Ders Notları

YAKIT İLE SU PÜSKÜRTME SİSTEMİ

DİZEL MAKİNALARDA YAKIT İLE SU KULLANILMASI

2007-2008 yıllarında MAN B&W firmasının ticari gemiler için ürettiği makinalarda SOx ve NOx emisyonlarının düşürülmesi amacı ile bazı sistemler üretilmeye başlanmıştı. Şimdi diğer firmalar bu aşamanın bir üst noktasına gelerek suyu direk yanma odasına göndererek çıkan egzost gazı emisyonlarını düşürmeyi planlamaktadırlar. Bu yazıda bu sistemden bahsedeceğim.

 

Standart Yanmadaki Egzost Gazı İçeriği

TOPLAMDA

>%99.5

Nitrojen                         N2

%76

Oksijen                          O2

%13

Karbon Dioksit            CO2

%5

Su                                 H2O

%5

 

 

Tablo 1 – Yanma Olayı Esnasında Kullanılan Hava İçerisinde Bulunan Gazların Yoğunlukları

 

 

Sülfür Oksitleri                                SOx Yakıt Seçimine Göre  Değişir
Karbon Monoksit                           CO Yanma Kalitesine Göre Değişir
Hidrokarbonlar                               CxHx Yanma Kalitesine Göre  Değişir
Partiküller Yakıt,kül ve sülfüre Göre Değişir
Duman Düşük Yüke Göre Değişir  (<%25 )
Nitrojen Oksitler                            NOx Kullanılan Teknolojiye Göre Değişir

Tablo 2-Yanma Olayı Sonrasında Oluşan Gazlar ve Bunları Etkileyen Sebepler

 

Emisyonların Bugünkü ve Gelecekteki Teknolojiye Bağlı Olarak Değişimi

Emisyon oranları şüphesiz ki ilk makine üreticilerinin çok fazla önemsedikleri bir konu değildi. Oysa günümüzdeki doğal kaynakların verimli kullanılması adına yapılan çalışmalar neticesinde eskiden ilk sırada yer alan Güçlü Dizel Makinalar kavramı yerine şu an Daha Az Emisyon Üreten Makinalar kavramı önemini ortaya koymuştur. Şekil 1 bu konuda Wartsila şirketinin kendi makinalarındaki bugünkü ve ilerideki  çalışmaları ile emisyon tahmin çalışmalarını grafik çalışmasını, Şekil 2 ise şirketin bu konudaki NOx planlamasını göstermektedir.

 

Wartsila Makinelerinin Bugünkü ve Gelecekte Olması Planlanan Emisyon Değerleri

Şekil 1 – Wartsila Makinelerinin Bugünkü ve Gelecekte Olması Planlanan Emisyon Değerleri

 

 

clip_image002.jpg

 

               Şekil 2 – Makine Çeşitlerine Göre Wartsila Tarafından Planlanmış Olan NOx Tahminleri

 

Yanma Basıncındaki Değişiklikler

Firmanın bu konuda yapmış olduğu çalışmalar neticesinde üretilen modeller incelendiğinde özellikle yanma basıncına ait verilerde eski makinelere nazaran farklar göze çarpmakta. Eski sistemlerde sıkıştırma işlemi yanmayı kolaylaştırmak için kullanılan bir değer olmasına rağmen şimdiki teknolojide neredeyse yanma kadar etkisi olan bir girdi olarak sistemde kullanılıyor. Yani yeni Düşük Sülfürlü Makine modellerinde pistondan üretilecek olan Maksimum basınç ( Pmax)’ın büyük kısmı sıkıştırma basıncı ( Pcomp) ile sağlanmaktadır. Bu da bize istediğimiz basınca ulaşmak için daha az yanma gerektirmekte ve dolayısı ile az yanmadan dolayı çok daha az egzost gazı emisyonu üretmemizi sağlamaktadır. Şekil 3 ve Şekil 4’te bu anlattıklarımızı grafik olarak görmeniz mümkün.

Eski Tip Üretilmiş Makinalara Ait Pmax-Pcomp Grafiği

 

                                     Şekil 3 – Eski Tip Üretilmiş Makinalara Ait Pmax-Pcomp Grafiği

 

yeni

 

Şekil 4 – NOx Emisyonları Çalışmaları Kapsamında Üretilmiş Makinalara Ait Pmax-Pcomp Grafiği

 

Enjektörle Su Püskürtme Sisteminin Çalışması

Sistem aslında gayet basit şekilde dizayn edilmiş. Konvansiyonel sistemlerde enjektör üzerinde bulunan nozzle deliklerinden yüksek basınçlı yakıt yanma odasına gönderilirdi. Bu sistemde ise enjentördeki farklı su ve yakıt nozzle vasıtasıyla yanma odasına yakıt ile birlikte su püskürtülmekte.  Suyun sisteme giriş basıncı 200-400 Bar arasında değişirken, yakıtın sisteme giriş basıncı 1200-1800 Bar aralığında değişmektedir. Sistemin çalışma görüntüsünü Şekil 5’ten inceleyebilirsiniz.

nozzle

                                                          Şekil 5-Yanma Odasına Su Püskürtme Sisteminin Çalışması

 

adsız

                                                               Şekil 6 – Sistemin 3 Boyutlu Görüntüsü

 

Common Rail Yakıt Püskürtme Sistemlerinde Duman Seviyesi

Common Rail Püskürtme sistemlerinde hem yakıt basıncının çok yüksek olması, hem de sıkıştırma basıncının çok yüksek olması neticesince yanma için silindirlerden sağlayacağımız Pmax değerine çok fazla yakıt sarfetmeden ulaşacağımızı önceki bölümlerde belirtmiştik. Az ve verimli yanma neticesinde de emisyonlarımızın düştüğünü biliyoruz. Buna ek olarak Common Rail Sistemlerde makine özgül ağırlıklarının da ciddi oranlarda düşürülmüş olması makine üzerine binen yükün azalmasına ve yakıt verimi ile beraber bunun da emisyonlarda düşüşlerde önemli rol oynadığını belirtmemiz gerekir. Wartsila 32 tip makinelerde 750 RPM değerinde yapmış olduğu testlerde duman seviyesinin yoğunluğunu Şekil 7 ‘de görebilirsiniz.

1

 

Yorum Bırak