Menetelmä työkoneinden päästötavoitteiden saavuttamiseksi: Case study: Tier 5 -päästötavoitteisiin close-coupled SCR -tekniikalla
Kotimäki, Eero (2022)
2022
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202301161344
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202301161344
Tiivistelmä
Tässä opinnäytetyössä selvitettiin osana non-road-työkoneiden dieselmoottoreiden pakokaasujen puhdistusjärjestelmää toimivan SCR-järjestelmän mitoitusperiaatteita, jotta voitiin tutkia, voidaanko nykyistä tekniikkaa hyödyntämällä saavuttaa suunnitteilla olevat uudet Tier 5 -tason päästövaatimukset. Yhtenä mahdollisena ratkaisuvaihtoehtona Tier 5 -tason jälkikäsittelylaitteistolle pidetään ns. close-coupled SCR -layoutia, jossa perinteisen pakokaasunpuhdistusjärjestelmän etupuolelle sijoitetaan erillinen SCR-kenno sekä ureanruiskutusyksikkö, jolloin etummainen kenno saadaan lämmitettyä käyttölämpötilaan mahdollisimman nopeasti kylmäkäynnistyksen jälkeen. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää close-coupled SCR -layoutin etummaisen järjestelmän osan toimintaan vaikuttavat tekijät, pyrkiä optimoimaan järjestelmän toiminta vaadituissa olosuhteissa ja minimoimaan järjestelmän vaatimien komponenttien tuomat lisäkustannukset ja tilantarvevaatimukset.
Työ suoritettiin Proventia Oy:n toimeksiannosta osana Business Finlandin rahoittamaa Clean Propulsion Technologies -hanketta. Business Finlandin rahoittamassa CPT-hankekonsertiossa pyritään hankkeessa mukana olevien yritysten ja yliopistojen yhteistyön avulla kehittämään uusia ratkaisuja kiristyvän päästölainsäädännön tavoitteiden saavuttamiseksi.
Kirjallisuusaineistoon ja alan julkaisuihin pohjautuneen selvitystyön tulosten perusteella suunniteltiin useita erilaisia järjestelmiä moottorilaboratoriotesteihin, joissa todennettiin järjestelmien suorituskyvyt oikeita päästömittaussyklejä käyttäen. Työn aikana luotiin pohja kehitystyön toimintamallille, jota noudattamalla jatkossa esitettävien uusien päästömääräysten tai muiden asiakaslähtöisten tavoitteiden täyttämiseen vaadittavat konkreettiset toimenpiteet saadaan järjestelmällisesti tehtyä.
Mittaustulosten perusteella close-coupled SCR -layoutilla on mahdollista pienentää dieselmoottorin pakokaasupäästöjä nykytasosta ja saavuttaa ehdotetut Tier 5 -tason NOx -päästörajat NRTC-mittaussykleissä. Cc-järjestelmän toiminnan kannalta merkittävimmät tekijät ovat lämpötilahallinta, termisen massan määrä ennen EAT:ia, urearuiskutuksen kontrollointi, kennokombinaatiot ja virtausjakaumat kennoilla. Tier 5 -lainsäädännön valmistuttua tulee varmistaa, että muidenkin päästökomponenttien osalta järjestelmän toiminta on vaaditulla tasolla.
Työ suoritettiin Proventia Oy:n toimeksiannosta osana Business Finlandin rahoittamaa Clean Propulsion Technologies -hanketta. Business Finlandin rahoittamassa CPT-hankekonsertiossa pyritään hankkeessa mukana olevien yritysten ja yliopistojen yhteistyön avulla kehittämään uusia ratkaisuja kiristyvän päästölainsäädännön tavoitteiden saavuttamiseksi.
Kirjallisuusaineistoon ja alan julkaisuihin pohjautuneen selvitystyön tulosten perusteella suunniteltiin useita erilaisia järjestelmiä moottorilaboratoriotesteihin, joissa todennettiin järjestelmien suorituskyvyt oikeita päästömittaussyklejä käyttäen. Työn aikana luotiin pohja kehitystyön toimintamallille, jota noudattamalla jatkossa esitettävien uusien päästömääräysten tai muiden asiakaslähtöisten tavoitteiden täyttämiseen vaadittavat konkreettiset toimenpiteet saadaan järjestelmällisesti tehtyä.
Mittaustulosten perusteella close-coupled SCR -layoutilla on mahdollista pienentää dieselmoottorin pakokaasupäästöjä nykytasosta ja saavuttaa ehdotetut Tier 5 -tason NOx -päästörajat NRTC-mittaussykleissä. Cc-järjestelmän toiminnan kannalta merkittävimmät tekijät ovat lämpötilahallinta, termisen massan määrä ennen EAT:ia, urearuiskutuksen kontrollointi, kennokombinaatiot ja virtausjakaumat kennoilla. Tier 5 -lainsäädännön valmistuttua tulee varmistaa, että muidenkin päästökomponenttien osalta järjestelmän toiminta on vaaditulla tasolla.