Методы очистки отработавших газов, поступающих при использовании дизельного топлива с судов
Курсовой проект - Экология
Другие курсовые по предмету Экология
?его процесса двигателя. При использовании углеводородных топлив нефтяного происхождения, сжигаемых в цилиндре с избытком кислорода, примерно 80…95 % общей массы токсичных примесей отработавших газов приходится на долю пяти основных токсичных компонентов: СО, NОХ, SО2, альдегидов и углеводородов. Опыт показывает, что изменение концентрации отдельных токсичных компонентов подчиняется определенной закономерности. Установив эту закономерность, путем воздействия на рабочий процесс дизеля можно существенно снизить количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.
Механизм образования сажи в камере сгорания дизеля исключительно сложен, но, несмотря на это, известно много способов, позволяющих эффективно снижать дымность отработавших газов. Одним из основных показателей, влияющих на дымность, является размер цилиндра дизеля.
Существенно уменьшить количество продуктов неполного окисления топлива позволит следующее: конструктивное изменение двигателя, повышение полноты сгорания топлива путем изменения его качества (ввод присадок, подогрев и т.д.), оптимизация подачи топлива в цилиндр и смесеобразования, выбор оптимальных регулировочных параметров дизеля при его работе и так далее.
1.1.2 Влияние сорта топлива на полноту сгорания, дымность и токсичность отработавших газов
Сорт топлива влияет на качество сгорания и образование продуктов неполного сгорания. Имеется большой опыт по сжиганию различных топлив в дизелях. Как показала практика последних лет, тяжелые топлива в современных судовых дизелях сгорают еще недостаточно качественно, особенно в средне- и высокооборотных дизелях, что сопровождается повышенным выделением сажи в отработавших газах. В то же время традиционное топливо для дизелей (дизельное топливо) во многих случаях заменяется на худшие сорта, более тяжелые остаточные продукты переработки нефти. Например, речной флот уже сейчас потребляет до 25 % тяжелых топлив, и доля их будет постоянно увеличиваться. Поэтому перед современным дизелестроением стоит сложнейшая задача - создать двигатели, работающие на тяжелых сортах топлива с высокой экономичностью, надежностью и минимальным выбросом вредных веществ в атмосферу.
На рабочий процесс дизеля практически оказывают влияние все физико-химические характеристики топлива и прежде всего состав углеводородов, входящих в топливо. Углеводородный состав топлива характеризует его физические и химические свойства, воспламеняемость, вязкость, фракционный состав и т.д.
Немаловажную роль в полном сгорании топлива играет химический и физический аспект, связанный с подачей топлива в цилиндр и его смесеобразованием. Сгорание топлива в дизеле имеет специфическую особенность. В этих двигателях сгорание протекает в топливном факеле, где содержатся жидкие и газообразные горючие продукты.
Сгорание топлива в факеле во многом зависит от оптимизации степени гомогенизации заряда к началу воспламенения. Для различных топлив эта степень будет различной. Легкое топливо (например, бензин) будет быстрее испаряться в камере сгорания дизеля, чем тяжелое.
В таблице 2 приведены основные параметры рабочего процесса, полученные в результате испытаний дизеля на опытных топливах (ОТ-1 ... ОТ-6) при различных нагрузках.
Таблица 2 - Основные параметры рабочего процесса опытного дизеля
ТопливоНагрузка, кВт?, ПКВdP/d ?, МПа/ ПКВPmax, МП атс, ПКВДымность, усл. ед.Дизельное ДЛ (ОТ - 1)0,956,80,367,011,3161,987,50,347,713,4342,648,00,398,115,3553,238,40,478,717,678Облегченное дизельное ДЗ 0,917,20,387,010,416 (ОТ - 2)1,837,60,397,712,4302,798,20,428,514,3563,088,30,478,716,468Реактивное ТС-10,888,40,487,48,35 (ОТ-3)1,839,00,538,211,2122,499,60,608,613,1303,4910,00,769,615,980Легкий каталитический1,107,50,447,29,514,3 газойль1,838,20,487,911,631,0 (ОТ-4)2,609,00,568,613,468,13,209,50,649,315,883,1Смесь 1 : 1 дизельного0,889,40,558,18,730,0 топлива ДЛ с дистилятом1,839,50,578,6.11,055,5коксования (ОТ -5)2,5710,00,709,113,185,03,2310,40,839,915,096,4Вакуумный газойль0,885,70,356,812,018,0(ОТ-6)1,766,70,367,614,044,02,577,80,438,516,277,03,019,00,559,018,593,0
Данные таблицы свидетельствуют о том, что дымность зависит от группового углеводородного состава. Максимальное значение дымности (30 ... 96,4 %) имеет топливо ОТ ? 5 с наибольшим содержанием ароматических углеводородов. Минимальную дымность отработавшего газа имеют топлива ОТ - 1 и ОТ - 2 приблизительно с одинаковым содержанием алканоциклановых и ароматических углеводородов.
Особый интерес представляет полнота сгорания альтернативных топлив, как возможных в перспективе заменителей нефтяных. Уже иметься некоторая информация о качестве сгорания ряда топлив из углей и сланцев, спиртов и другое. Экспериментально установлено, что синтетические жидкие топлива из углей и сланцев сгорают в дизелях приблизительно по тому же принципу, что нефтяные топлива. Легкие сорта синтетических топлив сгорают как дизельное топливо, при этом показатели дымности и токсичности отработавших газов их мало отличаются от отработавших газов, полученных при сжигании дизельного топлива.
Работа дизелей на смесях нефтяного топлива со спиртами существенно изменяет пропорциональное отношение вредных выбросов. При работе дизеля с большой частотой вращения количество токсичных компонентов возрастает, кроме окислов азота. Содержание сажи на всех частотах вращения с добавкой метанола снижается. Добавка к дизельному топливу аммиака снижает дымность отработавших газов, но повышает содержание NOx.
Таким образом, использование альтернативных топлив в судовых дизелях речного флота не вызывает опасения с точки зрения повышенного загрязнения воздушного бассейна [1].