תכנון והקמת 28 מערכות קטליטיות לטיפול בפליטות ממנועי דיזל

המצב ההתחלתי

מערך תאי ההרצה של הלקוח כלל מנועי דיזל בגדלים שונים ובעלי מאפייני הפעלה מגוונים. חלק מהמנועים והתשתיות היו בני עשרות שנים, ובהם ציוד ותיק בן יותר מ-50 שנה, שתוכנן בתקופה שבה לא נדרשו מערכות טיפול בפליטות בהתאם לדרישות הסביבתיות הנהוגות כיום.

עם התפתחות הדרישות הרגולטוריות והצורך בהפחתת פליטות מזהמים לאוויר, נדרש להתאים את מערך תאי ההרצה לטכנולוגיות טיפול מתקדמות.

האתגר המרכזי היה ליישם את מערכות הטיפול מבלי להחליף את המנועים הקיימים ומבלי לפגוע בביצועיהם או ביכולת ההרצה שלהם.

האתגר

הפרויקט הציב מספר אתגרים הנדסיים ותפעוליים משמעותיים:

• שונות גבוהה במאפייני המנועים
  תאי ההרצה כללו מנועים בגדלים שונים, הפועלים בעומסים ובטווחי סל"ד משתנים. כתוצאה מכך, ספיקות גזי הפליטה, הטמפרטורות ועומסי המזהמים השתנו בין תאי ההרצה ואף במהלך פעולתו של אותו מנוע.
• התאמת מערכות טיפול לציוד ותיק
  חלק מהמנועים והתשתיות לא תוכננו לשילוב מערכות טיפול בגזי פליטה. נדרש פתרון הנדסי שיאפשר להוסיף טכנולוגיות מתקדמות למערך הקיים, תוך התחשבות במגבלות התשתית ובמאפייני ההפעלה המקוריים.
• מגבלות לחץ נגדי (Back Pressure)
  המנועים הוותיקים אפשרו לחץ נגדי נמוך במיוחד במערכת הפליטה. לפיכך, נדרש תכנון המשלב מסננים ומצעים קטליטיים בעלי התנגדות זרימה נמוכה, כדי שלא לפגוע בתפקוד המנועים.
• מניעת סתימה ושמירה על רציפות תפעולית
  הפעלת המנועים בעומסים משתנים חייבה התייחסות להצטברות חלקיקים ולשמירה על מעבר תקין של גזי הפליטה. לשם כך נדרש שילוב מנגנוני ניקוי אוטומטי למסננים ולרכיבי הטיפול.
• שמירה על טמפרטורת עבודה מתאימה
  תנאי ההפעלה המשתנים חייבו פתרון שיאפשר למערכות הקטליטיות להגיע לטמפרטורת העבודה הנדרשת גם כאשר טמפרטורת גזי הפליטה מהמנוע אינה מספקת.

הפתרון

צוותי ההנדסה של א.ב.פ הנדסת כימיה ואוורור בע"מ תכננו 28 מערכות קטליטיות ייעודיות, המשלבות שלושה שלבי טיפול מרכזיים בגזי הפליטה לצד חימום חשמלי. כל מערכת הותאמה באופן פרטני למאפייני תא ההרצה והמנוע, לרבות ספיקת הגזים, ריכוזי המזהמים, טווחי העומס, טמפרטורות העבודה ומגבלות הלחץ הנגדי.

המערכות שילבו את רכיבי הטיפול הבאים:

• מסנן חלקיקים DPF – מסנן המיועד להפחתת פליטות פיח, עשן שחור וחלקיקים ממנועי הדיזל.
• ממיר חמצון קטליטי DOC – מערכת לטיפול בפחמן חד-חמצני ובתרכובות אורגניות הנפלטות בתהליך הבעירה.
• מערכת SCR – מערכת להפחתת פליטות תחמוצות חנקן באמצעות תהליך הפחתה קטליטית סלקטיבית.
• מחמם חשמלי – רכיב חימום המאפשר להביא את גזי הפליטה לטמפרטורה הנדרשת לפעילות יעילה של רכיבי הטיפול הקטליטיים.

לצד שילוב טכנולוגיות הטיפול, הושם דגש מיוחד על תכנון רכיבים בעלי התנגדות זרימה נמוכה ועל שילוב מנגנוני ניקוי אוטומטי, במטרה לצמצם את הסיכון להצטברות פיח ולחסימה של מעבר גזי הפליטה.

התכנון אפשר להתמודד עם שינויים משמעותיים בתנאי ההפעלה, תוך התחשבות במגבלות המנועים הקיימים.

בפרויקט זה ביצענו והשתמשנו

• תכנון תהליכי ומכני מפורט של 28 מערכות קטליטיות, בהתאמה למאפייני כל תא הרצה.
• ייצור מקומי של המערכות במפעלי א.ב.פ הנדסת כימיה ואוורור בע"מ
• שילוב מערכות DPF להפחתת חלקיקים ועשן שחור.
• שילוב ממירי חמצון קטליטיים DOC להפחתת פחמן חד-חמצני ותרכובות אורגניות.
• שילוב מערכות SCR להפחתת תחמוצות חנקן.
• שילוב מערכות חימום חשמליות להתאמת טמפרטורת גזי הפליטה לתנאי הפעולה הנדרשים.
• תכנון מסננים ומצעים קטליטיים בעלי התנגדות זרימה נמוכה.
• שילוב מנגנוני ניקוי אוטומטי לצמצום הסיכון לסתימה.
• התקנה, חיווט והרצה של המערכות באמצעות צוותי הטכנאים והמהנדסים של החברה.

היתרונות הסביבתיים

• הפחתת פליטות מזהמים – שילוב טכנולוגיות DPF, DOC ו-SCR לטיפול בחלקיקים ובעשן שחור, בפחמן חד-חמצני, בתרכובות אורגניות ובתחמוצות חנקן הנפלטים ממנועי הדיזל.
• התאמה לדרישות סביבתיות עדכניות – שילוב מערכות טיפול מתקדמות במנועים ותיקים, שחלקם פועלים עשרות שנים, במטרה לאפשר עמידה בדרישות הרגולטוריות החלות על המתקן.
• טיפול משולב בגזי הפליטה – הפחתת מספר סוגי מזהמים באמצעות מערכת אחת המותאמת למאפייני המנוע ולתנאי ההפעלה המשתנים.

התוצאות

• 28 מערכות קטליטיות בהתאמה אישית – תכנון, ייצור, התקנה והרצה של מערכות טיפול ייעודיות, המותאמות למאפייני המנוע ולתנאי ההפעלה של כל תא הרצה.
• שימור המנועים והתשתיות הקיימות – שילוב טכנולוגיות טיפול מתקדמות בצי מנועים ותיק, ללא צורך בהחלפת המנועים עצמם.
• שמירה על ביצועי המנועים – תכנון מערכות בעלות התנגדות זרימה נמוכה במיוחד, בהתאם למגבלות הלחץ הנגדי של המנועים הקיימים.
• התמודדות עם תנאי הפעלה משתנים – התאמת המערכות לטווח רחב של עומסים, ספיקות גזי פליטה וטמפרטורות עבודה.
• אמינות תפעולית – שילוב מנגנוני ניקוי אוטומטי לצמצום הצטברות חלקיקים ולמניעת סתימות במסננים וברכיבי הטיפול.
• ביצוע פרויקט הנדסי רחב היקף – שילוב יכולות התכנון, ההנדסה, הייצור המקומי, ההתקנה וההרצה של א.ב.פ במסגרת פרויקט הכולל 28 מערכות טיפול.