Applications d'air comprimé dans la navigation
Selective Catalytic Reduction (SCR) dans les navires
Les émissions de NOx (oxydes d'azote) représentent un polluant important des navires qui est généré lors de la combustion à haute température du carburant des moteurs du navire lorsque l'azote de l'air réagit avec l'oxygène. Depuis l'entrée en vigueur de l'annexe III de l'annexe VI de MARPOL, règle 13 de l'OMI, la réduction des NOx dans la navigation est devenue obligatoire pour les chantiers navals qui construisent des navires qui sont ensuite exploités dans les zones de contrôle des émissions (ECA, Emission Control Areas) et pour les exploitants de navires dans les ECA. Ce règlement fixe les limites d'émission de NOx les plus strictes pour les moteurs diesel marins d'une puissance supérieure à 130 kW installés sur les navires. Il s'applique aux navires construits à partir du 1er janvier 2016 et exploités dans des ECA, et nécessite généralement l'utilisation de technologies de réduction des NOx maritimes telles que la Selective Catalytic Reduction (SCR).
La technologie SCR est l'une des méthodes les plus efficaces pour réduire les NOx générés par les moteurs à combustion interne. La plupart des systèmes SCR maritimes dépendent de l'air comprimé pour fonctionner de manière constante et efficace, remplissant ainsi un certain nombre de fonctions importantes :
L'air comprimé est généralement utilisé pour l'injection continue d'un agent réducteur dans le flux du gaz d'échappement chaud. Il permet de pulvériser l'agent réducteur (souvent une solution d'urée) en un brouillard fin. Il en résulte une plus grande surface couverte par les gouttelettes d'urée, favorisant une évaporation rapide de l'eau et sa décomposition ultérieure en ammoniac. Une fois que le flux du gaz d'échappement chaud, qui contient maintenant du NOx et de l'ammoniac, atteint le catalyseur, des réactions de réduction catalytique sélectives se produisent, transformant le NOx en eau inoffensive (H₂O) et en diazote (N²).
Une atomisation optimale de l'agent réducteur injecté favorise un mélange plus efficace et plus uniforme de l'ammoniac avec des NOx dans les gaz d'échappement. Cela améliore l'efficacité de la réduction des NOx au niveau du catalyseur et réduit la formation de dépôts d'urée sur les parois du tuyau d'échappement.
Ce processus nécessite une alimentation continue en petites quantités d'air comprimé de haute qualité à haute pression, car une teneur en humidité trop élevée ou des impuretés dans l'air comprimé peuvent affecter la pulvérisation de l'urée et donc la réactivité.
De nombreux systèmes SCR maritimes disposent d'un système de soufflage de suie pour éliminer les particules accumulées, telles que la suie et les cendres, de la surface du catalyseur. Le soufflage périodique des particules aide les exploitants de navires à se conformer durablement aux exigences en matière d'émissions de NOx, tout en maintenant les performances du catalyseur. De plus, la chute de pression est réduite, ce qui empêche une contre-pression excessive et optimise ainsi la performance du moteur.
L'air comprimé est le fluide habituel pour ce processus. À intervalles réguliers ou en fonction de la surveillance de la pression, de courtes impulsions d'air comprimé à haute pression sont libérées par un réseau de buses positionnées stratégiquement dans le réacteur SCR et dirigées vers les éléments catalytiques. La force de l'air comprimé déloge les dépôts de particules des catalyseurs, qui sont ensuite transportés par le flux des gaz d'échappement.
Les systèmes de soufflage de suie fonctionnent de manière intermittente ; la durée et la fréquence de chaque cycle de soufflage peuvent dépendre de facteurs tels que le type de carburant, la charge du moteur et le degré de pollution. Cela conduit à une fluctuation de la consommation d'air comprimé. C'est pourquoi des compresseurs commandés par fréquence sont souvent utilisés.
Certains composants d'un système SCR maritime dépendant d'entraînements pneumatiques pour fonctionner, tels que des clapets pour réguler le débit des gaz d'échappement, des vannes pour la commande du débit et donc le dosage correct de la solution d'agent réducteur ou des vannes pour contrôler les mécanismes de dérivation des gaz d'échappement.
Une alimentation fiable en air comprimé est essentielle au bon fonctionnement de ces vannes et entraînements, car cela peut affecter l'efficacité de la réduction des NOx et la prévention de la coulée de l'ammoniac, toutes deux essentielles pour la performance globale et la sécurité du système.
Comme les zones de contrôle des émissions (ECA, Emission Control Areas) se développent rapidement dans le monde entier, les valeurs limites de niveau III deviennent de plus en plus la norme. Cela augmente les exigences liées à la mise en œuvre et à l'exploitation des technologies de réduction des NOx, telles que la SCR, pour les nouveaux projets de construction dans les chantiers navals et pour les exploitants de navires. Une alimentation fiable en air comprimé de haute qualité est essentielle pour garantir des performances efficaces et constantes de nombreux systèmes SCR maritimes. Elle contribue à un dosage précis de l'agent réducteur, à un nettoyage efficace du catalyseur et à la commande globale du système ; enfin, elle permet à l'exploitant de se conformer aux normes environnementales de niveau III de l'OMI.
Solutions KAESER pour les systèmes SCR dans la navigation
Les systèmes d'air comprimé de KAESER offrent la solution idéale pour répondre efficacement aux besoins énergétiques élevés en air de qualité et fluctuant des systèmes SCR maritimes. En fournissant plus d'air comprimé et en réduisant la consommation d'énergie, les compresseurs KAESER peuvent aider les navires à réduire leur empreinte carbone globale, ce qui représente un double avantage en matière de réduction des émissions.
Efficacité compacte et performance maximale
De la série compacte SX(T) de compresseurs à vis refroidis à l'air avec sécheur frigorifique intégré aux séries ASK(T) et BSD(T) de compresseurs à vis refroidis à l'eau avec sécheur frigorifique intégré, KAESER propose une large gamme de solutions qui répondent aux besoins en air comprimé de haute qualité des systèmes SCR maritimes de manière fiable et économe en énergie.
Les compresseurs à vis des séries SX à BSD sont conçus pour une efficacité énergétique maximale et permettent d'économiser de l'énergie de différentes manières : Ils sont équipés du PROFIL SIGMA économe en énergie ainsi que d'un moteur IE3 haute efficacité (série SX/ASK) ou d'un moteur IE4 super premium (série ASD/BSD). De plus, la commande interne du compresseur SIGMA CONTROL 2 assure une production et une utilisation coordonnées de l'air comprimé, ce qui garantit une utilisation efficace de l'énergie, même en mode charge partielle.
Idéales pour les systèmes SCR maritimes où l'espace est particulièrement rare, les unités (T) combinent un compresseur à vis d'efficacité supérieure avec un sécheur frigorifique économe en énergie. La conception compacte de cette configuration réduit considérablement l'encombrement et les coûts d'installation.
Les unités (T) fournissent à tout moment de l'air comprimé d'une qualité et d'une sécheresse optimales. Le sécheur frigorifique fonctionne de manière très efficace et est activé uniquement lorsque l'air comprimé doit être effectivement séché. La qualité de l'air comprimé requise est ainsi garantie avec une efficacité énergétique maximale.
Avec un débit volumétrique de 0,26 à 8,16 m³/min (9,2 à 288 cfm) et une pression de service de 5,5 à 15 bars (80 à 217 psi), les séries compactes SX(T) à BSD(T) de KAESER offrent une disponibilité et une efficacité maximales pour des performances optimales. Que ce soit sur les superyachts ou sur les petits bateaux de croisière, les modèles SIGMA FREQUENCY CONTROL (SFC) montrent ici leurs points forts particuliers. Idéales pour accompagner la variation du fonctionnement du moteur pendant la navigation de manière économe en énergie, les séries ASK(T) SFC à BSD(T) SFC disposent d'une technologie d'entraînement à vitesse variable qui adapte précisément les besoins en air comprimé à la consommation réelle. Cela permet d'économiser de l'énergie, de maximiser la durée de vie et d'augmenter la fiabilité.
Chaque compresseur KAESER est reconnu et agréé par toutes les sociétés de classification renommées, notamment Lloyd's Register, CCS, ABS, DNV, Rina, Korean Register, Bureau Veritas et ClassNK.
FAQ
Les compresseurs à vis des séries SX, ASD à BSD sont tous disponibles en option avec un sécheur frigorifique intégré. Ces unités compactes offrent une solution particulièrement peu encombrante, ce qui est idéal lorsque l'espace est limité.
Les sécheurs frigorifiques intégrés de KAESER se caractérisent par une commande économe en énergie très fiable : ils sont ainsi actifs uniquement lorsque l'air comprimé doit être effectivement séché, offrant ainsi des performances très efficaces.
Grâce à un couvercle facile à enlever permettant un excellent accès aux composants, tous les travaux d'entretien peuvent être effectués d'un seul côté de l'unité.
