Operation of a marine internal combustion engine in a closed cycle using an electrolyzer

Abstract

Статья раскрывает потенциал и экологическую важность вторичного использования продуктов сгорания топлива на судах морского и речного флота. Рассмотрен процесс сгорания дизельного топлива и образования химических соединений на примере технических характеристик по типовым расчетам для двигателя «MAN B&W» 7S60MC-C. В результате анализа получены данные о требуемом количестве кислорода для поддержания необходимого содержания кислорода в топливно-воздушной смеси. Определены значения содержания кислорода и водяных паров в атмосферном воздухе, в составе отработанных газов и после скруббера. Произведен расчет цикла сгорания топлива в двигателе в отсутствии питания атмосферным воздухом и на основании полученных данных выведен коэффициент обеднения топливно-воздушной смеси кислородом. В соответствии с полученными данными произведён расчет необходимого количества электролизеров и криогенераторов для обеспечения замкнутого цикла работы двигателя. Проведён расчет потерь мощности двигателя при работе по замкнутому циклу и предложен цикл позиционного насыщения топливно-воздушной смеси кислородом, снижающий экологические загрязнение отработанными газами. The article discusses the potential and environmental significance of recycling fuel combustion products on ships of the sea and river fleet. The process of combustion of diesel fuel and the formation of chemical compounds is considered on the example of technical characteristics according to typical calculations for the MAN B&W 7S60MC-C engine. As a result of the analysis, data are obtained on the amount of oxygen needed to maintain the required oxygen content in the fuel-air mixture. The oxygen and water vapor content values in the atmospheric air, in the exhaust gases, and after the scrubber are determined. The calculation of the fuel combustion process in the engine in the absence of atmospheric air supply is carried out. Based on the data obtained, the fuel-air mixture's depletion coefficient with oxygen is derived. The required number of electrolyzers and cryo-generators is determined following the data obtained to ensure a closed-cycle engine operation. Power losses during engine operation in a closed cycle are estimated. A cycle with positional enrichment of the fuel-air mixture with oxygen is proposed, which reduces environmental pollution by exhaust gases.