Problems of Nitrogen Oxides Emission Decreasing from Marine Diesel Engines to Fulfill the Limit of Tier 3

• Autorzy: Herdzik Jerzy

Warianty tytułu

PL

Problemy zmniejszenia emisji tlenków azotu z okrętowych silników wysokoprężnych w celu spełnienia limitu emisji 3

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents problems of limitation the nitrogen oxides emission from marine diesel engines. The emission of noxious substances from combustion of marine fuels is restricted in respect of the atmosphere protection, International Maritime Organization (IMO) regulations and others. The IMO requirements were determined by time of being in force. The first tier started in 2000 year, the second in 2011, the third is being valid from 2016 on USA waters and in some chosen port areas (from 2021 will be obligatory on Baltic Sea, North Sea and English Channel) and it is a necessity to comply those last requirements. In case of NO_x – between the first and second tier the emission was limited 20%, while the third step was limited 80% of the first one. This is a very great challenge, because in nowadays marine diesel engines and marine heavy and diesel oils generally applied, it would seem impossible comply those requirements. It was formed environmental controlled areas of NO_x emission (ECA) and they will extend. Governments of some countries (USA, Norway) were introduced on own territorial waters the requirements of NO_x and SO_x emission. In case of exceeding the limits (or a lack of the proper certificates) it was imposed an ecological charge (a form of tax) or the interdict of entrance on regulated water zones. In the paper it was given an attention to the new challenges for engine producers and ship-owners of fulfilling tier 3 standards or search new substitute solutions. The applying solutions for nitrogen oxides emission limitations cause the decreasing of engine efficiency and increasing the fuel consumption (and carbon dioxide emission) up to ten percent. Due to regulations of marine environment protection they generate additional investment and operation cost for ship-owners and charterers.

PL

W artykule przedstawiono problemy ograniczania emisji tlenków azotu z okrętowych silników wysokoprężnych. W celu ochrony atmosfery przed emisją szkodliwych substancji z procesu spalania paliw okrętowych wprowadzono regulacje Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO) i inne. Wymagania IMO określają czas wejścia w życie (obowiązywania). Pierwsze ograniczenie emisji tlenków azotu (Tier 1) obowiązuje od 2000 roku, drugie (Tier 2) od 2011, natomiast trzecie (Tier 3) obowiązuje od 2016 roku na wodach amerykańskich i wybranych obszarach portowych (od 2021 roku będzie obowiązywać na Morzu Bałtyckim i Północnym oraz Kanale La Manche) oraz zachodzi konieczność spełnienia tych wymagań. Dla tlenków azotu (NO_x) – pomiędzy pierwszym a drugim limitem jest różnica 20%, podczas gdy trzeci limit jest o 80% mniejszy od pierwszego. Jest to wielkie wyzwanie, ponieważ w okrętowych silnikach wysokoprężnych stosuje się paliwa ciężkie i oleje napędowe, wydaje się niemożliwe spełnienie tych wymagań. Utworzono obszary kontroli emisji (ECA) tlenków azotu i te obszary będą się powiększać. Rządy niektórych krajów (USA, Norwegia) wprowadziły własne wymagania na ich wodach terytorialnych odnośnie emisji tlenków azotu i tlenków siarki. W artykule zwrócono uwagę na nowe wyzwania dla producentów silników i armatorów statków w celu spełnienia standardów emisji w limicie Tier 3 lub poszukiwania innych równoważnych rozwiązań. Stosowane rozwiązania ograniczenia emisji tlenków azotu zmniejszają sprawność silników oraz zwiększają zużycie paliwa (i emisji dwutlenku węgla) nawet o dziesięć procent. Z powodu wprowadzenia regulacji chroniących środowisko morskie, generują one dodatkowe koszty inwestycyjne i eksploatacyjne dla armatorów i czarterujących.

Słowa kluczowe

EN

nitrogen oxides; marine engine; emissions to the atmosphere; Tier 3 limit

PL

tlenki azotu; silnik wysokoprężny; emisja do atmosfery; poziom emisji 3

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Tom 21, cz. 1
• Strony: 659--671
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Herdzik Jerzy

• Gdynia Maritime University, Poland

Bibliografia

• 1. ABS (2017a), ABS advisory on exhaust gas scrubber systems.
• 2. ABS (2017b), Guide for exhaust emission abatement, January 2018.
• 3. ABS Publication, (2015), Nitrogen Oxides (NOx) Emission Compliance Inside Emission Control Areas (ECAs), ABS Trends, December 2015.
• 4. Borkowski, T., et all, (2011). Assessment of Ship’s Engine Effective Power Fuel Consumption and Emission Using the Vessel Speed, Journal of Kones Powertrain and Transport, 18(2).
• 5. CIMAC, (2012), Emission Calculation Check Guide – IMO NOx Technical Code 2008, The International Council on Combustion Engines.
• 6. Herdzik, J., (2011), Emissions from Marine Engines Versus IMO Certification and Requirements of Tier 3, Journal of Kones Powertrain and Transport, 18(2), 161-167.
• 7. IMO Protocol of 1997 to MARPOL 73/78 – Annex VI (1997), Regulations for the Prevention of Air Pollution from Ships – Resolution 2, the Technical Code on Control of Emission of Nitrogen Oxides from Marine Diesel Engines (NOx Technical Code).
• 8. IMO Resolution MEPC.132(53) (2005), Amendments to the Annex of the Protocol of 1997 to amend the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, 1973, as modified by the protocol of 1978 relating thereto (Amendments to MARPOL Annex VI and the NOx Technical Code).
• 9. IMO Resolution MEPC.176(58) (2008b), Amendments to the Annex of the Protocol of 1997 to amend the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, 1973, as modified by the Protocol of 1978 relating thereto (revised MARPOL Annex VI).
• 10. IMO Resolution MEPC.177(58), (2008a), Amendments to the Technical Code on Control of Emission Nitrogen Oxides from Marine Diesel Engines (NOx Technical Code, 2008).
• 11. IMO Resolution MEPC.184(59) (2009), Guidelines for Exhaust Gas Cleaning Systems.
• 12. IMO Resolution MEPC.259(68) (2015), Guidelines for Exhaust Gas Cleaning Systems.
• 13. Lloyd’s Register of Shipping (2002). Emissions of Nitrogen Oxides from Marine Diesel Engines. Questions and Answers.
• 14. MAN B&W (2010) 98-50 ME/ME-C-TII Type Engines, Engine Selection Guide, Electronically Controlled Two-stroke Engines, 1st Edition 2010.
• 15. MAN Energy Solutions, Emission Project Guide (2018), MAN B&W Two-stroke Marine Engines, 9th Edition, October 2018.
• 16. Moreno-Gutierez, J., et al., (2006), The Influence of Injection Timing over Nitrogen Oxides Formation in Marine Diesel Engines, Journal of Marine Environmental Engineering, 1.
• 17. Pavlenko, A., et al., (2014). Badania spalania emulsji paliwowo-wodnych. Rocznik Ochrona Środowiska, 16, 376-385.
• 18. Szkarowski A., et al., (2017b), Obniżenie emisji tlenków azotu z kotłów DKVR. Rocznik Ochrona Środowiska, 18, 565-578.
• 19. Szkarowski, A., et al., (2017a). Wtrysk balastu wodnego jako metoda zmniejszenia emisji tlenków azotu. Rocznik Ochrona Środowiska, 19, 497-510.
• 20. U.S. Code of Federal Regulations (2009) – Title 40: Protection of Environment, Part 1043, Control of NOx, SOx and PM emissions from marine engines and vessels subject to the MARPOL protocol.
• 21. UK Maritime and Coastguard Agency (2009), Impact Assessment for the revised Annex VI of MARPOL, performed by ENTEC.
• 22. Winnes, H., et al., (2016), NOx controls for shipping on EU Seas, IVL, CE Delft report, No. U 5552.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).