Szczegółowy opis zadania - Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

BUDOWA STANOWISKA LABORATORYJNEGO DO BADANIA
INNOWACYJNEJ METODY SUCHEJ ODSIARCZANIA SPALIN
SILNIKA ZASILANEGO PALIWEM POZOSTAŁOŚCIOWYM
OPIS PROJEKTU
DOFINANSOWANEGO PRZEZ WOJEWÓDZKI FUNDUSZ OCHRONY
ŚRODOWISKA I GOSPODARKI MORSKIEJ W GDAŃSKU
(RX-01/2015 + aktualizacja)
Współcześnie stosowane metody oczyszczania spalin silników okrętowych są metodami
drogimi. Wynika to między innymi z ograniczonego rynku odbiorców, ale przede wszystkim
z monopolistycznej pozycji producentów oferujących wykonanie i montaż tego typu instalacji
okrętowych. Zaproponowana w ramach realizacji niniejszego projektu naukowo-badawczego,
sucha metoda (adsorbcyjna) ograniczenia emisji SOx w spalinach silników okrętowych,
stanowi alternatywę, jako rozwiązanie zdecydowanie tańsze, a zatem konkurencyjne, w
stosunku do metod mokrych (absorbcyjnych), które są obecnie najczęściej stosowane w
okrętowych instalacjach płuczkowych (ang. scrubber)1. Co ważne, jak potwierdzają wyniki
badań prowadzonych od wielu lat w energetyce stacjonarnej, proponowana metoda sucha,
oprócz skutecznej redukcji tlenków siarki zmniejsza również emisję tlenków azotu.
Opracowanie technologii odsiarczania spalin silników okrętowych wykorzystującej
metodę suchą jest dzisiaj priorytetem z uwagi na kalendarz wprowadzenia ograniczeń przez
Dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady 2012/33/UE z dnia 21 listopada 2012 r. Zgodnie
z nią od 1 stycznia 2015 r. wewnątrz obszaru SECA (Sulphur Emission Control Area)
maksymalna zawartość siarki w paliwach żeglugowych stosowanych na morzach
terytorialnych wynosi 0,1 % na jednostkę masy, ale jednocześnie dyrektywa dopuszcza
możliwość stosowania instalacji odsiarczania spalin pracującej w układzie zamkniętym.
Statek wyposażony w taką instalację będzie miał możliwość korzystania z paliw o wysokiej
zawartości siarki, która następnie zostanie usunięta ze spalin poprzez zastosowany adsorber,
a przereagowany adsorbent zostanie odebrany przez wyspecjalizowane służby stacjonujące w
portach. Międzynarodowa Organizacja Morska ustaliła graniczną wartość emisji tlenków
siarki w spalinach silników okrętowych na poziomie 6 g/kWh (Międzynarodowa konwencja o
zapobieganiu zanieczyszczaniu morza przez statki MARPOL 73/78, Załącznik VI,
Prawidło 14).
W proponowanej technologii planuje się wykorzystać proces odsiarczania spalin z
zastosowaniem adsorbentów sodowych (wodorowęglan sodu) i ich modyfikacji, metodą
aktywacji mechanicznej, chemicznej czy termicznej. W opracowywanej metodzie, zbadane
zostały dwa procesy fizykochemiczne:
• oddziaływania adsorbentu na emisyjność chemiczną spalin – skuteczność usuwania
związków SOx i NOx, przy różnych rozwiązaniach konstrukcyjnych reaktora
chemicznego,
• oddziaływania adsorbera na źródło emisji tlenków siarki tj. na silnik o ZS.
Dlatego jednym z priorytetowych celów naukowych projektu, mającym istotne znaczenie
utylitarne, jest określenie wpływu włączenia w układ wylotowy spalin przedmiotowej
instalacji odsiarczania na energetyczne wskaźniki pracy silnika.
1
Skrubery są niezwykle skuteczne i pozwalają wypłukiwać ze spalin nawet 98 procent tlenków siarki. Jednak
koszty inwestycyjne są bardzo wysokie i mogą wynosić do 5 mln dolarów [http://biznes.trojmiasto.pl].
Sprawozdanie z realizacji zadania inwestycyjnego dotyczącego budowy stanowiska
laboratoryjnego do badania innowacyjnej metody suchej odsiarczania spalin silnika
zasilanego paliwem pozostałościowym obejmuje dwie części:
I część – w której przedstawiono projekt koncepcyjny przedmiotowego stanowiska wraz
z obliczeniami wytrzymałościowymi oraz przepływowymi jego głównych podzespołów.
II część – stanowiąca charakterystykę zasadniczego etapu realizacji projektu tj. montaż
poszczególnych podzespołów instalacji w jedną całość, podłączenie jej do silnika
laboratoryjnego oraz przeprowadzenie wstępnych badań realizowanych procesów
fizykochemicznych.
Zbudowane stanowisko laboratoryjne znajduje się na terenie Politechniki Gdańskiej w
pomieszczeniach laboratoryjnych Wydziału Oceanotechniki i Okrętownictwa, pełniąc rolę
stanowiska badawczego, jak również demonstratora skuteczności zastosowanej technologii
suchego odsiarczania spalin silnika o zapłonie samoczynnym.