Требования по выбросам nox

Обновлено: 05.07.2024

Менее чем через год, 1 января 2021 года требования Международной морской организации (IMO) по уровню токсичных выбросов оксидов азота дизельными судовыми двигателями мощностью более 130 кВт начнут действовать в акваториях Северной Европы. Ужесточение контроля за выхлопами веществ с формулой NOx коснется всех строящихся и спускаемых на воду судов. Необходимость модернизации модельного ряда остро стоит перед европейскими производителями не только огромных сухогрузов, танкеров или круизных лайнеров, но и среднеразмерных моторных яхт.

Tier I, II, III

Дополнения к Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (MARPOL), касающиеся выбросов оксидов азота и серы, были разработаны в 1997 году и постепенно вступали в силу на протяжении последних 20 лет. Первый вариант нормативов по выбросу NOx (Tier I) начал действовать 1 января 2000 года.

Нынешние правила (Tier III) вступили в силу 5 лет назад, 1 января 2016 года.

По сравнению с Tier I действующие требования Tier III жестче в 5 раз.

До сих пор зоны их применения — так называемые Зоны Контроля за выбросами оксидов азота (NOx Emission Control Areas или просто ECAs) — ограничивалась Восточным и Западным побережьями США и Канады, американским побережьем Мексиканского залива, а также окрестностями Гавайских островов, владений США в Карибском море и заморского сообщества Франции Сен-Пьер и Микелон (островов в 20 км к югу от канадского Ньюфаундленда).

Со следующего года Зоны контроля будут выделены в Северном море, проливе Ла-Манш и Балтийском море, где, согласно MARPOL, пока действуют ограничения только на выброс оксидов серы (SO-).

При этом вне всех зон ECA продолжают действовать нормативы Tier II, вступившие в силу 1 января 2011 года. Они жестче Tier I не в 5, а всего в 1,2–1,3 раза.

Поэтапное введение Tier III связано не только с вопросом зоны действия правил. Намного важнее, что вне зависимости от акватории пятилетняя отсрочка касалась всех рекреационных лодок с длиной по ватерлинии от 24 метров и валовой регистровой вместимостью менее 500 регистровых тонн, спущенных на воду до 1 января 2021 года.

Предполагалось, что с 2016 по 2021 год яхтенная индустрия успеет подготовиться к строительству лодок по новым нормативам. Однако заложенного времени оказалось недостаточно. Несмотря на попытки объединения, в которое вошли представители таких компаний как Ferretti, Overmarine, Monte Carlo Yachts, Princess, Sanlorenzo, Sunseeker и Viking, дополнительно отсрочить вступление в силу новых требований до сих пор не удалось.

На 2020 год запланированы два заседания Комитета по защите морской среды IMO, во время которых, возможно, решение об отсрочке все же будет принято.

Существующие системы очистки выхлопов

На больших грузовых судах для соответствия MARPOL успешно применяется выборочная каталитическая нейтрализация (SCR). Принцип работы этого метода довольно прост. Водный 32,5% раствор высокоочищенной мочевины, произведенной из природного газа, впрыскивается в выпускной трубопровод. Там под действием температуры мочевина разлагается на аммиак и углекислый газ. В результате дальнейшей химической реакции содержащиеся в отработанном выхлопе оксиды азота и аммиак превращаются в безвредные азот и водяной пар.

Однако для использования SCR на яхтах есть сразу несколько препятствий. Первое из них заключается в разном использовании двигателя. Скорость яхты непостоянна, к тому же на якорных стоянках двигатели подолгу работают вхолостую. В таком режиме сложно удерживать температуру выхлопов на определенном уровне, который требуется для эффективного использования SCR.

Во-вторых, установка системы SCR делает лодку тяжелее, расход топлива увеличивается, а это в свою очередь увеличивает расходы на содержание яхты.

Наконец, даже на многих крупных моделях в машинном отделении банально не хватает места для установки существующих SCR-систем. Особенно много пространства требуется для установки бака для хранения мочевины.

«На 50-метровой (164-футовой) лодке не так много места для размещения SCR-систем, которые сейчас доступны на рынке», — цитирует издание Boat International Ричарда Боггса (Richard Boggs), представителя компании EnerYacht, разработавшей системы очистки выхлопных газов SeaClean.

Технологии точного расчета необходимого количества раствора фактически не существует. Этот параметр можно увязать с расходом топлива, но рассчитать, сколько мочевины будет использовано именно в пределах оговоренной зоны контроля, проблематично. При этом ошибаться в расчетах в большую сторону и брать на борт слишком большой запас, утяжеляя лодку, экономически невыгодно. Но внушительными финансовыми затратами обернется и штраф за нарушение нормативов по выбросам, если мочевина вдруг закончится в самый неподходящий момент!

По данным издания International Boat Industry, для установки системы требуется увеличить стандартное машинное отделение не менее чем на 30%. На небольшой яхте это можно сделать только пожертвовав гостевой каютой, что снизит ее привлекательность для владельцев.

По средним подсчетам, на 60-метровой яхте размер бака может достигать 10 кубометров и добавлять лодке лишнюю тонну даже не будучи заполненным, и 12 тонн — вместе с содержимым.

«Для сравнения, спортивная машина примерно того же объема весит около двух тонн», — замечают в Feadship.

Тем не менее, по данным Boat International, MAN уже предложила хорошее решение для двигателей мощностью 1650 л.с. для тайваньской верфи Horizon: компактную систему SCR с маленькой помпой, которая способна работать без компрессора. Компания также прилагает немало усилий для разработки SCR для серии двигателей 2000. Первые прототипы системы уже собраны и протестированы.

Кастомизированные решения для небольших машинных отделений предлагают и в нидерландской компании MarQuip.

«У нас есть возможность комбинировать глушитель и систему очистки выхлопов. Это то, что не предлагают производители двигателей», — рассказывают в MarQuip.

Для совместимости двигателей с SCR Volvo Penta модернизирует как производимые ею двигатели (с приводами IPS и валовыми приводами), так и генераторы. Компания начала разработку системы очистки выхлопов в 2018 году и успела наработать 35000 часов тестов. Система будет не только фильтровать выхлоп, но и работать как глушитель, снижая шум на 35 дБ. Проблему поиска в машинном отделении свободного места в Volvo Penta предлагают решить за счет гибкости при установке системы: бак можно повесить над двигателем, поставить на него или на пол рядом. Все данные о системе (включая не только уровень, но и качество мочевины) будут выводиться на ж/к экраны на посте управления.

В Rolls-Royce тоже решили не изобретать велосипед и адаптировать двигатели MTU к технологии SCR. Свои наработки компания осенью 2019 года показала на яхтенных выставках в Каннах и Монако. Модернизировать удалось линейку MTU 4000 с двигателями мощностью от 2830 до 3900 кВт. К 2021 году будет готова серия 2000, охватывающая диапазон 1270–1940 кВт. Как и Volvo Penta, Rolls-Royce позаботилась о том, чтобы информация о состоянии системы была на виду у рулевого.

Одной из первых яхт с двигателем MTU, соответствующим новым стандартам, стала 80-метровая Bilgin 263, построенная в Турции. Ее передали владельцу в феврале 2020 года. А всего через месяц в Италии состоялась передача 62-метровой CRN 137, сертифицированной по стандартам Tier III. CRN утверждает, что теперь все мегаяхты под ее брендом гарантированно будут иметь сертификацию по Tier III.

Альтернативные методы

В Feadship пошли по пути разработки собственной методики очистки выхлопов и начали работу совместно с крупнейшим нидерландским научно-исследовательским центром — Нидерландской организацией прикладных научных исследований (TNO). Разделенная на два модуля система Oxywash, созданная в результате этого сотрудничества, не требует ни много места, ни бака с мочевиной.

На первом этапе оксиды азота делают водорастворимыми. Для этого при низкой температуре проводят реакцию с озоном, получаемым из обычного воздуха, а при высокой — каталитическую реакцию. Соединяясь в последующем с морской водой, оксиды преобразуются в нитриты и нитраты, которые и так есть в ней в природе. Более того, эти нитриты и нитраты — необходимые компоненты для жизни морских растений и животных.

Уже упомянутая система Sea Clean, разработанная американской компанией EnerYacht, использует керамические фильтры для сажи. Они покрыты металлом, который выступает в роли катализатора, окисляющего углеводороды, сажу и ароматические соединения в составе выхлопного газа. На выходе остаются только углекислый газ и водяной пар. Таким образом фильтр вылавливает до 95% частиц, содержащихся в выхлопе.

Еще одной важной особенностью этой системы является то, что для эффективной работы она не требует изначальной высокой температуры выхлопа. Для поддержания необходимой температуры используется избыточная энергия генератора: выхлоп перед подачей в фильтр подогревает электрообогреватель.

Кардинальные меры

Несмотря на существование разных способов очистки выхлопов, некоторые верфи при вступлении в силу нормативов Tier III вынуждены просто отказаться от производства ряда моделей.

Если отсрочка, действовавшая с 2016 по 2021 год, не будет продлена, по такому пути пойдут в Viking Yachts. Во время выставки в Форт-Лодердейле осенью 2019 года президент и CEO компании Пэт Хили (Pat Healey) уже объявил о прекращении выпуска моделей длиной свыше 24 метров вроде Viking Yachts 92 Convertible и Viking Yachts 93.

Предельные нормы концентраций NO_x в продуктах сгорания при номинальных тепловых мощностях приведены:

в таблице 1 - для тепловых агрегатов;
в таблице 2 - для газогорелочных устройств в части испытаний.

Соотношения между единицами измерения концентрации NO_x даны в приложении А.

Таблица 1 - Предельные нормы концентраций NO_x в продуктах сгорания тепловых агрегатов

1 В ячейках, отмеченных знаком "*", указаны предельные нормы концентрации NO_x для эксплуатируемых и выпускаемых видов оборудования.

2 В ячейках, отмеченных знаком "**", указаны предельные нормы концентрации NO_x для новых видов оборудования.

3 В ячейках, отмеченных знаком "***", указаны предельные нормы концентрации NO_x по ГОСТ 30735 (пункт 6.1).

Таблица 2 - Предельные нормы концентраций NO_x по результатам испытаний горелочных устройств

2 В ячейках, отмеченных знаком "**", указаны предельные нормы концентрации NO_x для новых видов оборудования.

3 В ячейках, отмеченных знаком "***", указаны предельные нормы концентрации NO_x по ГОСТ 30735 (пункт 6.1).

14 Марта 2016 г.

© 2007–2021 «ГК «Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.

11.2 Нормативы удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок устанавливают предельные значения выбросов в атмосферу твердых частиц, оксидов серы и азота, окиси углерода для вновь вводимых и реконструируемых котельных установок, использующих твердое, жидкое и газообразное топливо раздельно и в комбинации. Количественные значения удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу не должны превышать нормативных, указанных:

в таблицах 1-3, для установок, введенных в эксплуатацию на ТЭС до 31 декабря 2000 г.
в таблицах 4-6, для установок, вводимых в эксплуатацию на ТЭС после 31 декабря 2000 г.

Таблица 1 - Нормативы удельных выбросов в атмосферу твердых частиц для котельных установок, введенных в эксплуатацию на ТЭС до 31 декабря 2000 года, для твердого топлива всех видов

Таблица 2 - Нормативы удельных выбросов в атмосферу оксидов серы для котельных установок, введенных в эксплуатацию на ТЭС до 31 декабря 2000 года, для твердых и жидких видов топлива

Таблица 3 - Нормативы удельных выбросов в атмосферу оксидов азота для котельных установок, введенных в эксплуатацию на ТЭС до 31 декабря 2000 года

_______________
** Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Таблица 4 - Нормативы удельных выбросов в атмосферу твердых частиц для котельных установок, введенных в эксплуатацию на ТЭС с 1 января 2001 года, для твердого топлива всех видов

Таблица 5 - Нормативы удельных выбросов в атмосферу оксидов серы для котельных установок, введенных в эксплуатацию на ТЭС с 1 января 2001 года, для твердых и жидких видов топлива

Таблица 6 - Нормативы удельных выбросов в атмосферу оксидов азота для котельных установок, введенных в эксплуатацию на ТЭС с 01 января 2001 года, для твердых и жидких видов топлива.

Норматив удельных выбросов в атмосферу окиси углерода от котельных установок при коэффициенте избытка воздуха 1,4 не должен превышать:

для газа и мазута - 300 мг/мГОСТ Р 55173-2012 Установки котельные. Общие технические требования при нормальных условиях (температура 0 °С и давление 101,3 кПа); для углей:
для котлов с твердым шлакоудалением - 400 мг/мГОСТ Р 55173-2012 Установки котельные. Общие технические требования при нормальных условиях (температура 0 °С и давление 101,3 кПа);
для котлов с жидким шлакоудалением - 300 мг/мГОСТ Р 55173-2012 Установки котельные. Общие технические требования при нормальных условиях (температура 0 °С и давление 101,3 кПа).

Норматив удельных выбросов золы жидкого топлива не устанавливается. Нормирование выбросов мазутной золы электростанций и котельных проводится только по содержанию в ней ванадия из расчета предельно допустимой среднесуточной концентрации мазутной золы (в пересчете на элемент ванадий) 0,002 мг/м.

Нормативы удельных выбросов указаны в таблицах 1-6 для каждого компонента выбросов: твердых частиц (таблица 1 и таблица 4), оксидов серы (таблица 2 и таблица 5) и оксидов азота (таблица 3 и таблица 6) в зависимости от вида сжигаемого топлива и тепловой мощности установки.

11.2.1 Нормативы удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу разработаны исходя из современного уровня технологий сжигания топлива и очистки дымовых газов и устанавливают ограничения по составу и максимальному количеству загрязняющих веществ, которые могут выделяться от установок. Указанные нормативы обязательны для разработчиков проектной документации и изготовителей соответствующего оборудования. Допустимость сооружения установки с нормативными удельными выбросами оборудования, входящего в ее состав, в конкретном регионе зависит от предельно допустимого выброса, величину которого для данного региона и конкретной ТЭС устанавливают на основании расчетов при разработке проектной документации (разделы по охране атмосферного воздуха, проекты томов ПДВ).

Нормативные показатели удельных выбросов могут применяться для определения величин платы за выбросы и штрафных санкций только при отсутствии данных натурных измерений для котельных установок, у которых гарантированные поставщиком (изготовителем) значения удельных выбросов соответствуют нормативным, с учетом экологических свойств сжигаемого топлива, технологических особенностей и других условий, отличных от проектных.

Нормативы удельных выбросов оксидов азота после котлов, не оборудованных устройствами для очистки газов, должны соответствовать нормативам для котлов по ГОСТ 28269.

11.2.2 В качестве основного нормируемого показателя принимают массовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу на единицу вводимой в топку котла энергии и массовый выброс загрязняющих веществ на 1 т условного топлива, сжигаемого в топке котла.

В качестве производной величины выбросов принята массовая концентрация загрязняющего вещества в дымовых газах, выбрасываемых от установки в атмосферу.

Нормативы удельных выбросов оксидов азота и оксидов серы даны в пересчете на диоксид азота и диоксид серы.

Формулы расчета удельных выбросов приведены в приложении В.

Значения нормативов удельных выбросов относятся к дымовым газам при коэффициенте избытка воздуха 1,4. Нормативы удельных выбросов оксидов азота и серы приведены в пересчете на сухие газы.

Для значений коэффициента избытка воздуха, отличных от 1,4, концентрации загрязняющих веществ определяют в соответствии с 0Г.

11.2.3 Нормативы выбросов оксидов серы и азота в атмосферу, указанные в таблицах 2, 3, 5, 6, действительны при сжигании мазута марки М100 по ГОСТ 10585 и лучшего качества.

11.2.4 Нормативы удельных выбросов твердых частиц в атмосферу принимают путем интерполяции значений по таблицам 1 и 4 в указанных пределах приведенной зольности топлива, причем большие значения выбросов относятся к большим значениям приведенной зольности.

11.2.5 Нормативы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу котельных установок, реконструируемых ТЭС, принимают по таблицам 1, 2 и 3.

Для действующих установок должны выполняться нормы, установленные для них проектами ПДВ.

11.2.6 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при эксплуатации установки не должны превышать во всем диапазоне работы установки удельных выбросов, указанных в таблицах 1 6*, при проектных характеристиках топлива.
_______________
* Вероятно ошибка оригинала. Следует читать: "1-6". - Примечание изготовителя базы данных.

Допускается двукратное превышение нормативов удельных выбросов от установки котельной в течение 30 мин при условии, что среднее значение удельных выбросов за сутки не превысит нормативного значения и общая продолжительность 30-минутных превышений будет менее 3% времени за год.

11.3 Качество сточных вод

Качество сточных вод, образующихся при работе котельных установок, определяют на основании правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов [2].

Шумовые характеристики составных частей котельной установки должны соответствовать ГОСТ 12.1.003, ГОСТ 12.1.023 и ГОСТ 26279.

Эквивалентные уровни звука в зонах обслуживания не должны превышать значений, определенных ГОСТ 12.1.003

08 Декабря 2015 г.

Требования к методам измерения концентраций NO_x - по ГОСТ 29134 и ГОСТ Р 51383.

Приложение А (справочное). Соотношения между единицами измерений концентраций NO_x

Таблица А.1 - Соотношения между единицами измерений концентраций NO_x*

Единица измерения	мг/м 3	% об.	ppm	мг/кВт·ч	кг/ГДж**
1 мг/м 3	1	0,487·10 -4	0,487	0,862	2,394·10 -4
1% об.	2,054·10 4	1	1·10 4	1,77·10 -4	4,916
1 ppm	2,054	1·10 -4	1	1,77	4,916·10 -4
1 мг/кВт·ч	1,16	0,565·10 -4	0,565	1	2,777·10 -4
1 кг/ГДж	4177	0,203	2030	3601	1

* В пересчете на NO_x.

** Газ - природный, теплота сгорания Q_н=35,6 МДж/м 3 , α=1,0.