EGR и SCR на судне. Что это такое? Поиск и устранение неисправностей

Современные морские двигатели работают в условиях строгих экологических требований (IMO Tier II, Tier III), направленных на снижение выбросов оксидов азота (NOx).

Для выполнения этих требований на судах применяются системы снижения токсичности выхлопа, ключевыми из которых являются:

• EGR (Exhaust Gas Recirculation) — рециркуляция отработавших газов
• SCR (Selective Catalytic Reduction) — селективное каталитическое восстановление

Обе системы выполняют одну задачу — снижение выбросов NOx, но реализуют её разными способами.

В качестве примера в статье рассмотрен главный двигатель MITSUI-MAN B&W 6S50ME-C9.5-EGRBP с системой EGR и вспомогательные двигатели Daihatsu 6DE-18 Tier III 630kW с системой SCR.

Система EGR (рециркуляция отработавших газов)

Принцип работы

Система EGR возвращает часть выхлопных газов обратно во впуск двигателя. Это приводит к:

• снижению температуры сгорания;
• уменьшению образования NOx.

По сути, часть кислорода в цилиндре заменяется инертными газами, что «охлаждает» процесс горения.

В судовых дизелях EGR может быть:

• низкого давления (LP EGR);
• высокого давления (HP EGR).

Основные элементы EGR

• клапан EGR;
• охладитель газов (EGR cooler);
• трубопроводы;
• система управления (датчики и контроллеры).

Датчики и контроллеры EGR

Типичные неисправности EGR

1. Засорение сажей и нагаром

Самая распространённая проблема — отложения продуктов сгорания.

Причины:

• низкое качество топлива;
• неполное сгорание;
• износ двигателя.

Симптомы:

• потеря мощности;
• нестабильная работа;
• чёрный дым.

2. Заклинивание клапана

Клапан может застрять:

• в открытом положении → переизбыток газов;
• в закрытом → рост NOx.

Это одна из самых частых механических неисправностей.

3. Неисправности датчиков и управления

• сбои в электронике;
• ошибки сигналов;
• неправильная работа системы регулирования.

Сепаратор WTS

Контрольная панель WTS

Водяная часть EGR (WTS - Water Treatment System)

Водяная часть EGR (WTS - Water Treatment System)

4. Попадание инородных частиц

Частицы из выпускной системы могут блокировать клапан и каналы.

Методы поиска неисправностей EGR

Визуальный осмотр

• проверка нагарообразования;
• состояние трубопроводов.

Диагностика параметров

• давление;
• температура;
• положение клапана.

Проверка клапана

• ручное открытие/закрытие;
• тест привода.

Анализ работы двигателя

• дымность;
• стабильность оборотов;
• расход топлива.

Устранение неисправностей EGR

• очистка клапана и каналов;
• промывка охладителя;
• замена датчиков;
• ремонт или замена клапана;
• использование качественного топлива.

EGR blower

EGR blower (частотник)

EGR с использованием NaOH: что это и зачем нужно

В судовых дизелях EGR часто комбинируется с системой очистки выхлопных газов (scrubber). При рециркуляции выхлоп содержит:

• SOx (оксиды серы)
• сажу
• кислоты

Чтобы не «убивать» двигатель, эти газы перед возвратом очищают. И здесь применяется NaOH (каустическая сода).

Мониторинг уровня и температуры танка NaOH

Танк NaOH

Роль NaOH в системе EGR

NaOH используется для нейтрализации кислотных компонентов, в первую очередь: SO₂ и SO₃.

Основная химическая реакция:

• SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O
• SO₃ + 2NaOH → Na₂SO₄ + H₂O

В результате:

• кислоты превращаются в соли
• газ становится менее агрессивным

Где применяется NaOH в EGR

Схема обычно выглядит так:

Выхлоп → EGR scrubber (промывочная башня) → Охладитель → Возврат во впуск

В scrubber:

• газы промываются водой
• добавляется NaOH для поддержания щелочного pH

Основные элементы системы

• скруббер (газоочиститель)
• циркуляционный бак
• дозирующая система NaOH
• насосы
• pH-датчики
• система очистки воды

Типичные неисправности EGR с NaOH

1. Нарушение pH (самая частая проблема)

• pH слишком низкий → плохая нейтрализация SOx
• pH слишком высокий → перерасход NaOH

Система контроля pH

Система контроля pH

Система контроля pH

Причины:

• неисправность датчика
• неправильная дозировка

2. Отложения и загрязнение системы

• соли (Na₂SO₃, Na₂SO₄)
• сажа

Это приводит к засорению форсунок и ухудшению теплообмена.

3. Неисправность дозирующей системы NaOH

• отказ насоса
• утечки
• засорение трубок

4. Коррозия

Если pH не контролируется возможна кислотная коррозия и повреждение трубопроводов и теплообменников.

5. Проблемы с водой в системе

• высокая мутность
• накопление твердых частиц
• плохая фильтрация

Поиск неисправностей

Основные действия механика:

Контроль параметров:

• pH воды (обычно ~6–7 или выше в зависимости от системы)
• температура
• давление

Проверка:

• работы дозирующего насоса NaOH
• состояния форсунок scrubber
• загрязнения теплообменников

Анализ:

• качества циркуляционной воды
• наличия осадков

Устранение неисправностей

• корректировка дозировки NaOH
• очистка scrubber и трубопроводов
• промывка системы
• замена/калибровка pH-датчиков
• удаление шлама и солевых отложений

Особенности эксплуатации

• требуется постоянный контроль химии воды
• необходимо хранение NaOH (опасное вещество!)
• повышенные требования к технике безопасности

EGR с использованием NaOH — это более экологичная система, защита двигателя от агрессивных газов, но более сложная в эксплуатации.

Ключ к надежной работе:

• контроль pH
• чистота системы
• исправная дозировка NaOH

Система SCR (селективное каталитическое восстановление)

Система SCR (селективное каталитическое восстановление)

Принцип работы

Система SCR снижает NOx после сгорания топлива.

Процесс:

1. В выхлоп впрыскивается раствор мочевины (Urea solution / AUS 32 / AdBlue);

2. При нагреве образуется аммиак;

3. В катализаторе NOx превращаются в: азот (N₂); воду (H₂O).

Основные элементы SCR

• танк (бак) мочевины;
• насос;
• форсунка впрыска;
• катализатор SCR;
• датчики NOx;
• система управления.

Катализатор SCR

Катализаторы SCR

Катализатор SCR (дампер)

В морских системах SCR применяется не чистая мочевина, а водный раствор:

• 32,5% мочевины (карбамида)
• 67,5% деминерализованной воды

Этот раствор широко известен как:

• на судах чаще называют просто Urea solution / AUS 32
• AdBlue (в автомобильной сфере)

Форсунка впрыска мочевины

Форсунка впрыска SCR

Как работает мочевина в SCR?

Процесс происходит в несколько этапов:

1. Раствор впрыскивается в поток выхлопных газов

2. При высокой температуре (~300–400°C) происходит разложение:

CO(NH₂)₂ → NH₃ + CO₂

3. Образующийся аммиак (NH₃) вступает в реакцию с NOx в катализаторе: NOx → N₂ (азот), H₂O (вода).

В результате вредные оксиды азота превращаются в безопасные вещества.

Особенности применения на судне

Требуется отдельный танк для Urea. Система включает:

• насос дозирования
• нагрев (чтобы избежать кристаллизации)
• форсунку впрыска

Насос для мочевины

Urea танк

Температура выхлопа критична:

• слишком низкая → реакция не идёт
• слишком высокая → разложение и повреждение катализатора

Типичные проблемы, связанные с Urea

1. Кристаллизация мочевины

• образуются отложения (white deposits)
• засоряются форсунки и трубки

Причины:

• низкая температура
• неправильное распыление

2. Некачественный раствор

• примеси → повреждение катализатора
• нарушение реакции

3. Неправильная дозировка

• мало → NOx не снижается
• много → аммиачный проскок (ammonia slip)

4. Замерзание

• Urea замерзает при ≈ −11°C
• требуется система подогрева

Типичные неисправности SCR

1. Проблемы с мочевиной

• отсутствие жидкости;
• утечки;
• кристаллизация.

Симптомы:

• предупреждения системы;
• ограничение мощности;
• блокировка запуска.

2. Неисправность дозирующей системы

• отказ насоса;
• засорение форсунки.

Форсунка SCR

3. Неисправность датчиков NOx

Это одна из самых частых причин ошибок системы.

4. Снижение эффективности катализатора

• загрязнение;
• термическое разрушение;
• старение.

Система управления SCR

Система управления SCR

Методы диагностики SCR

1. Проверка уровня и качества мочевины
2. Диагностика давления и подачи
3. Проверка форсунки впрыска
4. Контроль показаний датчиков NOx
5. Анализ кодов ошибок (например P20EE, P204F)

Устранение неисправностей SCR

• очистка системы от кристаллизации;
• замена датчиков NOx;
• ремонт или замена насоса;
• прочистка/замена форсунки;
• замена катализатора.

Сравнение EGR и SCR

Особенности эксплуатации на судне

EGR увеличивает загрязнение двигателя → требует частого обслуживания

SCR требует:

• постоянного запаса реагента;
• контроля температуры выхлопа

На судах часто применяются комбинированные системы (EGR + SCR) для соответствия строгим экологическим нормам.

Система SCR в работе

Системы EGR и SCR — ключевые элементы современных судовых энергетических установок, обеспечивающие выполнение экологических требований.

• EGR — проще, но вызывает больше эксплуатационных проблем (нагар, засорение).
• SCR — эффективнее, но сложнее и требует расходных материалов.

Грамотная диагностика и своевременное обслуживание позволяют снизить расход топлива, избежать аварийных режимов и продлить срок службы двигателя.

Мануалы и видео! Любой траблшутинг на судне невозможен без инструкций по эксплуатации и ремонту оборудования. Если вам нужны инструкции и видео по эксплуатации на те или иные системы EGR, SCR и скрубберы, то рекомендую наш закрытый телеграмм канал "Marine Engineering Manuals".

Надеюсь данная статья была для вас полезной. Если у вас возникли проблемы с EGR, SCR или скрубберами на судне, то напишите в комментариях и я постараюсь вам помочь.