MAINTAINING THE ENVIRONMENTAL FRIENDLINESS OF SEAGOING VESSELS WHEN USING CATALYTIC REDUCTION SYSTEMS FOR MARINE DIESEL ENGINES
Abstract
Introduction. One of the current challenges that arise during the operation of maritime transport vessels is ensuring their environmental friendliness, in particular with regard to the emission of sulfur oxides with exhaust gases from ship diesel engines. The solution to this problem is the use of fuel of biological origin, which consists of hydrogenated vegetable oils. As a rule, the sulfur content in such fuel types does not exceed 0.1 % by weight, which allows their use either as a separate fuel or (most often) in a mixture with fuel of petroleum origin. The purpose of the study is determining the possibility of controlling sulfur oxide emissions from marine diesel engine exhaust gases when using bio-based fuels consisting of hydrogenated vegetable oils. Results. The research was carried out on medium-speed ship diesel engines Wartsila 6L32, which during the experiments were operated on fuels of petroleum origin DMA20 (in the case of the ship being inside SECAs) and RMG350 (in the case of the ship being outside SECAs). As an alternative fuel (the research was devoted to determining the impact of which on the emission of sulfur oxides), HVO fuel was used – Hydrotreated Vegetable Oil, which belongs to the class of fuels of biological origin, which are hydrogenated vegetable oils. During the research, fuel mixtures were created and used in diesel engines, which consisted of 70–80 % RMG350 or DMA20 fuel and 30–10 % HVO fuel. As an indicator characterizing the environmental friendliness of the ship’s operation in terms of sulfur oxide emissions, the ratio (SO2/CO2) was taken, the measurement of which was provided by the ship’s diagnostic system and was performed in the diesel exhaust system. For fuel mixtures consisting of 70–90 % petroleum-based fuel RMG350 or DMA20 and 30–10 % HVO fuel, in the range of operating loads on diesel engines of 50–80 %, a reduction in sulfur oxide emissions of 4.43–23.59 % was established when the vessel was outside SECAs and by 8.91–27.21 % when the vessel was inside SECAs. Conclusions. Experimental studies carried out on Wartsila 6L32 marine diesel engines confirmed the possibility of controlling sulfur oxide emissions with exhaust gases by using HVO fuel of biological origin.
Downloads
References
2. Сагін С.В., Куропятник О.А. Визначення оптимальних режимів процесів управління випускними газами суднових дизелів. Водний транспорт : збірник наукових праць. 2024. Вип. 2(40). С. 173–185. DOI: https://doi.org/10.33298/2226-8553.2024.2.40.16.
3. Petrychenko O., Levinskyi M., Goolak S., Lukoševiˇcius V. Prospects of Solar Energy in the Context of Greening Maritime Transport. Sustainability. 2025. V. 17. P. 2141. DOI: https://doi.org/10.3390/su17052141.
4. Varbanets R., Fomin O., Píštěk V., Klymenko V., Minchev D., Khrulev A., Zalozh V., Kučera P. Acoustic Method for Estimation of Marine Low-Speed Engine Turbocharger Parameters. Journal of Marine Science and Engineering. 2021. Vol. 9. № 3. P. 321. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/jmse9030321.
5. Sagin S., Kuropyatnyk O. Determination of optimal operating modes of the selective catalytic reduction system for marine diesel exhaust gases. Technology Audit and Production Reserves. 2025. № 5(3(85)). Р. 12–22. DOI: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.340411.
6. Руснак Д.Ю., Сагін С.В. Забезпечення екологічних вимог при ультразвуковій десульфурізації вуглеводних палив. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2020. Вип. 40. С. 49–54. DOI: https://doi.org/10.31653/smf340.2020.49-54.
7. Сагін С.В., Сагін А.С. Контроль та діагностування надійності та економічності дизелів морських та річкових засобів транспорту. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 46. С. 118–131. DOI: https://doi.org/10.31653/smf46.2023.118-131.
8. Sagin S., Kuropyatnyk O., Rusnak D. Improvement of the process of cleaning exhaust gases of marine diesels from sulfur oxides. Technology Audit and Production Reserves. 2025. № 4 (1 (84)). Р. 72–79. DOI: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.337616.
9. 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: https://doi.org/10.32703/2617-9059-2024-43-2.
10. Kuropyatnyk O.A. Reduction of NOx emission in the exhaust gases of lowspeed marine diesel engines. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, Vienna, 2018. № 7–8. Р. 37–42. DOI: https://doi.org/10.29013/AJT-18-7.8-37-42.
11. 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. № 7–8. Р. 14–17. DOI: https://doi.org/10.29013/AJT-21-7.8-14-17.
12. 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 : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 47. С. 122–130. DOI: https://doi.org/10.31653/smf47.2023.122-130.
13. Zablotskyi Yu.V., Sagin A.S. Applying of fuel additives in marine diesel engines. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2021. Вип. 43. С. 5–17. DOI: https://doi.org/10.31653/smf343.2021.5-17.
14. 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. № 29 (4). Р. 88–96. DOI: https://doi.org/10.2478/pomr-2022-0046.
15. Сагін С.В., Побережний Р.В. Аналіз основних способів зниження емісії оксидів азоту дизелів суден морського та внутрішнього водного транспорту. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2022. Вип. 44. С. 132–141. DOI: https://doi.org/10.31653/smf44.2022.132-141.
16. Заблоцький Ю.В. Підвищення економічності роботи суднових дизелів. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2020. Вип. 40. С. 12–16. https://doi.org/10.31653/smf340.2020.12-16.
17. Заблоцький Ю.В. Підвищення паливної економічності суднових дизельних установок. Вісник Одеського національного морського університету : збірник наукових праць. 2020. № 2 (62). С. 106–119. DOI: https://doi.org/10.47049/2226-1893-2020-1-106-119.
18. Марченко О.О., Сагін С.В. Вдосконалення процесу очищення суднових важких палив. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2020. Вип. 41. С. 10–14. DOI: https://doi.org/10.31653/smf341.2020.10-14.
19. Побережний Р.В., Сагін С.В. Забезпечення екологічних показників дизелів суден річкового та морського транспорту. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2020. Вип. 41. С. 5–9. DOI: https://doi.org/10.31653/smf340.2020.5-9.
20. Сагін С.В., Мадей В.В., Сагін А.С. Робота суднового дизеля на біодизельному паливі. Автоматизація суднових технічних засобів : науково-технічний збірник. 2021. Вип. 27. С. 93–107. DOI: https://doi.org/10.31653/1819-3293-2021-1-27-93-107.
21. 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. № 5 (1(73)). Р. 37–43. DOI: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.290198.
22. 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 : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 47. С. 157–171. DOI: https://doi.org/10.31653/smf47.2023.157-171.
23. Сагін С.В., Столярик Т.О. Динаміка суднових дизелів під час використання моторних мастил з різними структурними характеристиками. Автоматизація суднових технічних засобів : науково-технічний збірник. 2021. Вип. 27. С. 108–119.
24. Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Визначення динамічних навантажень під час зміни режимів мащення прецизійних пар паливної апаратури суднових дизелів. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2022. Вип. 44. С. 121–131. DOI: https://doi.org/10.31653/smf44.2022.121-131.
25. Звєрьков Д.О., Сагін С.В. Зниження механічних втрат у суднових дизелях. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2020. Вип. 41. С. 20–25. DOI: https://doi.org/10.31653/smf341.2020.20-25.
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 : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 46. С. 101–109. DOI: https://doi.org/10.31653/smf46.2023.101-109.
27. 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. № 7–8. Р. 36–43. DOI: https://doi.org/10.29013/AJT-21-7.8-36-43.
28. Сагін С.В., Куропятник О.А. Визначення оптимальних режимів експлуатації суднових двигунів внутрішнього згоряння під час використання біодизельного палива. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2024. Вип. 48. С. 100–113. DOI: https://doi.org/10.31653/smf48.2024.100-113.
29. Sagin S., Chymshyr V., Karianskyi S., Kuropyatnyk O., Madey V., Rusnak D. Using Ultrasonic Fuel Treatment Technology to Reduce Sulfur Oxide Emissions from Marine Diesel Exhaust Gases. Energies. 2025. Vol. 18 (17). Р. 4756. DOI: https://doi.org/10.3390/en18174756.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
