Euro VI -päästönormien soveltaminen expedition-risteilijään

• Main Author: Hurskainen, Joonas
• Other Authors: fi=Vaasan yliopisto|en=University of Vaasa|, fi=Tekniikan ja innovaatiojohtamisen yksikkö|en=School of Technology and Innovations|
• Format: Other/Unknown Material
• Language: Finnish
• Published: 2021
• Subjects: päästöt; dieselmoottorit; polttoaineet; pakokaasut; meriliikenne; laivat; fi=Energia- ja informaatiotekniikan ohjelma|en=Degree Programme in Energy Technology and Information Technology|; fi=Energiatekniikka|en=Energy Technology|; Arctic; Cruiser; Korkea; Arktinen alue; Arktis*; black carbon
• Online Access: https://osuva.uwasa.fi/handle/10024/12216

Dieselmoottoreiden haitalliset päästöt koostuvat pääosin pienhiukkas- (PM), typenoksidi- (NOx), hiilivety- (HC), hiilimonoksidi- (CO) ja rikkioksidipäästöistä (SOx). Arktinen alue on erityisen herkkä haitallisille päästöille, kuten pienhiukkaspäästöille. Osa merenkulusta peräisin olevista pienhiukkaspäästöistä koostuu mustasta hiilestä, jolla on jäätiköitä sulattava vaikutus. Tämä diplomityö on toteutettu meriteknologiaan ja laivanrakennukseen erikoistuneelle Helsinki Shipyardille. Työn tavoitteena oli tutkia, miten erittäin tiukat päästörajat sisältävä hyötyajoneuvojen Euro VI -päästönormi voidaan saavuttaa arktisilla alueilla liikkuvassa expedition-risteilijässä. Edeltävästi ongelmiksi tiedettiin vähäinen käytettävissä oleva tila pakokaasujen jälkikäsittelyjärjestelmille sekä jälkikäsittelyjärjestelmien tuottama korkea vastapaine. Työ koostuu kirjallisuuskatsauksesta, jossa esitellään IMO:n päästömääräykset ja Euro VI -päästönormit. Lisäksi tutkitaan vaihtoehtoisten polttoaineiden päästöarvoja ja verrataan tavoitepäästöihin. Lopuksi kartoitetaan erilaisia dieselmoottoreiden jälkikäsittelyjärjestelmiä ja niiden käytön tuomia haasteita. Erityisesti tarkastellaan vastapaineen vaikutuksia suunnitteluun, polttoaineen kulutukseen ja päästöihin. Työn empiirisessä osassa tutkittiin eri valmistajien ehdottamia ratkaisuja päästönormin saavuttamiseksi. Tehokkaimmiksi osoittautuivat hiukkassuodatin (DPF) ja typenoksideja pelkistävä katalysaattori (SCR). Tutkimuksen tuloksena laadittiin layout-piirrokset, joissa esitetään DPF- ja SCR-komponenttien järjestys ja niiden tarvitsema tila. Jälkikäsittelykomponenteilla saavutettavasta äänenvaimennuksesta ei saatu riittävästi tietoa, jotta voitaisiin tehdä johtopäätöksiä siitä, voidaanko äänenvaimennin jättää pois järjestelmästä. Harmful emissions from diesel engines consist mainly of particulate matter (PM), nitrogen oxides (NOx), hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and sulfur oxides (SOx). The Arctic region is particularly sensitive to harmful emissions, such as fine particulate emissions. Part of the particulate emissions from shipping consist of black carbon, which accelerates ice melting in the Arctic. This thesis was done for Helsinki Shipyard, which specializes in marine technology and shipbuilding. The objective of the work was to investigate how the Euro VI emission standard for commercial vehicles with very strict emission limits can be achieved on an expedition cruiser operating in the Arctic region. The limited space available for exhaust after-treatment systems and the high back-pressure produced by the after-treatment systems were previously known to be problems. The work consists of a literature review presenting the IMO emission regulations and Euro VI emission standards. In addition, the emission values of alternative fuels are studied and compared with target emissions. Finally, the various after-treatment systems for diesel engines and the challenges posed by their use are presented. In particular, the effects of back-pressure on design, fuel consumption and emissions are examined. The empirical section of the work examined the solutions proposed by different manufacturers to achieve the emission standard. A particulate filter (DPF) and the selective catalytic reduction (SCR) of NOx proved to be the most effective. As a result of the study, layout drawings were prepared, showing the order of the DPF and SCR components and the space required for them. Not enough information was obtained on the noise attenuation properties of the after-treatment components to draw conclusions as to whether the silencer could be excluded from the system.