Tại sao phun Urea là phương pháp được ưu tiên để kiểm soát NOx

Mục tiêu của IMO về giảm phát thải nitơ oxit (NOx) vào năm 2016 đã đặt ra thách thức cho các chủ tàu, thúc đẩy việc khám phá các công nghệ giảm phát thải như điều chỉnh động cơ, nhiên liệu thay thế và phương pháp làm sạch khí thải. Trong số này, hệ thống Giảm xúc tác chọn lọc (SCR), bao gồm việc bơm urê vào khí thải nóng, nổi lên như một giải pháp hiệu quả để giảm NOx.

Do sự gia tăng số lượng tàu thuyền trên khắp thế giới, lượng khí thải thải ra đã buộc Tổ chức Hàng hải Quốc tế phải ban hành luật hàng hải nhằm giảm tác động môi trường phát sinh từ lượng khí thải ngày càng tăng.” (Seddiek, 2014)

MEPC đã lên kế hoạch giảm lượng khí thải NOx xuống mức thấp nhất vào năm 2016. Để đạt được các mục tiêu do IMO đặt ra, các chủ tàu phải đối mặt với những thách thức kỹ thuật.

Công nghệ giảm phát thải có thể được chia thành ba lĩnh vực chung: điều chỉnh động cơ, nhiên liệu thay thế và công nghệ làm sạch khí thải.

Để giảm NOx, hiện nay nhiều tàu sử dụng hệ thống SCR. Hệ thống này được coi là phương pháp giảm NOx hiệu quả nhất so với các phương pháp khác do độ bền và phù hợp với hầu hết các tàu thương mại.

SCR là gì?

Selective Catalytic Reduction – Giảm xúc tác chọn lọc là một hệ thống chiến lược kiểm soát khí thải tiên tiến giúp giảm lượng khí thải oxit nitơ. SCR là một hệ thống kiểm soát khí thải chủ động. Khí thải nóng chảy ra khỏi động cơ và đi vào ống phun.

Tại đây, dung dịch urê gốc nước được bơm vào khí thải. Từ đây, khí thải chảy qua một loạt các nguyên tố xúc tác, tại đây NOx được chuyển thành hơi nước và khí nitơ. Khí thải sau đó chảy ra khỏi ống khói. Hệ thống này thường được gọi là hệ thống SCR-Urea.

Phun Urea có tác dụng gì?

Như đã đề cập trước đó, urê được sử dụng trong hệ thống SCR để giảm các chất ô nhiễm NOx trong khí thải từ động cơ diesel. Urea được tiêm dưới dạng dung dịch gốc nước. Bên trong dung dịch, amoniac (NH3), được tạo ra do quá trình thủy phân urê theo quỹ đạo trộn, sẽ phản ứng với NOx trong các nguyên tố xúc tác và chuyển thành hơi nước và khí nitơ.

Quá trình chuyển đổi có thể được trình bày theo công thức đơn giản hóa sau:

CO(NH2)2 + H2O → 2NH3 + CO2
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O

Urea có thể được bơm vào hệ thống SCR theo nhiều giải pháp. Những giải pháp này có tiêu chuẩn ngành từ ISO. Các giải pháp urê được sử dụng phổ biến nhất trong ngành hàng hải là AUS32 (ISO22241) và AUS40 (ISO18611). Ở đây, AUS40 bao gồm 40% urê trong nước.

Sự khác biệt trong việc sử dụng cả hai giải pháp urê là ở lượng sử dụng cho động cơ. Nhìn chung, giao thông thủy nội địa có thể tiếp nhận urê với tần suất cao hơn so với trên tàu biển. Vì vậy, AUS40 thường được sử dụng cho các ứng dụng đi biển.

Ứng dụng SCR

Đối với tàu thuyền, chúng tôi cung cấp các giải pháp khác nhau để giảm NOx từ khí thải. Tùy thuộc vào công suất đầu ra của hệ thống và lượng Urea được bơm vào hệ thống, các hệ thống có thể được áp dụng phù hợp trên tàu.

Size S

Hệ thống Mini size S thường được sử dụng cho các hệ thống có công suất đầu ra từ động cơ thấp hơn. Ở các bước 7,5 l/giờ, hệ thống có thể được điều chỉnh lên tới 22,5 l/giờ. Nhìn chung, hệ thống bao gồm các thành phần sau:

• Ống phun
• Bộ giảm thanh
• Ống cuộn
• Bộ định lượng
• Tủ điều khiển

Size M

Hệ thống M được sử dụng cho các động cơ có công suất cao hơn trên tàu. Có nhiều hệ thống khác nhau có thể bơm urê lên tới 50 l/giờ. Hệ thống bao gồm các thành phần sau:

• Ống phun
• Bộ giảm thanh
• Ống cuộn
• Đơn vị định lượng
• Thiết bị không khí
• Tủ điều khiển