ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КИСЛОРОДА В КАЧЕСТВЕ ОКИСЛИТЕЛЯ СУДОВОГО ТОПЛИВА ВМЕСТО ВОЗДУХА ДЛЯ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Атмосферный воздух, используемый для сжигания любого органического углеродсодержащего топлива, содержит в своем составе два основных макрокомпонента, % объмн.: азот - 79,03, кислород - 20,92. Концентрация микрокомпонентов: диоксида углерода, аргона, ксенона, криптона, озона, гелия, углеводородов, составляет в сумме 0,05. В процессе окисления судового топлива азот является инертным веществом, не принимающим участие в процессе окисления топлива, а при высоких значениях температур и давления в камере сгорания азот окисляется кислородом с образованием высокотоксичных оксидов азота. Для повышения степени окисления судового топлива в топливовоздушной смеси поддерживается высокий коэффициент избытка воздуха, что приводит к еще большему увеличению массы азота. В камере сгорания азот, содержащийся в топливовоздушной смеси, нагревается до 800-1000 °С, что приводит к непроизводительному расходу судового топлива. Габариты и металлоемкость судовой энергетической установки вследствие этого высокие. Предлагается альтернативное решение по замене воздуха, используемого в качестве окислителя в судовых энергетических установках, кислородом. Это решение стимулировано следующими техническими преимуществами при замене воздуха кислородом, а именно: снижением металлоемкости СЭУ, снижением расхода судового топлива, уменьшением выделения диоксида углерода - основного компонента «парниковых» газов, - вредных токсичных компонентов, в частности полного исключения оксидов азота с отработанными газами судовой энергетической установки. В результате реализации данного предложения могут быть решены экономические и экологические проблемы морских грузоперевозок. Проведены расчеты тепловых балансов энергетической эффективности судовой энергетической установки, которые показали, что в случае замены воздуха кислородом эффективность судовой энергетической установки повышается на 25 %, что, соответственно, приводит к снижению расхода судового топлива и снижению эмиссии вредных токсичных компонентов, в частности диоксида углерода - основного компонента «парниковых» газов. На основании выполненного анализа научно-технических, патентных материалов и собственных научно-исследовательских работ научный и практический интерес представляет процесс получения кислорода на альтернативной основе из воды и диоксида углерода. Предложены две схемы получения кислорода из воды и диоксида углерода, включающие гетерогенно-каталитические процессы и плазмохимические установки.

кислород, диоксид углерода, воздух, расход, судовое топливо, дедвейт судна, нагрузка, корпус судна, защита, экология

1. Леонов В. Е. Пути повышения эффективности морских грузоперевозок : моногр. / В. Е. Леонов, В. И. Дмитриев. - М.: МОРКНИГА, 2019. - 299 с.

2. Леонов В. Е. Экология и охрана окружающей среды: учеб. пособие / В. Е. Леонов, А. В. Ходаковский; под ред. д-ра техн. наук, проф. В. Е. Леонова. - Херсон: ИЦ ХГМА, 2016. - 348 с.

3. МЕРС 65/INF.17 IMO Model Course on Energy-Efficient Operation of Ships. - London: World Maritime University, 2013. - 61 p.

4. Guidelines for voluntary use of the ship energy efficiency Operational indicator (EEOI). - London: IMO, 2009. - 75 p.

5. Tran T. A. Research of the Scrubber Systems to Clean Marine Diesel Engine Exhaust Gases on Ships / T. A. Tran // Journal of Marine Science: Research & Development. - 2017. - Vol. 7. - Is. 6. - Pp. 243. DOI: 10.4172/2155-9910.1000243.

6. Пивоваров Л. А. Разработка плана управления энергоэффективностью судна (ПУЭЭС) для танкеров / Л. А. Пивоваров // Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Современные информационные и инновационные технологии на транспорте» - MINTT-2013. - Херсон: ИЦ ХГМА, 2013. - Т. 1. - С. 73-77.

7. Laursen A. Availability of elements for heterogeneous catalysis: Predicting the industrial viability of novel catalysts / A. Laursen, J. Sehested, Ib. Chorkendorff, P. C. K. Vesborg // Chinese Journal of Catalysis. - 2018. - Vol. 39. - Pp. 16-26. DOI: 10.1016/S1872-2067(17)62979-6.

8. Winnes H. Reducing GHG emissions from ships in port areas / H. Winnes, L. Styhre, E. Fridell // Research in Transportation Business & Management. - 2015. - Vol. 17. - Pp. 73-82. DOI: 10.1016/j.rtbm.2015.10.008.

9. Rehmatulla N. The Implementation of Technical Energy Efficiency and CO2 Emission Reduction Measures in Shipping / N. Rehmatulla, J. Calleya, T. Smith // Ocean Engineering. - 2017. - Vol. 139. - Pp. 184-197. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2017.04.029.

10. Zhmur V. N. Ways to increase economic energy efficiency and environmental safety of sea freight / V. N. Zhmur, V. Ye. Leonov // American Scientific Journal. - 2018. - Vol. 19. - Pp. 15-21.

11. Пилипенко А. Т. Краткий справочник по химии / А. Т. Пилипенко, И. Т. Гороновский, Ю. П. Назаренко, Е.Ф. Некряч; под общ. ред. акад. АН УССР А. Т. Пилипенко. - Киев: Наукова думка, 1987. - 830 с.