Geri Dön

LNG applications in marine transport

Denizcilikte sıvılaştırılmış dogal gaz uygulamaları

PDF İndir

  1. Tez No: 507592
  2. Yazar: DENİZ DERELİ
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HİKMET ARSLAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Otomotiv Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 199

Özet

Günümüzde gemilerden salınan azot oksit (NOX), sülfür oksit (SOX) and karbon dioksit (CO2) gibi egzost emisyonlarının global ısınmaya verdiği olumsuz etkileri, dikkatlerin gemilerin doğaya nasıl etkilediği konusuna çevrilmesine yol açmaktadır. Bu tezin amacı egzost emisyonları konusunda bilgilerin verilmesi, bu emisyonların çevreye ve insan sağlığına verdiği zaraların anlatılması, bu zararların azaltılması için yapılan çalışmalar konusunda bilgi verilmesi ve bu çalışmalar sonrasında oluşan egzost emisyon limiterinin belirtilmesi, bu limit değerlerine ulaşabilmek için geliştirilen metodların ne olduğunun açıklanması ve bu metodlardan biri olan tek yakıt yakan makinelerin likit dogal gaz (LNG) da yakabilen çift yakıt yakabilen makinelere dönüştürülmesinin nasıl yapıldığı konusunda bilgi verilmesidir. Bu belirtilenlere ek olarak global ve yerel regülasyonlara göre NOX ve SOX egzost limitler belirtilmiş ve belirtilen emisyon değerlerinin sağlanabilmesi için hangi metodların uygulanması gerektiği detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Bu tezde ayrıca egzost emisyon ölçümlerinin fabrikada ve sonrasında gemi üzerinde nasıl geçekleştirildiği detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Global regulasyonları belirleyen Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) 2015 yılında, NOX ve SOX egzost emisyon değerleri limitlerinin son halini açıkladı. Bu belirtilen limitlerin egzost emisyon kontrol alanlarında 2015 tarihinden itibaren geçerli oldugunu, 2020 yıllından sonrada dünyada belirtilen bölgelerde de geçerli olacağını duyurdu. Bu limitler ışığında belirtilen alanlarda egzost emisyon değerlerine ulaşabilmek için gemi sahiplerinin gerekli tedbirleri alması kaçınılmaz olmuştur. Regulasyonlarda belirtilen egzost emisyon limitlerinin sağlanabilmesi için, yapılan araştırmalara göre ya egzost gazı temizleme sistemlerinin kullanılması yada LNG yakıtın makinelerde alternatif yakıt olarak kullanılması gerekliliği ortaya çıkmıştır. Araştırmalar sonucunda egzost emisyon değerleri içindeki NOX değerini belirtilen limitler seviysesine düşürmek için SCR ve EGR gibi egzost dumanı içine kimyasal madde salarak NOX değerini istenen limitler seviyesine düşüren sistemler kullanılmakta yada belirtilen seviyeye ulaşmak için alternatif yakıt olarak LNG kullanılmaktadır. Emisyon değeri içindeki SOX değerini düşürmek için egzost dumanı içine kimyasal madde salarak SOX değerini istenen limitler seviyesine düşüren Sucrubber sistemleri yada düşük SOX değerli yakıtlar yada alternatif yakıt olarak LNG kulanılmaktadır. Makinelerin LNG yakıt yakabilen makineye dönüşümlerinde en önemli unsur LNG yakıt tankları için uygun bir yer bulunması olayıdır. Dönüşüm işinde ikinci faktor ise gemi üstündeki mevcut makinelerin dönüşüme uygun olup olmadığının belirlenmesidir. Eğer mevcut makine donüşüme uygun değil ise, yeni çift yakıt yakabilen makinelerin eskisi ile yer değiştirilmesi gerekmektedir. Genellikle mevcut makinelerin dönüşümünün yapılma maliyeti yeni makinelerin konulma maliyetinden daha düşüktür. Mevcut makinelerin dönüştürülmesi ile elde edilecek faydaların yeni makinelerin eskisi ile değiştirilmesi sonucu kazanılabilecek faydaların aynısının kazanılacağı konusunu unutulmamalıdır. Makinelerin dönüşümünü sırasında yeni parçalar kullanılacağı için parçaların kullanım süreleri sıfırlanacak bu durum garanti süresinin yeniden başlamasına ve makinenin bakım tutum maliyetlerinin azalmasına neden olacaktır. Makinenin calışma saatlerinin sıfırlanması ve kullanılan sistemler ile geminin değerininde artacağı konusuda göz ardı edilmemelidir. Tezimin ikinci bölümünde ana makine egzost emisyonları tanıtılmış çevreye ve insan sağlığına olan etkileri detayları ile belirtilmiştir. Bu egzost emisyonlarının verdiği zararları minimuma indirmek için çeşitli local ve global regülasyonlar ortaya çıkmıştır. Ayrıca bu bölümde global ve local regülasyonlar tanıtılmış ve bu regülasyonlardaki egzost emisyonlarının değerleri ile bu değerlerin yürürlüğe girme tarihleri de belirtilmiştir. Üçüncü bölümde ise, local ve global çalışma sahalarında belirtilen en son egzost emisyon limitlerine göre, makinelerde yakılan yakıt türlerinin egzost emisyon değerlerini düşürmek için hangi ekipmanların kullanılması gerektiği belirtilmiştir. NOX emisyon değerlerinin düşürülmesi için kullanılan SCR ve EGR ekipmanları detaylı birşekilde anlatılmıştır. SCR ve EGR sisteminin çalışma detayları ve SCR sistemi içinde gerçekleşen kimyasal tepkimeler detaylı bir şekilde anlatılmıştır. SOX emisyon değerinin düşürülmesi için kullanılan Sucrubber sisteminin çeşitleri anlatılmıştır. Her iki emisyon değerinin düşürülmesi için kullanılacak sistemlerin dizayn edilmesi için hangi kuralların geçerli olduğu belirtilmiştir. Tezin dördüncü bölümünde ise gemilerde kullanılan yakıtlara alternatif yakıt olarak LNG ele alınmış LNG yakıtın faydaları konusunda detaylı bir sekilde anlatılmıştır. LNG ile diğer yakıtlar arasında karşılaştırmalar yapılarak, LNG yakıtın temiz yakıt oldugu ve egzost emisyon değerlerinin diğer yakıtlara göre daha düşük olduğu belirtilmiştir. Beşin bölümde ise LNG yakabilen makinelerden, bu makinelerin çalışma prensiplerinden bahsedilmiştir. Bu bahsedilen makine tiplerinin avantajları, dez avantajları ve egzost emisyon değerlerini sağlayıp sağlayamadığından bahsedilmiştir. Altıncı bölümde ise, dönüşümü yapılacak makinenin üzerinde değişecek parçalar, makine üzerine eklenecek parçalar ve dönüşüm ile birlikte mevcut sistemler üzerindeki değişimler ve mevcut sistemlere ek olarak montajı yapılacak sistemler detaylı bir şekilde ele alınmıstır. Bu dönüşüm sırasında makine üzerindeki ve bağlı olduğu sistemlerdeki değişiklikler ve eklentiler için başvurulacak kurallar da ilgili bölümlerde belirtilmiştir. Dönüşümü yapılacak makine ve sistemler için hazırlanması ve onaylanması gereken dokümanlarda ayrıca belirtilmiştir. Tezin yedinci bölümünde, deniz tipi makinelerde ilk LNG ve MDO yakıt yakan makine dönüşümü detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Dönüşüm sırasında makine üzerindeki değişen parçalar, dönüşüm sırasında makine bünyesine eklenen parçalar, dönüşüm sırasında hangi sistemeler üzerinde değişikliklerin yapıldığı ve hangi sistemlerin montajının yapıldığı detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Bu dönüşümün gerçekleştiği gemi ve bu geminin sahibi olan firma hakkında detaylı bilgiler de paylaşılmıştır. Dönüşümün yapılamasının nedenleri de ayrıca detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Ayrıca 2017 yılı da dahil olmak üzere dönüşümü yapılan makinelere sahip gemiler, bu gemilere sahip olan firmalar ve dönüşümün yapıldığı yıl çizelge şeklinde paylaşılmıştır. Tezin sekizinci bölümünde ise egzost emisyon ölçüm metodlarından bahsedilmiştir. Emisyon ölçüm metodlarının ne olduğu, hangi şartlarda yapıldığı ve egzost emisyonlarını etkileyen parametrelerin neler olduğu konusunda detaylı bilgiler verilmiştir. Bu ölçümlerin hangi metodalara göre ve hangi kurallara bağlı kalınarak yapıldığı detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Bu ölçümler sonrasında nasıl bir belge hazırlandığı ve bu belgede nelerin bulunması gerektiği detaylı bir şekilde belirtilmiştir. Tezin sonuç bolümünde yapılan calışma sonucunda 2020 yılında SECA olacak bölgeler içerisinde Akdenizin, Ege Denizinin ve Marmara Denizinin olmasına rağmen, Karadenizimizin olmaması konusu vurgulanmıştır. İstanbul Boğazındaki ve Çanakkale Boğazındaki gemi trafiğine dikkat çekilmiştir. Boğazlardaki ve Marmara Denizindeki gemi trafiğinden kaynaklanan egzost salınımları insan sağlığına ve ekolojik dengeye olan olumsuz etkilerinden dolayı bu bolgenin ECA bölgesi olması için çalışmaların yapılması yada Maramara Bölgesi için özel düzenlemelerin yapılması gerektiği vurgulanmıştır. Bu düzenlemeler ile birlikte egzost emisyon değerlerinin düşürülmesi için nasıl tedbirler alınacağı ve bu tedbirlerin gemi sahiplerine getireceği ek maliyetler ve maliyetlerin en azından belli bir kısmının karşılanması konusunda nasıl çalışmalar yapılması gerektiği belirtilmiştir.

Özet (Çeviri)

In recent years more and more focus has been placed on the environmental aspects of ships, because of the great attention to exhaust gas emissions from ships including Nitrogen Oxides (NOX), Sulphur Oxides (SOX) and Carbon Dioxide (CO2) due to their negative effect on global warming. Main purpose of this thesis study is to provide necesserary background information on exhaust emission products and their effects on human health, exhaust emission limits, methods to reduce exhaust emission and conversion of diesel engine to dual fuel engine. Furthermore NOX and SOX exhaust emission limitation according to global and local regulations are decribed and methods on how exhaust emission limits can be reached will be presented. Also this thesis is decribed to measurement methods of exhaust emission on test bend and onboard. International Marine Organization (IMO) introduced restrictions on emissions of exhaust gas for NOX and SOX that came into force in 2015 in the Emission Control Areas and 2020 for the rest of the world. In order to be compliant with these restrictions, ship owners have to take the necessary precautions to make a bussiness in related area. In order to ensure the exhaust emission limits specified in the Regulations, after treatment system or Liquefied Natural Gas (LNG ) as alternative marine fuel must be used. To decrease NOX values in exhaust emission, Selective Catalytic Reduction (SCR) or Exhaust Gas Recirculation (EGR) after treatment system are used or LNG is used as an alternative marine fuel oil. Te decrease SOX values in exhaust emission, Sucrubber system is used or fuel oil which has low SOX is used. A key factor for the success of a gas coversion is finding sufficient space for storing gas onboard the vessel. The second step in the prosess is to check whether or not the existing engines onboard can be converted. If the existing engines aren't suitable for conversion, the only option is to replace them with the new ones. Generally speaking, converting an existing engine is recommended and is economically more feasible than installing new ones. When keeping in mine that a conversion basically brings the same benefits as new engines. For example, the same warranty is granted as for a brand new engine. In addition to which there are also saving to be made on maintenance costs since the running hours are reset. In the Second chapter of the thesis, main engine exhaust emissions are introduced and their effects on environment and human health is indicated. Global and different local regulations have been published to minimize the harmful effects of these exhaust emissions. In this section, these regulations are introduced and the values of the exhaust emissions in these regulations are indicated together with the dates of their implementation. Within the third chapter of this thesis, it is specified which equipment should be used to reduce the exhaust emission values of the fuel types burned on the engines, according to the latest exhaust emission limits specified in the local and global work areas. The equipments to be used and the types of these equipments are specified in detail and the rules for designing of these equipments are specified. In the fourth section of the thesis, LNG is considered as an alternative to the fuels used in the vessels and LNG fuel is explained in detail. In the fifth chapter, the conversion of marine diesel oil (MDO) and heavy fuel oil (HFO) engines to Dual Fuel (DF) engines is discussed. The concept of conversion of HFO engines to DF engines has been discussed and explained in detail. With in the sixth chapter, the parts to be changed on the engine, the parts which will be added on the engine, the modification on existing system and the system which will be added because of the LNG are discussed in detail. The rules and regulations which are used for the determin the design of the parts and systems is given in related sections. And also the documents that must be prepared and approved for the engine and systems must be converted are listed. In the seventh chapter of the thesis, the first marine type engine which was converted from HFO to LNG operation is mentioned in detail. Detailed information of the vessel which has this converted engine and owner of this vessel is given. Also the list of the vessels ,whose engines were converted, is given with their name, owners and conversion year of the engines. Within the eighth chapter of the thesis, exhaust emission measurement methods are mentioned. Detailed information is given on which the emission measurement methods are used for the determine the emissions quantity, under which conditions, and which parameters affect the exhaust emissions values. The measurements methods and rules for these methods are mentioned in detail related section. Which documents has to be prepared after measurement of the exhaust emissions and what kind of information must be included in this document are explained in detail. Finally, within the last chapter named“conclusion”, the results achieved within this study will be summarized and recommendation for Karadeniz, Marmara Sea, Istanbul Strait and Canakkale Strait will be put forward in order to achieve ECA Egzost Emission Limits.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    438845

    Hizmetteki bir geminin sıvılaştırılmış doğalgaz (LNG) yakıtlı bir gemi makinesiyle donatılmasının ekonomik analizi

    Economic analysis of a vessel in service equipped with an LNG fueled ship engine

    MURAT BAYRAKTAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Gemi MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Gemi Makineleri İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA NURAN

  2. Tez No

    810673

    İstanbul şehir hatları vapurları ana tahrik sisteminin hidrojen yakıt hücresine dönüşümünün tekno-ekonomik incelenmesi

    Techno-economic investigation of hydrogen fuel cell propulsion system transformation of Istanbul city lines ferry

    MURAT ÖZGÜL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OSMAN AZMİ ÖZSOYSAL

  3. Tez No

    674769

    Gemilerde organik rankine çevrimine dayalı atık ısı geri kazanım sistemlerinin ileri termal analizleri ve termo-ekonomik optimizasyonu

    Advanced thermal analyses and thermo-economic optimization of waste heat recovery systems based on organic rankine cycle onboard ships

    MEHMET AKMAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SELMA ERGİN

  4. Tez No

    397842

    Gemi denetim raporlama programı (SIRE) kapsamında gemilerde tespit edilen eksikliklerin analizi

    The analysis of defects determined at the ships in the context of ship inspection report programme (SIRE)

    İLKAY BERİL AYDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Denizcilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZCAN ARSLAN

  5. Tez No

    142766

    Doğal gaz ve LPG'nin kullanım alanları, dünyadaki ve Türkiye'deki rezerv, üretim ve tüketim miktarı ve taşıtlarda kullanımı

    The uses of natural gas and LPG, amounts of world and Turkey reserves, productions and consuptions and the uses in transportation

    BORA SAKA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Otomotiv Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TURGUT ÖZAKTAŞ

Geri Dön