Ventile in Aktion –
Überströmventil UV 3.5
Ammoniakregelung im SCR-System eines Großschiffsdiesels
Rund 90 % der weltweiten Frachtschiffsflotten werden mit Schweröl angetrieben. Bei dessen Verbrennung entstehen unter anderem Schwefel- (SOx) und Stickoxide (NOx), die Krankheiten verursachen und die Ökosysteme schädigen.
Zur Verhütung der Meeresverschmutzung (marine pollution) durch Schiffe und Verbesserung der Luftqualität durch die Kontrolle der Emissionen von Schiffen wurde bereits 1973 das internationale Umweltabkommen MARPOL abgeschlossen, das in seiner 1978 geänderten Fassung auch heute noch weltweit gültig ist. Die Weltschifffahrtsorganisation IMO, ein Sonderbüro der Vereinten Nationen, nimmt als Sekretariat die Durchsetzung des MARPOL-Abkommens wahr.
Dessen Abgasnormen wurden im Laufe der letzten Jahrzehnte schrittweise auf internationaler und nationaler Ebene umgesetzt. Seit Januar 2020 darf Schiffstreibstoff weltweit nicht mehr als 0,5 Prozent Schwefel enthalten. Die aktuell gültige Emissionsstufe IMO Tier III der MARPOL gilt für neugebaute Schiffe, deren formelle Kiellegung ab 2016 erfolgt ist. Diese dürfen in den küstennahen Stickstoffemissions-Überwachungsgebieten (NOx Emission Control Areas NECA) in Amerika und – seit 2021 auch in der Nord- und Ostsee – die strengen Stickoxid-Grenzwerte zwischen 2,0 und 3,4 g/kWh, je nach Drehzahl des Motors, nicht überschreiten.
Die Reedereien optimieren bei ihren Neubauten den Treibstoffverbrauch durch strömungsgünstige Rumpfformen und verbrauchsoptimales Geschwindigkeitsmanagement. Zwar sorgen hohe Gastemperaturen während der Verbrennung im Zylinder für eine Reduzierung der spezifischen Kraftstoffverbräuche von Großdieselmotoren, allerdings erhöht sich dadurch die Bildung u.a. von Stickoxiden (NOx) erheblich.
Im letzten Jahrhundert setzte man noch auf innermotorische Maßnahmen zur NOx-Reduzierung durch Optimierung konstruktiver und betrieblicher Parameter. Die strengeren IMO-Richtlinien des neuen Jahrtausends erforderten allerdings ein Umschwenken auf die Abgasnachbehandlung durch Selektive Katalytische Reduktion (SCR), die keine Auswirkung auf die Maschinenleistung hat. Die Effizienz dieser Technologie kann mehr als 90 % betragen.
AUFGABE // Konstanter Druck vor der Dosierpumpe
Eine führende asiatische Containerschiffsreederei setzt bei ihren Neubauten ein SCR-System ein, das zwischen Abgaskrümmer und Turbolader installiert ist.
Hierbei wird Harnstoff von einer Dosierpumpe abgepumpt und als wässriges Ammoniak in den Abgasstrom eingespritzt. Während das Wasser verdampft und sich der Harnstoff in Ammoniak umwandelt, verbindet sich dieser im Katalysatormodul mit den Stickoxiden in den Abgasen. Die giftigen Bestandteile werden so zu inertem Stickstoffgas und harmlosem Wasserdampf umgewandelt und in die Atmosphäre abgegeben.
Je nach Anforderung sollte der Druck an der Düse konstant auf 9 bar geregelt werden. Anderenfalls würde sich der Harnstoff nicht vollständig mit dem Abgas mischen oder es könnte zu viel Harnstoff verbraucht werden. Das Mankenberg Überströmventil UV 3.5 sorgt für konstanten Druck vor der Dosierpumpe.
LÖSUNG // Überströmventil UV 3.5
Der Druck der Dosierpumpe liegt in der Regel bei 9 - 10 bar. Das Überströmventil ist an der Bypassleitung angeordnet, um das überschüssige Medium in den Harnstofftank zurückzuführen. Die Reederei wählte den UV 3.5 von Mankenberg, da er komplett aus Edelstahl besteht und eine hohe Korrosionsbeständigkeit in der aggressiven Atmosphäre des SCR-Systems hat. Das Ventil ist sehr kompakt und bietet mit seiner nicht-steigenden Stellschraube eine platzsparende Lösung für den Maschinenraum. Die präzise Regelung des Vordrucks sorgt für größtmögliche Effektivität des SCR-Systems.
