船舶废气净化I/O系统

许多港口和沿海地区均实行排放限制；然而，大多数使用常规燃料的船舶无法遵守这些规定。因此，航运公司必须采用适当技术改造船队，以便不受限制地继续开展国际业务。ETB Energietechnik Bremen开发和销售专用废气后处理系统，可显著减少排放。这项技术中使用的控制和监测设备必须能够承受海上的恶劣条件。因此，ETB选择了WAGO-I/O-SYSTEM。

国际航运使用的主要燃料通常存在排放问题，例如高含量的烟灰、氮氧化物和硫氧化物。这会污染空气（主要在沿海地区和港口城市），超出相关规定限制。在过去几年，关于船舶排放的大量法规纷纷出台，涉及硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、臭氧消耗剂（包括CFC）、船上垃圾焚烧、能源效率（EEDI），以及实施“排放控制区”（ECA）。

MARPOL附件六，即《国际防止船舶造成污染公约》，现对全世界的船舶燃料实行更严格的限制。航运公司有义务安装专门的过滤系统，以减少废气残留物。例如，自2010年起，作为排放控制区(ECA)，北海和波罗的海已将船舶燃料中的硫含量限值设为1%，并于2015年1月1日降至0.1%。ETB Energietechnik为新旧船舶配备废气净化系统，确保符合这些排放限制。该公司在能源和环境领域拥有丰富的经验，专攻柴油颗粒过滤器等技术。

ETB最近参与了一个涉及一艘105米私人游艇的新建设项目，负责提供废气后处理系统。ETB系统使用陶瓷蜂窝过滤器，可从发动机废气中去除约99%的固体颗粒。残留物收集在蜂窝过滤器中，并且由于运行过程中出现的高温，这些残留物会被氧化成水蒸气和二氧化碳。ETB技术经理Michael Bajohr解释说：“使用我们的系统，我们实现了极高的过滤效果，而气体净化系统，即所谓的洗涤器，仅可吸附约50%的烟尘颗粒。” 除了提高净化效果外，他还强调其过滤系统可以减少对空间和维护的要求。“我们没有任何活动部件。此外，该系统大约运行2,500至4,000个小时才需进行一次积灰维护。相比之下，洗涤器要大得多，它们不断产生大量废水，否则系统只能在港口运行。我们的技术已成为行业标准，尤其是在客船方面。”

过滤系统的清洁性能和能耗由电子控制系统不断控制和优化。“控制系统组件安装在控制柜内。然而，我们船上用于此方面的空间很小，而且经常要应对极端环境。由于许多船东希望避免为控制柜安装空调，以防冷凝水积聚，因此我们必须寻找合适的电气和电子元件，”ETB 的技术经理说道，并列出了他们的系统面临的一些挑战。

在船舶上，空气含盐量高、温度大幅波动、振动强烈、冲击载荷高而且船载电源电压波动大，对电气设备和电子控制器的故障安全性提出了很高的要求。因此，ETB需要一个非常坚固和紧凑的I/O系统，该系统应能够承受-5 °C至+55 °C的平均环境温度，并且在热峰或冷峰期间不会出现故障。考察多家供应商后，ETB选择了WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR。位于德国明登的万可公司生产的自动化系统不但获得了德国劳埃德船级社(GL)等船级社的船舶认证，还具有电磁兼容性、抗干扰性、故障安全性，以及独立于现场总线的接口等优势。

来自柴油发动机的废气流被分成几股，以便更好地控制并最大限度地减少燃烧过程中消耗的能量。然后，各股废气流分别流经过滤系统。根据发动机废气量，单独监测每股气流的温度。传感器持续记录发动机负载、压力和温度。ETB依赖于852-111以太网交换机、750-352/040-000现场总线耦合器和相应的I/O模块进行模拟量和数字量输入和输出，以管理这些数据输入并将其转发至控制器。现场总线耦合器根据物理输入和输生出成数字过程映像，然后上级控制器通过MODBUS/TCP访问过程映像。

此外，ETB还为私人游艇项目开发新软件，其中包含额外的便利功能，例如灰污监测模型。因此，在过滤元件维护期间，游艇操作员不再简单地依赖于经验法则进行估计，这种估计的准确性参差不齐，因为它取决于所使用的润滑剂的量、润滑剂的类型和燃料中的污染程度。新软件可以持续监测过滤器的运行状态，且得益于控制的改进，可将能耗降低约三分之一。“我们选择了采用WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR的正确技术，我们还希望将其用于其他项目。”Michael Bajohr说道，确认万可为他们带来了良好的体验。

作者：Norman Südekum

照片：Martin Ortgies