Η ναυτιλία συμβάλει σημαντικά στην παραγωγή αέριων ρύπων και αερίων του θερμοκηπίου σε παγκόσμιο επίπεδο. Σε αυτή την εργασία γίνεται μια προσπάθεια καταγραφής των κινητήρων και των καυσίμων που χρησιμοποιούνται σήμερα στα πλοία, των εκπομπών που αυτά παράγουν και των τεχνολογιών μείωσης των εκπομπών αυτών σε εναρμόνιση με τη διεθνή νομοθεσία. Γίνεται μια συνοπτική αναφορά στους κινητήρες που χρησιμοποιούνται σήμερα στα σύγχρονα πλοία όπως πετρελαίου, φυσικού αερίου και αεριοστρόβιλου καθώς και τα πλεονεκτήματα – μειονεκτήματα αυτών, και περιγράφονται τα ναυτιλιακά καύσιμα που χρησιμοποιούνται σε αυτούς τους κινητήρες. Ακόμη αναλύεται η καύση των καυσίμων στους ναυτικούς κινητήρες, τα καυσαέρια που παράγονται κατά τη λειτουργία τους καθώς και η περιεκτικότητά τους σε αέριους ρύπους όπως το διοξείδιο του άνθρακα (CO2), το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), το διοξείδιο του Θείου (SO2), τα οξείδια του αζώτου (NOX) οι Πτητικές Οργανικές Ενώσεις (VOC), και τα σωματίδια οργανικής ύλης (POM). Επίσης γίνεται αναφορά στη διεθνή και Ευρωπαϊκή νομοθεσία η οποία καθορίζει τα όρια περιεκτικότητας σε θείο των ναυτιλιακών καυσίμων και τα όρια εκπομπής αερίων ρύπων σε αντιστοιχία με τα καύσιμα και τον τύπο του κινητήρα καθώς και η εξέλιξη της νομοθεσίας τα τελευταία χρόνια.
Σημαντικό τμήμα αυτού του κειμένου αποτελεί η περιγραφή τεχνικών μείωσης των αερίων ρύπων με επεμβάσεις στη λειτουργία των κινητήρων και αναλύονται συστήματα υγρού καθαρισμού καυσαερίων από οξείδια του θείου, όπως τα scrubbers στις διάφορες μορφές τους (λειτουργία ανοικτού κύκλου, κλειστού κύκλου και υβριδικά), καθώς και συστήματα ξηρού καθαρισμού καυσαερίων με χρήση υδροξειδίου του ασβεστίου σε μορφή κόκκων. Επίσης αναλύονται συστήματα περιορισμού οξειδίων του αζώτου όπως το σύστημα εκλεκτικής καταλυτικής αναγωγής (SCR) και το σύστημα ανακυκλοφορίας καυσαερίων (EGR). Δίνεται ιδιαίτερη βαρύτητα στις δυνατότητες κάθε συστήματος και επίσης γίνεται συγκριτική εκτίμηση των διαφόρων συστημάτων. Παρουσιάζεται ακόμη μια σημαντική χρήση του καυσαερίου σαν αδρανές αέριο στις δεξαμενές των πλοίων μεταφοράς καυσίμων, συνδυάζοντας καθαρισμό των καυσαερίων και μια βασική λειτουργική απαίτηση των πλοίων αυτών για την επίτευξη οικονομίας κλίμακας. Τέλος περιγράφονται δύο βοηθητικά μηχανήματα που βρίσκονται πάνω σε πλοία όπως ο αποτεφρωτήρας ο οποίος παράγει καυσαέρια και οι φυγοκεντρικοί διαχωριστές που χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό των καυσίμων αλλά και για τον καθαρισμό των υγρών αποβλήτων των scrubbers.
Οι τάσεις που διαμορφώνονται από τους κατασκευαστές προσανατολίζονται στην αύξηση της ενεργειακής απόδοσης των πλοίων, παθητικά με τη σχεδιαστική βελτίωση των σκαφών και ενεργητικά με την εξέλιξη των κινητήρων, καθώς και στον τομέα του περιορισμού και καθαρισμού των αέριων ρύπων σύμφωνα με τις επιταγές της διεθνούς νομοθεσίας για τα επόμενα χρόνια. Η χρήση πετρελαίου με χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο 0,5% και 0,1% δεν αποτελεί ρεαλιστική επιλογή εξαιτίας του υψηλού του κόστους. Η χρήση φυσικού αερίου αποτελεί πολύ καλή και οικονομική λύση γἰ αυτό και εφαρμόζεται ήδη στα πλοία μεταφοράς LNG. Υπάρχουν όμως περιορισμοί στη χρήση του από τα υπόλοιπα πλοία κυρίως λόγω της δυσκολίας αποθήκευσής του πάνω στα σκάφη. Εξαίρεση αποτελούν τα πλοία που εκτελούν μικρές διαδρομές (ταξίδια λίγων ημερών) σε περιοχές που υπάρχουν πολλοί σταθμοί ανεφοδιασμού αερίου. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η περιοχή της Βαλτικής θάλασσας, ενώ με κατάλληλο προγραμματισμό και συνεργασία μεταξύ των παράκτιων χωρών αυτό μπορεί να επιτευχθεί και σε άλλες περιοχές όπως η Μεσόγειος, ο Εύξεινος Πόντος, κ.α.
Η χρήση συστημάτων καθαρισμού καυσαερίων όπως τα Scrubbers σε πλοία που για διάφορους λόγους δεν είναι δυνατόν να χρησιμοποιήσουν φυσικό αέριο αποτελεί μονόδρομο προκειμένου να υπάρξει συμμόρφωση με τη νομοθεσία με το μικρότερο δυνατό κόστος. Η ύπαρξη δε συστημάτων διαφορετικών τύπων δίδει αρκετές εναλλακτικές επιλογές, κατά περίπτωση, στους κατασκευαστές και εκτιμάται ότι τα Scrubbers θα κυριαρχήσουν τόσο στις μελλοντικές ναυπηγήσεις όσο και στις μετασκευές πλοίων που λειτουργούν ήδη.
Shipping contributes significantly to the production of gaseous pollutants and greenhouse gases worldwide. In this paper, an attempt is made to record the engines and fuels currently used on board, the emissions they produce and the technologies to reduce these emissions in line with international law. A brief reference is made to the engines currently used on modern ships such as diesel engines, gas engines and gas turbine as well as the advantages and disadvantages of these, and the marine fuels used in these engines are described. It also analyzes the combustion of marine fuels, the exhaust gases produced during their operation and their content of gaseous pollutants such as carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO), sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxides (NOX), volatile organic compounds (VOC), and organic matter particles (POM). Reference is also made to international and European legislation which defines the sulfur content of marine fuels and the emission limits for gaseous pollutants in relation to fuel and engine type as well as the evolution of legislation in recent years.
An important part of this text is the description of techniques for reducing gaseous pollutants by intervening in the operation of engines and analyzes liquid scrubbing systems of sulfur oxides such as scrubbers in their various forms (open cycle, closed cycle and hybrid) and dry exhaust purification systems using granular calcium hydroxide. Also, nitrogen oxide containment systems such as the selective catalytic reduction (SCR) and exhaust gas recirculation (EGR) system are being analyzed. Particular emphasis is placed on the capabilities of each system and a comparative assessment of the different systems is also made. There is also a significant use of the exhaust gas as an inert gas in fuel tank tanks combining exhaust gas cleaning and a basic operational requirement of these ships to achieve economies of scale. Finally, two auxiliary machines are located on ships such as the Incinerator which produces exhaust gases and the centrifugal separators used for the cleaning of the fuels as well as for the cleaning of scrubbers liquid waste.
The trends developed by manufacturers are geared to increasing ship energy efficiency, passively by designing boats and assets with engine development, as well as reducing and cleaning gaseous pollutants in line with the requirements of international law for the next years. The use of low sulfur 0.5% and 0.1% is not a realistic choice due to its high cost. The use of natural gas is a very good and economical solution and is already in place on LNG carriers. However, there are limitations to its use by other ships, mainly because of the difficulty of storing it on the boats. Exceptions are small-scale ships (few days travel) in areas where there are many gas refueling stations. A typical example is the Baltic Sea region, and with appropriate planning and cooperation between coastal countries this can be achieved in other areas such as the Mediterranean, the Black Sea, etc.
The use of exhaust gas cleaning systems such as scrubbers on ships that for various reasons can not use natural gas is a one-way route to comply with legislation at the lowest possible cost. The existence of different types of systems gives several alternatives, as the case may be, to manufacturers, and it is estimated that Scrubbers will dominate both future shipbuilding and shipbuilding operations that are already in operation.
Μελέτη των εκπομπών των πλοίων. Μηχανές και καύσιμα, επεξεργασία των καυσαερίων πριν την εκπομπή τους στην ατμόσφαιρα, παρόν και μέλλον. Περιγραφή: Kozolino-diplom.pdf (pdf)
Book Reader Άδεια: Αναφορά Δημιουργού 4.0 Διεθνές Πληροφορίες: Κυρίως σώμα διπλωματικής Μέγεθος: 2.6 MB
Μελέτη των εκπομπών των πλοίων. Μηχανές και καύσιμα, επεξεργασία των καυσαερίων πριν την εκπομπή τους στην ατμόσφαιρα, παρόν και μέλλον. - Identifier: 151837
Internal display of the 151837 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)
Μελέτη των εκπομπών των πλοίων. Μηχανές και καύσιμα, επεξεργασία των καυσαερίων πριν την εκπομπή τους στην ατμόσφαιρα, παρόν και μέλλον.