UNIVERZITET CRNE GORE
POMORSKI FAKULTET KOTOR
Ime i prezime
DVOGORIVNI BRODSKI MOTORI
-
ZAVRŠNI RAD -
Kotor, 2020. godine
2
UNIVERZITET CRNE GORE
POMORSKI FAKULTET KOTOR
STUDIJSKI PROGRAM BRODOMAŠINSTVO
- ZAVRŠNI RAD –
DVOGORIVNI BRODSKI MOTORI
Predmet:
Brodski motori II
Student:
Ime i Prezime
Mentor:
Br. Indeksa:
xx/xx
Prof. dr Ime i Prezime
Kotor, 2020. godine
4
5.1.6. Fleksibilnost goriva dizel motora.........................................................40
5.1.7. Rezultati ispitivanja rada ME-GI motora.............................................40
5.1.8. Emisija izduvnih gasova.......................................................................42
5.2. Srednjehodni četvorotaktni dvogorivni motori...............................................44
5.3. Konstrukcione izvedbe mašinskog prostora na brodovima koji koriste tečni
prirodni gas kao gorivo...................................................................................47
6. ZAKLJUČAK
.....................................................................................................50
7. LITERATURA
................................................................................................... 54
5
POPIS SLIKA
2. OPŠTI DIO....................................................................................................................................... 9
Slika 2.1. Grafički prikaz prema regulativi 13 Aneksa VI Marpol konvencije 73/78..........................10
Slika 2.2. Granične vrijednosti sumpora u gorivu prema regulativi 14 Aneksa VI MARPOL
konvencije............................................................................................................................................. 12
3. BRODSKA GORIVA......................................................................................................................13
Slika 3.1. Maseni udio pojedinih ugljovodonika u uobičajenom dizel gorivu......................................13
Slika 3.2. Cetanski broj za različite vrste goriva...................................................................................15
Slika 3.3. Kriva isparavanja goriva....................................................................................................... 16
4. TEČNI PRIRODNI GAS KAO BRODSKO GORIVO...............................................................19
Slika 4.1. Rješenja za ukrcaj tečnog prirodnog gasa.............................................................................19
Slika 4.2. Wartsila terminal...................................................................................................................21
Slika 4.3. Prikaz broja i vrste naručenih brodova koji koriste gas kao gorivo......................................22
Slika 4.4. Prikaz broja i vrste naručenih brodova koji koriste gas kao gorivo......................................22
Slika 4.5. Prikaz cijena gasa u odnosu na druge vrste goriva u periodu od 2001. do 2011..................23
Slika 4.6. Razvoj flote koja koristi gas kao gorivo...............................................................................23
5. DVOGORIVNI MOTORI..............................................................................................................24
Slika 5.1. Kriva detonativnog sagorijevanja i kriva izostanka zapaljenja goriva, i područje rada
motora na dvojno gorivo....................................................................................................................... 25
Slike 5.2. Principi rada dvogorivnog motora........................................................................................ 26
Slika 5.3. Model rada MAN B&W motora ME-GI serije na gasovito gorivo......................................27
Slika 5.4. Princip rada dvotaktnog DF motora......................................................................................28
Slika 5.5. ME-GI koncept sa dva propulzijska motora na tankerima prirodnog gasa...........................43
Slika 5.6. ME-GI koncept sa jednim motorom koji se napaja gasom iz rezervoara.............................30
Slika 5.7. Izrada cijevi sa dvostrukom stijenkom..................................................................................32
Slika 5.8. Shema opasnih zona na brodu...............................................................................................33
Slika 5.9. Dvostruki cjevovod............................................................................................................... 34
Slika 5.10. Poklopac cilindra sa svim elementima za ubrizgavanje dvojnog goriva............................35
Slika 5.11. Ubrizgač za ubrizgavanje gasa............................................................................................37
Slika 5.12. ME-GI sistem ubrizgavanja................................................................................................38
Slika 5.13. Stopa oslobođenja toplote pri opterećenju 75 %.................................................................41
Slika 5.14. Stopa oslobođenja toplote pri 100 % opterečenja...............................................................42
Slika 5.15. Smanjenje emisije izduvnih gasova ME-GI motora...........................................................43
Slika 5.16. Emisije izduvnih gasova za različite vrste goriva...............................................................44
Slika 5.17. Prikaz sastava izduvnih gasova u gasnom režimu..............................................................45
Slika 5.18. Izgled cilindarske glave dvogorivnog motora.....................................................................46
Slika 5.19.
Prikaz tankova tečnog prirodnog gasa i dvogorivnog motora na brodu.............................46
Slika 5.20. Izgled mašinskog prostora 6RT-FLEX50DF motora..........................................................47
Slika 5.21. Izgled mašinskog prostora na trajektu pogonjenom tečnim prirodnim gasom...................48
Slika 5.22. Izgled mašinskog prostora na putničkom trajektu..............................................................49
7
1. UVOD
Danas većina brodova u međunarodnom pomorskom saobraćaju i dalje kao pogonsko
gorivo za svoje motore koristi dizel gorivo, što je uzrok značajnog zagađenja vazduha emisijom
izduvnih gasova. Posljednjih decenija, najveća pažnja naučnika koji djeluju u području zaštite
vazduha usmjerena je na smanjenje glavnih zagađivača, u koje se ubrajaju ugljen dioksid,
sumporni oksidi i azotni oksidi. Iz tih razloga Međunarodna pomorska organizacija (engl. IMO) u
područjima kontrola emisije izduvnih gasova (engl. ECA) ograničila je da količina sumpora u
brodskom gorivu smije iznositi 0,1%. Uz to do 2020. godine se udio sumpora u brodskom gorivu
na globalnom nivou morao smanjiti s 3,5% na današnjih 0,5%. Dakle, brodarima se kao nužnost
nameću tri solucije:
1. i dalje nastaviti koristiti postojeća dizel goriva sa većim sadržajem sumpora, ali na
brodovima koji koriste takvo gorivo se moraju ugraditi uređaji za odstranjivanje SO
2
iz
izduvnih gasova motora,
2. korišćenje dizel goriva s malim sadržajem sumpora,
3. ugradnja novih brodskih pogona ili prenamjena postojećih (gdje je to moguće) uz upotrebu
dvojnih goriva sa malim sadržajem sumpora.
Dakle, pred brodarima je postavljen izazov za koje će se od ove tri varijante opredijeliti. To
zavisi od cijene, dostupnosti alternativnih goriva i dostupnosti tih goriva na svjetskom tržištu. U
ovom radu je tečni prirodni gas prikazan kao jedno od alternativnih goriva u budućnosti za pogon
brodskih motora. Prikazani su zahtjevi vezani za zaštitu okoline od zagađenja usljed rada brodskih
dizel motora. Kako ekološki propisi bivaju sve strožiji i restriktivniji, brodari da bi opstali na tržištu
moraju se prilagođavati nametnutim propisima. Isto tako i proizvođači brodskih dizel motora
moraju pratiti svjetske i lokalne ekološke propise i tako razvijati nove generacije brodskih dizel
motora sa smanjenom emisijom štetnih izduvnih gasova.
U ovom radu su prikazani svjetski zahtjevi vezani za emisiju štetnih izduvnih gasova NO
x
i SO
x
u
skladu sa MARPOL 73/78 konvencijom, prikazan je sistem goriva najnovije generacije
