Introduction of water to reduce NOx emissions
Bakgrunden till detta examens arbete är behovet av att få lägre emissioner och dåspeciellt NOx emissioner. I detta arbete är olika NOx reduktions metoder beskrivna ochutvärderade. Tyngdpunkten har lagts på de ?våta NOx reduktions teknologierna? och dåspeciellt teknologier för att befukta insugsluften. Detta arbete består av en litteraturstudie, genomgång av test resultat från motor tester med dessa teknologier samtsimuleringar.NOx reduktionen genom at introducera vatten eller vatten ånga till förbränningenåstadkoms genom att sänka den maximala temperaturen i förbränningsrummet ochgenom att tillsätta inert media med hög värmekapacitet vilket också reducerarsyrekoncentrationen. NOx formationen är främst beroende av förbränningstemperaturenmen också syretillgången och genom att reducera dessa kan NOx emissionerna minskas.Orsaken till den minskade temperaturen är den ökade massan och den ökadevärmekapaciteten från det tillsatta vattnet eller ångan.När vatten introduceras till insugsluften är det viktigt att ha bra och effektiv förångningför att nå en hög absolut luftfuktighet och undvika korrosion. Vatten förångningen ärberoende av vatteninsprutnings munstyckenas utformning samt den rådandetemperaturen och trycket. Det är utmanande att uppnå bra förångning samt hög absolutluftfuktighet på en motor med mycket högt laddtryck som tillexempel på denundersökta 2-stegs överladdade Wärtsilä 20V32C motorn. Det höga laddtrycket och denrelativt låga temperaturen på grund av det låga tryckförhållandet över den andrakompressorn begränsar den maximala absoluta luftfuktigheten samt gör förångningenav vattnet långsam. Utifrån simulerings resultat och luftfuktighetsberäkningar bör detvara möjligt att uppnå den önskade luftfuktigheten men det ställer stora krav på vatteninsprutnings systemet och designen av det. Laddtrycket ökar med ökad mängd vatten vilket kan göra det nödvändigt att ändra på turbo laddar specifikationen. Det här ochandra prestanda parametrar som påverkas av befuktningen av luften simulerades i GTPoweri förberedelse för ett motor test som kommer att ske 2009.En undersökning av Humid Air Motor systemet (HAM) och Wärtsiläs luftbefuktningssystem har också utförts. Undersökningen av HAM systemet på fartyget Mariella visadeatt en NOx reduktion på närmare 70 % i IMO E3 cykeln kan uppnås. De ?osannoliktbra? resultaten rapporterade från HAM systemet är förklarade och förklaringen liggerhuvudsakligen i de temperaturer och tyck som används. Från undersökningen avWärtsiläs luftbefuktnings system kan begränsningen i NOx reduktion huvudsakligenförklaras av förångningen samt laddtrycks temperaturen som används.I en jämförelse mellan alla ?våta NOx reduktions teknologier? utvärderade i studienuppvisar Emulsions teknologin de bästa helhets egenskaperna. Bland de övriga är detganska jämnt men ?ång-befuktning? har de sammantaget sämsta egenskaperna.Intressanta nya ?våta NOx reduktions teknologier? och nya sätt att tillämpa dessateknologier påträffades under litteraturstudien som tillexempel ?omedelbar blandning avvatten och bränsle? och sen direkt insprutning av vatten. Förslag på fortsatt arbete,förbättringar och intressanta förslag på nya tester är också presenterade i detta arbete.