемы. На месте масляного пятна длительное время не произрастает растительность. Нефтепродукты, попавшие в водоемы, губительно воздействуют на их флору и фауну.

Печатается с некоторыми сокращениями по книге Павлова Е. И. Экология транспорта. Подчеркивания и выделение — мои.

Основные сведения о различных компонентах выбросов выхлопных газов с судов

Основные загрязнители воздуха судов присутствуют в выхлопных/дымовых газах, образующихся главными и вспомогательными двигателями, а также котлами. Эти загрязняющие вещества образуются при сгорании углеводородного топлива, и основные образующиеся продукты перечислены ниже.

• Оксиды азота (NOx) – создают озон
• Оксиды серы (SOx) – вызывают подкисление
• Двуокись углерода (CO2) – это «парниковый» газ
• Оксид углерода (СО) – продукт неполного сгорания
• Углеводороды (HC) – газ, сажа и некоторые твердые частицы

Правила предотвращения загрязнения воздуха с судов были приняты в 1997 году в протоколе к МАРПОЛ 73/78 и включены в Приложение VI к Конвенции. Протокол, принятый в 1997 году, включал новое Приложение VI к МАРПОЛ 73/78, вступившее в силу 19 мая 2005 года. вещества. Приложение включает глобальное ограничение содержания серы в мазуте в размере 3,5% с 1 января 2012 г. , которое будет дополнительно снижено до 0,5% в январе 2020 г.

Дополнительная литература : Понимание компонентов и конструкции системы выхлопных газов главного двигателя на судне

Сокращение выбросов выхлопных газов может быть достигнуто за счет использования более чистых видов топлива или за счет более чистых технологий двигателей, таких как модифицированные циклы сгорания и/или очистители выхлопных газов (скрубберы, фильтры и т. д.), отдельно или в комбинации.

Оксиды азота (NOX)

Этот термин охватывает соединения азота и кислорода, образующиеся в качестве побочного продукта сгорания топлива в воздухе. Образующиеся газы представляют собой преимущественно оксид азота (NO) и диоксид азота (NO2) со следами других сложных химических веществ, включая оксид азота (N2O) и нитраты (NO3). Произведенное количество напрямую связано с температурой горения – чем выше пиковая температура, тем выше генерируемый уровень. Хотя эти газы также присутствуют в дымовых газах котла, более низкая температура пламени приводит к меньшему их процентному содержанию. Сочетание высоких температур и давлений в цилиндрах дизельных двигателей приводит к образованию относительно высоких уровней этих токсичных газов.

Все эти газы смешиваются с водой и кислородом в атмосфере с образованием азотистой и азотной кислот, обладающих высокой коррозионной активностью. Двуокись азота представляет собой красновато-коричневый высокотоксичный газ, вызывающий поражение легких. На уровне моря эти газы реагируют с органическими соединениями с образованием низкоуровневого озона (O3), значительного загрязнителя и создателя смога. В верхних слоях атмосферы эти же газы, особенно NO2, реагируют на удаление озона. Поскольку эти газы легко перемещаются на большие расстояния от фактического источника производства, воздействие возникающих в результате загрязнений (смог, кислотные дожди и т. д.) может быть на расстоянии многих миль от источника.

Уровни выбросов оксидов азота в настоящее время соблюдаются путем модификации конструкции двигателя. Правило 13 Приложения 6 к МАРПОЛ делит судовые дизельные двигатели на группы по дате изготовления с указанием максимально допустимых выбросов. Однако, если двигатель модифицируется, восстановленный двигатель должен соответствовать уровню, действовавшему на дату модификации. Чтобы можно было проверить соответствие этому требованию, все судовые двигатели должны иметь индивидуальные записи параметров в момент их изготовления. Сюда входят сведения о компонентах и ​​настройки всех элементов, которые могут влиять на образование NOx.

Прочтите по теме:  Что такое загрязнение воздуха оксидами азота или NOx с судов?

Оксиды серы (SOX)

Приложение VI к Марпол разрешает устанавливать специальные зоны контроля выбросов серы (SECA) со строгим контролем выбросов оксидов серы (SOx). В этих районах содержание серы в используемом мазуте не должно было превышать 1,5%. Этот лимит был снижен до 1,0% с 1 июля 2010 г., а затем снижен до 0,1% с 1 января 2016 г.

С 1 июля 2010 г. обозначение «Зона контроля выбросов серы» (SECA) было заменено на «Зона контроля выбросов» (ECA) и включает сокращение уровней твердых частиц (PM) и оксидов азота (NOx), разрешенных для сброса в атмосферу в обозначенной зоне.

IMO ограничит содержание серы в судовом топливе на уровне 0,5% с 1 января ^st , 2020 г. с нынешних 3,5%. Это будет применяться за пределами ЕЦА, где ограничение уже составляет 0,1%. Судам придется использовать более чистое топливо с меньшим содержанием серы, что будет дорогостоящим делом, или перейти на установку скрубберов.

Связанные материалы:  Процедура замены мазута для главных и вспомогательных двигателей судов в ЕСА

Твердые частицы

Твердые частицы (ТЧ) обычно делятся на два класса в зависимости от размера частиц и включают сажу, золу и несгоревшее топливо вместе с вторичными частицами сульфатов и нитратов. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), присутствующие в остаточном топливе, обладают высокой канцерогенностью, а несгоревшие частицы представлены в саже, образующейся вместе с тяжелыми металлами и органическими материалами. Все они могут быть канцерогенными, а более мелкие частицы PM10 обычно осаждаются относительно близко к месту происхождения, однако более легкие и мелкие частицы могут оставаться в воздухе на значительных расстояниях. Работа двигателей на дистиллятном топливе (судовое дизельное топливо или газойль) снижает общее количество частиц, но не устраняет их.

Углекислый газ

Углекислый газ в атмосфере является основным парниковым газом, и во всем мире прилагаются большие усилия для сокращения его количества. Он является основным продуктом сгорания и составляет более 5% выхлопных газов дизельного двигателя и 13% водотрубного котла. В судоходстве сокращение достигается за счет постепенного улучшения расхода топлива, включая модификации силовой установки (двигатели и гребные винты), более гладкое покрытие корпуса и конструктивные изменения формы корпуса. В настоящее время не существует общего законодательного контроля за количеством выбрасываемого CO2, однако в США в южной Калифорнии введено ограничение скорости в 12 узлов для судов в пределах 20 миль от побережья. Это делается с явной целью сокращения общих выбросов CO2 от судоходства. Не исключено, что аналогичные ограничения вступят в силу и в других областях.

Летучие органические соединения (ЛОС)

  ЛОС содержатся в более легких фракциях, выделяющихся из нефтехимических продуктов и нефтепродуктов, включая сырую нефть, во время грузовых операций и очистки резервуаров. На уровне моря эти соединения реагируют с оксидами азота с образованием низкоуровневого озона (O3), значительного загрязнителя и создателя смога. Озон глубоко раздражает легкие. ЛОС также играют важную роль в формировании других фотохимических окислителей, ответственных за многочисленные химические и физические реакции в атмосфере. По возможности их следует сбрасывать на берег через линию возврата паров. Небольшое неустранимое количество паров будет выделяться из топливной системы судов, особенно при нагреве мазута.

Прочтите также: Использование летучих органических соединений (ЛОС) в качестве моторного топлива на танкерах для достижения желаемого снижения выбросов может включать одно или несколько из следующих действий: • Модификации конструкции двигателя.

• Водотопливные эмульсии (WIF)
• Непосредственный впрыск воды в цилиндры (DWI)
• Впрыск воды в наддувочный воздух (CWI), также известный как увлажнение продувочного воздуха (SAM)
• Мотор влажного воздуха (HAM)
• Система рециркуляции отработавших газов (EGR)
• Селективное каталитическое восстановление (SCR)
• Скрубберы с щелочной водой
• Сухие химические скрубберы
• Скруббер морской воды
• Циклон-центробежный фильтр
• Электростатический фильтр
• Сетчатый фильтр

Прочтите по теме:  Контроль выбросов NOx и SOx с судов

Многие порты в настоящее время сделали обязательным для судов использование береговой энергии или альтернативной морской энергии, чтобы уменьшить выбросы от генераторов на берегу. Альтернативная морская энергия или холодная утюжка берет энергию с берега для питания вспомогательного оборудования корабля, а не для работы судовых генераторов.

Низкая скорость приводит к меньшему расходу топлива, поскольку расход топлива (в тоннах на милю) прямо пропорционален (скорости корабля). Это помогает снизить выбросы Nox от основного двигателя. Кроме того, использование более чистых видов топлива, таких как мазут со сверхнизким содержанием серы, судовое газойль, судовое дизельное топливо, помогает значительно сократить выбросы выхлопных газов. Согласно правилам MARPOL, с 1 января 2020 года для снижения выбросов необходимо использовать топливо с содержанием серы менее 0,5%.

Как сделать идеальный зеленый корабль?

Также потребуется постоянный мониторинг выхлопных газов вместе с записью результатов измерений. В настоящее время единственным утвержденным методом удаления CO2 из выхлопных газов является система скрубберов, использующая электролиз для повышения щелочности морской воды перед очисткой газов. Утверждается, что этот процесс снижает содержание CO2 на >75%, NOx на >60% и SOx на >98%. Затем сточные воды очищаются перед сбросом некислой воды обратно в море. Любые твердые частицы, собранные в процессе мойки, остаются на борту для будущей утилизации на берегу. Скрубберы также способны уменьшать количество твердых частиц на 40–60%.

Использование утвержденного скруббера позволяет судну соответствовать требованиям по низкому содержанию серы даже при использовании тяжелого нефтяного топлива с высоким содержанием серы (<4,5%). Поскольку газы, выходящие из скруббера, будут содержать менее 0,05% серы.

Накладная о доставке бункера (BDN)

При получении бункера важно, чтобы в «Накладной о доставке бункера» (BDN) указывалось содержание серы в каждой поставленной марке, и она должна быть подписана как поставщиком, так и получателем. Если используется более одной бункеровочной баржи, то потребуется отдельный БДН для каждой баржи.

Прочтите по теме:  Полное руководство по процессу бункеровки мазутом на судах

В BDN также должен быть указан номер пломбы контейнера для проб MARPOL, который должен быть подписан представителем поставщика, проба должна быть не менее 400 мл. . Эти образцы должны храниться на борту для инспекций государственного портового контроля (PSC) и не использоваться для рутинных анализов. BDN должен храниться на борту в течение не менее трех лет после доставки топлива и образца MARPOL до тех пор, пока топливо не будет израсходовано, или в течение периода не менее одного года, в зависимости от того, что больше. Если после завершения бункеровочной операции BDN не включает всю требуемую информацию или полученные образцы не подписаны/не маркированы, поставщику бункера должно быть направлено письмо протеста.

Власти государства флага судна и местные портовые власти также должны быть немедленно проинформированы. Копии всех соответствующих документов и корреспонденции должны быть приложены к BDN и храниться на борту в течение необходимого периода времени. БДН является очень важным документом, так как содержит информацию обо всех свойствах мазута, предоставленную поставщиком.

Вы также можете прочитать –  2020 Sulphur Compliance: Руководство по подготовке судов и внедрению

Отказ от ответственности:  Мнения авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом. Автор и компания Marine Insight не претендуют на точность и не несут за это никакой ответственности. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих указаний или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

Статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и Marine Insight.

Выбросы автомобилей — ChemistryViews

Артикул

Автор: Журнал ChemViews

Выхлопы нашей машины вредят каждому из нас . На рисунках ниже показан химический состав выхлопных газов автомобиля.

1 Химический состав выхлопных газов автомобиля

CO связывается с гемоглобином, останавливая транспорт кислорода в крови. Отравление приводит к летальному исходу в течение короткого времени.

NO быстро окисляется на воздухе до NO ₂ , ядовитого газа, вызывающего кашель. При температуре выше 21 °C образуется N ₂ O ₄ , едкий и сильно окисляющий газ.

 

 

При вдыхании эти мелкие частицы навсегда остаются в организме. Они могут проходить через оболочки легочных пузырьков человека и таким образом попадать в кровоток. На своей поверхности они могут вводить в кровоток твердые и жидкие вещества от процесса горения.

См. также Твердые частицы (Clever Picture), ChemViews Magazine 2018; https://doi.org/10.1002/chemv.201800012.

 

2 типа горения

Чтобы понять, откуда поступает вышеупомянутый выхлопной газ, мы смотрим на то, что происходит, когда топливо сжигается с воздухом в двигателе:

2. 1 Идеальное сгорание

9003
2.1 Углеводороды (УВ) окисляются до воды и углекислого газа. Азот проходит без изменений.

 

2.2 Неполное сгорание

Сгорание в двигателе всегда неполное, особенно при запуске автомобиля или при разгоне.

Гашение: Когда фронт пламени соприкасается с относительно холодными стенками камеры сгорания, пламя гаснет до того, как сгорит все топливо. Выбрасываются углеводороды.

Обогащенная топливно-воздушная смесь: когда в топливно-воздушной смеси недостаточно кислорода во время сгорания, углерод из углеводородов окисляется лишь частично, и выделяется CO.

При высоких температурах горения образуется NO _x .

 

Очистка отработавших газов

Выбросы происходят, хотя современные выхлопные газы обрабатываются каталитическим нейтрализатором.

Выхлопные газы бензиновых автомобилей обрабатываются трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.