Ανάπτυξη και αξιολόγηση μεθοδολογίας για την επεξεργασία εκπομπών ρύπων ναυτικών κινητήρων diesel σύμφψωνα με τη συνθήκη MARPOL 73/78 ANNEX VI

Abstract

Στόχος της εργασίας αυτής είναι η ανάπτυξη και αξιολόγηση απλοποιημένων μεθοδολογιών για την εκτίμηση εκπομπών ρύπων από ναυτικούς κινητήρες diesel, με έμφαση στις εκπομπές οξειδίων του αζώτου. Το θέμα που μελετάται και αναλύεται στην παρούσα εργασία, επιλέχθηκε λόγω των όλο και αυστηρότερων κανονισμών που επιβάλλονται για τις εκπομπές ρύπων στη ναυτιλία από τον Διεθνή Ναυτιλιακό Οργανισμό, μέσω της συνθήκης MARPOL 73/78, αλλά και από άλλους εθνικούς οργανισμούς και από την γενικότερη σύγχρονη τάση για φιλικότερες προς το περιβάλλον τεχνολογικές λύσεις στη ναυτιλία. Στην παρούσα διπλωματική αναπτύσσεται μεθοδολογία εκτίμησης ειδικών εκπομπών ρύπων χρησιμοποιώντας μετρημένες συγκεντρώσεις, βασιζόμενη στον Τεχνικό Κώδικά ΝΟx 2008 του Διεθνούς Ναυτιλιακού και μεθοδολογία εκτίμησης ειδικών εκπομπών ρύπων χρησιμοποιώντας μετρημένες συγκεντρώσεις που βασίζεται στη χημεία της στοιχειομετρικής και πραγματικής καύσης.Επιπλέον, γίνεται εφαρμογή των δύο μεθοδολογιών σε μετρήσεις από πέντε ναυτικούς κινητήρες diesel και αξιολογούνται τα αποτελέσματα που προκύπτουν. Τέλος, μελετήθηκε η επίπτωση σφάλματος στις μετρημένες συγκεντρώσεις, στην εκτίμηση της παροχής καυσαερίου και των ειδικών εκπομπών οξειδίων του αζώτου όπως υπολογίζονται από τις δύο μεθοδολογίες.

The main purpose of this diploma thesis is the development and evaluation of methodologies for the processing of measured marine diesel engine gaseous emissions and derivation of values, emphasizing on nitrogen oxide (NOx) emissions. The subject of this thesis was chosen due to the stricter and stricter regulations which the International Maritime Organisation (IMO), through the Protocol of 1997 (MARPOL 73/78 Annex VI), and other national organisations imply and the general recent growing tendency over environmentally friendly technological solutions for maritime applications. IMO NOx Technical Code contains an algorithm for the calculation of specific NOx emissions by marine diesel engines. This consists of formulas for the estimation of exhaust gas flow, dry to wet concentration correction and the contribution factor of ambient air temperature and humidity to the final result. A software, based on that algorithm, has been developed and applied to five marine diesel engines. In order to evaluate the results of this application, another software for the estimation of marine diesel engine specific NOx emissions which uses a stoichiometric combustion model and a formula that calculates the Air-Fuel stoichiometric to Air-Fuel actual ratio in order to estimate the actual exhaust gas flow and an alternative dry to wet correction factor calculation has been developed an applied. Finally, a response analysis to both softwares has been done and present how a possible error in any input variable will affect the final result.