Модернизация старых дизельных двигателей с системами снижения выбросов

Императив для модернизации стареющих морских дизельных двигателей

Поскольку международные регулирующие органы ужесточают стандарты выбросов для борьбы с загрязнением воздуха и изменением климата, судовладельцы, эксплуатирующие старые флоты, сталкиваются с критическим выбором: инвестировать в дорогостоящие новостройки или модернизировать существующие двигательные установки. Модернизация старых морских дизельных двигателей с проверенными технологиями сокращения выбросов стала прагматичной, экономически эффективной стратегией, которая не только обеспечивает соблюдение нормативных требований, но и продлевает срок службы судов при одновременном снижении их воздействия на окружающую среду. Этот подход касается основных загрязнителей - оксидов азота (NO _{] х} ), оксидов серы (SO _х ), твердых частиц (PM) и углекислого газа (CO ₂ - путем модернизации, а не замены капиталоемких машин.

Регуляторный ландшафт, управляющий рынком модернизации

Правила Международной морской организации (IMO) были основным драйвером для модернизации. IMO MARPOL Приложение VI установило ограничения выбросов Tier I, II и III NO _x . В то время как стандарты Tier II применяются во всем мире, стандарты Tier III, которые требуют примерно 80% сокращения NO _{x по сравнению с Tier I, применяются в зонах контроля выбросов (ECA), таких как Северное море, Балтийское море и Карибский бассейн США. Аналогичным образом, глобальный предел содержания серы в 0,5% (эффективен с 2020 года) и более строгий предел в 0,1% в ECAs заставили многих операторов устанавливать системы очистки выхлопных газов - обычно известные как скрубберы - или переход на топливо с низким содержанием серы. Модернизация позволяет соблюдать требования без огромных капитальных затрат на новое судно, которое может стоить десятки миллионов долларов. Кроме того, региональные органы, такие как Европейский союз, настаивают на включении морских выбросов в систему торговли выбросами ЕС, что дополнительно стимулирует сокращение выбросов. Для}

Экономические и операционные преимущества модернизации

Модернизация - это не просто упражнение по соблюдению; она обеспечивает ощутимые экономические преимущества. Стоимость комплексной модернизации - обычно в пределах от 1 миллиона долларов до 5 миллионов долларов в зависимости от размера двигателя и технологии - намного меньше, чем 30 миллионов долларов - 100 миллионов долларов для нового судна. В сочетании с экономией топлива от оптимизированного сгорания или снижения затрат на топливо (например, сжигание тяжелого мазута с высоким содержанием серы с помощью скруббера по сравнению с морским газойлем с низким содержанием серы), модернизация часто достигает сроков окупаемости от двух до четырех лет. Кроме того, модернизация увеличивает срок службы двигателя, отсрочивает капитальные расходы и сохраняет гибкость фрахтования. Суда, оснащенные современными средствами контроля выбросов, также имеют более высокие чартерные ставки и с меньшей вероятностью столкнутся с задержаниями портового государственного контроля. С экологической точки зрения, модернизация снижает NO _х ] на 80-95%, SO _х ] до 99%, и PM на 30-70%, непосредственно способствуя улучшению качества воздуха

Ключевые технологии сокращения выбросов для модернизации

Несколько зрелых технологий могут быть модернизированы на существующие морские дизельные двигатели. Выбор зависит от типа двигателя, возраста, профиля нагрузки, доступности пространства и целевых загрязнителей. Ниже приведены наиболее широко принятые решения.

Выхлопные газоочистители

Скрубберы являются основной технологией для сокращения SO_x. Они работают путем распыления щелочной морской воды или пресной воды с каустической содой в поток выхлопных газов, нейтрализации оксидов серы в безвредные сульфаты и воду. Существуют три основных типа: системы с открытым контуром (с использованием морской воды, сбрасываемой после обработки), системы с замкнутым контуром (с использованием пресной воды и каустической соды с бортовым хранением сточных вод для сброса в порт или тепловой стерилизации) и гибридные системы, которые могут переключать режимы на основе операционной площади. Модернизация скруббера требует значительных модификаций поглощения выхлопных газов, добавления большой реакционной вышки, насосов, труб и, в системах с замкнутым контуром, блока очистки воды. Пространство является ключевым ограничением, особенно на небольших судах. Несмотря на это, скрубберы остаются популярными, потому что они позволяют продолжать работу на менее дорогих высокосернистых топливных маслах

Селективная каталитическая редукция (SCR)

SCR является наиболее эффективной технологией для восстановления NO_x. Катализатор, как правило, ванадиевый пентоксид или цеолит, облегчает реакцию NO_x с аммиаком для образования азота и водяного пара. Системы SCR-ретрофита должны быть точно спроектированы для работы в окне температуры выхлопных газов двигателя (обычно 300-450 °C для высокой нагрузки или с низкотемпературными катализаторами для более низких нагрузок). Установка требует большого модуля катализатора, установленного в выхлопной линии, резервуара для хранения мочевины, системы дозирования и блока управления. SCR-ремонты могут уменьшить NO_x на 90-95%, что позволяет соблюдать Tier III. Однако они немного увеличивают обратное давление и требуют периодической замены блоков катализатора. Ведущие производители, такие как Wärtsilä предлагают SCR-ремонты[[F