The effect of fuel on the physical and chemical characteristics of particle emissions from marine engine

摘要

Laivojen dieselmoottorit muodostavat merkittävän hiukkaspäästöjen lähteen. Syntyvien pienhiukkasten on osoitettu huonontavan ilmanlaatua rannikkoalueilla ja mustaa hiiltä sisältävät hiukkaset voivat aiheuttaa paikallista lämpenemistä arktisella alueella. MARPOL-sopimus rajoittaa laivojen kaasumaisia päästöjä ja myös mustan hiilen päästöjen rajoittamista harkitaan. Rajoitukset vaativat laivanomistajia käyttämään vähärikkisempiä polttoaineita tai savukaasun puhdistusmenetelmiä.Tässä diplomityössä tutkittiin polttoaineen vaikutusta laivamoottorin päästöhiukkasten lukumäärään ja ominaisuuksiin. Mittaukset tehtiin laivakäyttöön suunnitellulla 1,6 MW dieselmoottorilla laboratorio-olosuhteissa. Tutkitut polttoaineet olivat raskas ja keskiraskas polttoöljy, meridiesel sekä vähärikkinen meridieselin ja kasviöljyn seos. Työssä määritettiin syntyvien hiukkasten koko ja lukumäärä sekä hiukkasmoodikohtaiset päästökertoimet kullekin polttoaineelle. Lisäksi tutkittiin hiukkasten haihtuvuutta, hygroskooppisuutta sekä kemiallista koostumusta. Työssä kuvatun mittauskampanjan pääasiallisena tarkoituksena oli mustan hiilen mittausmenetelmien arviointi osana SEA-EFFECTS BC -projektia ja tulokset mitattujen hiukkasten lukumäärästä ja ominaisuuksista voivat auttaa selittämään eroja mittausmenetelmien välillä. Lisäksi ne antavat viitteitä laivamoottorien päästöhiukkasten lukumäärästä ja käyttäytymisestä ilmakehässä.Laivamoottorista syntyvien hiukkaspitoisuuksien havaittiin olevan korkeimmillaan ultrapienille, alle 100 nm hiukkasille. Tutkitusta polttoaineesta riippuen lukumääräkokojakaumissa nähtiin 2–3 hiukkasmoodia ja haihtuvuustarkastelu osoitti, että minkään moodin hiukkaset eivät ole kokonaan haihtuvia 265 °C lämpötilassa. Määritetyt kokonaishiukkaspäästökertoimet vaihtelivat välillä 1,16–4,32 × 1015 #/kWh. Hygroskooppisuusmittausten perusteella sekä kuorma että käytetty polttoaine vaikuttavat tutkittujen hiukkasten taipumukseen kasvaa kosteissa olosuhteissa.