MAINTAINING THE ENVIRONMENTAL FRIENDLINESS OF SEAGOING VESSELS WHEN USING CATALYTIC REDUCTION SYSTEMS FOR MARINE DIESEL ENGINES
Abstract
Introduction. Operation of sea transport vessels is inextricably linked with the emission of harmful substances into the atmosphere, which are formed in the diesel engine cylinder during fuel combustion. One of the most dangerous of them is nitrogen oxides, the emission of which is regulated by MARPOL requirements. The most effective purification of exhaust gases from nitrogen oxides is provided by catalytic reduction systems. At the same time, due to the use of urea as a reagent in these systems, carbon dioxide emissions increase. This, due to the increase in the greenhouse effect, contributes to global warming. The purpose of the study is to determine the optimal operating modes of the ship’s catalytic reduction system for marine diesel engines. The optimal ones are understood to be those that ensure a minimal increase in carbon dioxide emissions while maintaining a high level of reduction in nitrogen oxide emissions. Results. The studies were carried out on a Gas Carrier class vessel with a displacement of 127,645 tons with two main engines 5X72DF Hyundai-WinGD and three auxiliary engines 6H35DF Hyundai-HiMSEN, the exhaust gases of which were subjected to catalytic reduction. Optimal modes have been experimentally established, in which the relative increase in carbon dioxide emissions does not exceed 2.3% for both types of diesel engines. Nitrogen oxide emissions for 5X72DF Hyundai-WinGD diesel engines do not exceed 3.3 g/(kW · h) and do not exceed 2.4 g/(kW · h) for 6H35DF Hyundai-HiMSEN diesel engines, which meets the requirements of Annex VI of MARPOL. The relative reduction in nitrogen oxide emissions in these modes is 66.7–83.4% for the 5X72DF Hyundai-WinGD diesel engine and 60.8–78.3% for the 6H35DF Hyundai-HiMSEN diesel engine. Conclusions. Catalytic reduction systems for marine diesel engines are characterized by the presence of optimal operating modes. It is in these modes that the minimum increase in carbon dioxide emissions is ensured while maintaining a high level of reduction in nitrogen oxide emissions. The coincidence of the values obtained for the low-speed diesel engine 5X72DF Hyundai-WinGD and the medium-speed diesel engine 6H35DF Hyundai- HiMSEN indicates the correctness of the research and the possibility of implementing their results on all types of diesel engines and catalytic reduction systems.
Downloads
References
2. Petrychenko O., Levinskyi M., Goolak S., Lukoševiˇcius V. Prospects of Solar Energy in the Context of Greening Maritime Transport. Sustainability. 2025. Vol. 17. P. 2141. https://doi.org/10.3390/su17052141.
3. Сагін С. В., Суворов П. С., Бондар С. А. Розробка методу оцінки ризиків виникнення аварійних подій під час експлуатації дизелів морських суден. Суднові енергетичні установки: наук.-техн. зб. 2023. Вип. 47. С. 122 - 130. DOI: 10.31653/smf47.2023.122-130.
4. Sagin A.S., Zablotskyi Yu.V. Reliability maintenance of fuel equipment on marine and inland navigation vessels. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. Scientific journal. 2021. No. 7–8. Р. 14–17. https://doi.org/10.29013/AJT-21-7.8-14-17.
5. Sagin S., Kuropyatnyk O., Matieiko O., Razinkin R., Stoliaryk T., Volkov O. Ensuring Operational Performance and Environmental Sustainability of Marine Diesel Engines through the Use of Biodiesel Fuel. Journal of Marine Science and Engineering. 2024. Vol. 12. 1440. https://doi.org/10.3390/jmse12081440.
6. Varbanets R., Shumylo O., Marchenko A., Minchev D., Kyrnats V., Zalozh V., Aleksandrovska N., Brusnyk R., Volovyk K. Concept of vibroacoustic diagnostics of the fuel injection and electronic cylinder lubrication systems of marine diesel engines. Polish maritime research. 2022. Vol. 29 (4). P. 88–96. https://doi.org/10.2478/pomr-2022-0046.
7. Kuropyatnyk O.A. Reduction of NOx emission in the exhaust gases of low-speed marine diesel engines. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, Vienna-2018. No. 7–8. Р. 37–42. doi.org/10.29013/AJT-18-7.8-37-42.
8. Sagin S.V., Kuropyatnyk O.A. Using exhaust gas bypass for achieving the environmental performance of marine diesel engines. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2021. No. 7–8. Р. 36–43. https://doi.org/10.29013/AJT-21-7.8-36-43.
9. Сагін С. В., Побережний Р. В. Аналіз основних способів зниження емісії оксидів азоту дизелів суден морського та внутрішнього водного транспорту. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2022. Вип. 44. С. 132–141. DOI: 10.31653/smf44.2022.132-141.
10. Sagin S., Kuropyatnyk O., Tkachenko I. Ensuring the environmental friendliness of marine diesel engines of specialized ships. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2022. Вип. 45. С. 5–16. DOI: 10.31653/smf45.2022.5-16.
11. Побережний Р. В., Сагін С. В. Забезпечення екологічних показників дизелів суден річкового та морського транспорту. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2020. Вип. 41. С. 5–9. DOI: 10.31653/smf340.2020.5-9.
12. Zablotskyi Yu.V., Sagin A.S. Applying of fuel additives in marine diesel engines. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2021. Вип. 43. С. 5–17. DOI: 10.31653/smf343.2021.5-17.
13. Заблоцький Ю. В. Підвищення економічності роботи суднових дизелів. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2020. Вип. 40. С. 12–16. DOI: 10.31653/smf340.2020.12-16.
14. Petrychenko O., Levinskyi M. Trends and preconditions for widespread adoption of liquefied natural gas in maritime transport. Transport Systems and Technologies. 2024. Vol. 43. P. 21–36. DOI: 10.32703/2617-9059-2024-43-2.
15. Сагін С. В., Мадей В. В., Сагін А. С. Робота суднового дизеля на біодизельному паливі. Автоматизація суднових технічних засобів : наук.-техн. зб. 2021. Вип. 27. С. 93–107. DOI: 10.31653/1819-3293-2021-1-27-93-107.
16. Сагін С. В., Куропятник О. А. Визначення оптимальних режимів процесів управління випускними газами суднових дизелів. Водний транспорт. Зб. наук. праць 2024. Вип. 2 (40). С. 173–185. doi.org/10.33298/2226-8553.2024.2.40.16.
17. Заблоцький Ю. В. Підвищення паливної економічності суднових дизельних установок. Вісник Одеського національного морського університету : зб. наук. праць. 2020. № 2 (62). С. 106–119. DOI: 10.47049/2226-1893-2020-1-106-119.
18. Марченко О. О., Сагін С. В. Вдосконалення процесу очищення суднових важких палив. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2020. Вип. 41. С. 10–14. DOI: 10.31653/smf341.2020.10-14.
19. Sagin S.V., Kuropyatnyk O.A. Using exhaust gas bypass for achieving the environmental performance of marine diesel engines. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2021. No. 7–8. Р. 36–43. https://doi.org/10.29013/AJT-21-7.8-36-43.
20. Sagin S., Sagin A. Development of method for managing risk factors for emergency situations when using low-sulfur content fuel in marine diesel engines. Technology Audit and Production Reserves. 2023. No. 5 (1 (73)). Р. 37–43. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.290198.
21. Руснак Д. Ю., Сагін С. В. Забезпечення екологічних вимог при ультразвуковій десульфурізації вуглеводних палив. Суднові енергетичні установки: наук.-техн. зб. 2020. Вип. 40. С. 49–54. DOI: 10.31653/smf340.2020.49-54.
22. Сагін С. В., Сагін А. С. Контроль та діагностування надійності та економічності дизелів морських та річкових засобів транспорту. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2023. Вип. 46. С. 118–131. DOI: 10.31653/smf46.2023.118-131.
23. Сагін С. В., Мадей В. В., Сагін С. С., Чимшир В. І., Разінкін Р. О. Аналіз екологічної стійкості та енергетичної ефективності використання скруберного очищення випускних газів дизелів суден морського транспорту. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2023. Вип. 47. С. 157–171. DOI: 10.31653/smf47.2023.157-171.
24. Сагін С. В., Куропятник О. А. Визначення оптимальних режимів експлуатації суднових двигунів внутрішнього згоряння під час використання біодизельного палива. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2024. Вип. 48. С. 100–113. DOI: 10.31653/smf48.2024.100-113.
25. Сагін С. С., Сагін С. В. Використання штучного інтелекту в ситуаціях надмірного зближення суден. Водний транспорт : зб. наук. праць. 2024. Вип. 1 (39). С. 215–225. doi.org/10.33298/2226-8553.2024.1.39.22.
26. Сагін С. В., Бондар С. А. Метод попередження аварійних ситуацій під час експлуатації суднових дизелів за аналізом потоку відмов його основних вузлів. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2023. Вип. 46. С. 101–109. DOI: 10.31653/smf46.2023.101-109.
27. Сагін С. В. Зниження енергетичних втрат в прецизійних парах паливної апаратури суднових дизелів. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2018. Вип. 38. С. 132–142.
28. Сагін С. В., Столярик Т. О. Динаміка суднових дизелів під час використанні моторних мастил з різними структурними характеристиками. Автоматизація суднових технічних засобів : наук.-техн. зб. 2021. Вип. 27. С. 108–119.
29. Заблоцький Ю. В., Сагін А. С. Визначення динамічних навантажень під час зміни режимів мащення прецизійних пар паливної апаратури суднових дизелів. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2022. Вип. 44. С. 121–131. DOI: 10.31653/smf44.2022.121-131.
30. Звєрьков Д. О., Сагін С. В. Зниження механічних втрат у суднових дизелях. Суднові енергетичні установки : наук.-техн. зб. 2020. Вип. 41. С. 20–25. DOI: 10.31653/smf341.2020.20-25.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.


