This paper presents the performance and emissions characteristics of a small spark-ignited 2-stroke gasoline and LPG engine. The engine used in this paper is a single cylinder, two-stroke, air-cooled SI engine for brush cutter. We measured the rpm, torque, fuel consumption and HC, CO, NOx emissions in associated with the dynamometer load at WOT. The results showed that as engine revolution speed decreased, the excess air ratio of gasoline engine kept going about 0.9 and that of LPG engine increased 0.83 to 1.05. Torque and power of gasoline engine was higher than LPG engine. In exhaust emissions, HC emissions of gasoline engine was lower than LPG engine. In low speed area, CO emissions of LPG engine was lower than gasoline engine. Both gasoline engine and LPG engine emitted little NOx emissions.
The marine industry contributes a large proportion of the air pollutant emissions along coastal regions, and this air pollution has been strongly linked to cardiovascular diseases and other illnesses. To alleviate the problem, many ports have installed alternative maritime power (AMP) facilities that enable onboard marine auxiliary engines with generators (gensets) to be shut down while a ship is at berth. This study compared the emissions from conventional gensets with those from AMP facilities, focusing on four emission types: greenhouse gases (GHG), sulphur oxides (SOX), nitrogen oxides (NOX), and particulate matter (PM). Both direct (combustion / operation) and indirect (upstream) emissions were considered together for the emission comparison. The results showed that AMP has lower emissions than conventional onboard gensets, and this benefit is highly dependent on the electricity generation mix onshore. On average, GHG emissions could be reduced by about 18.3 %, while the other emissions (SOX, NOX, and PM) would decrease more dramatically (88.4 %, 90.1 %, and 91.5 %, respectively). Additionally, future benefits of the AMP would increase due to the expansion of renewable energies. Thus, this study supports the potential of AMP as a promising solution for environmental concerns at ports worldwide.
Environmental protection on the ocean has been interested and nowadays the International Maritime Organization(IMO) has advanced on the prevention of air pollution from ships. This study presents the emission characteristics of 4 stroke marine diesel engines in E3 cycle (propulsion application) and D2 cycle (generation application). Also the effects of important operating parameters in terms of intake air pressure and temperature, and maximum combustion pressure on the specific emissions are described. Emissions measurement and calculation are processed according to IMO Technical Code. The results show that NOx emission level in E3 cycle is higher than that in D2 cycle due to lower engine speed at low load and the maximum combustion pressure by fuel injection timing control and intake air temperature has strong influence on NOx emission production. And CO, HC emissions are not affected by maximum combustion pressure and intake air pressure and temperature.
Numerical study is conducted to grasp the flame structure and NO emissions for a wide range of oxy-fuel combustion (covering from air blown combustion to pure oxygen combustion) and for various mole fractions of recirculated $CO_2$ in $CH4-O_2/N_2/CO_2$ counterflow diffusion flames. Special concern is given to the difference of the flame structure and NO emissions between air blown combustion and oxy-fuel combustion w/o recirculated $CO_2$ and is also focused on chemical effects of recirculated $CO_2$. Air blown combustion and oxy-fuel combustion w/o recirculated $CO_2$ are shown to be considerably different in the flame structure and NO emissions. Modified fuel oxidation reaction pathways in oxygen-enriched combustion are provided in detail compared to those in air blown combustion w/o recirculated $CO_2$. The formation and destruction of NO through Fenimore and thermal mechanisms are also compared for air blown combustion and oxyegn-enriched combustion w/o recirculated $CO_2$, and the role of the recirculated $CO_2$ and its chemical effects are discussed. Importantly contributing reaction steps to the formation and destruction of NO are also estimated in oxygen-enriched combustion in comparison to air blown combustion.
Environmental protection on the ocean has been interested and nowadays the International Maritime Organization(IMO) has advanced on the prevention of air pollution from ships. This study presents the emission characteristics of 4 stroke propulsion diesel engine in E2 cycle (constant speed) and E3 cycle (propeller curved speed). Also the effects of important operating parameters in terms of intake air pressure and temperature, and maximum combustion pressure are described on the specific emissions. Emissions measurement and calculation are processed according to IMO Technical Code. The results show that NOx emission level in E3 cycle is higher than E2 cycle due to lower engine speed and lower maximum combustion pressure by retarding fuel injection timing. Intake air temperature has strong influence on NOx emission production. And CO, HC emissions are not affected by maximum combustion pressure and intake air pressure and temperature.
The relationship between urban spatial structures and GHG-AP integrated emissions was investigated by statistically analyzing those from 25 administrative districts of Seoul. Urban spatial structures, of which data were obtained from Seoul statistics yearbook, were classified into five categories of city development, residence, environment, traffic and economy. They were further classified into 10 components of local area, population, number of households, residential area, forest area, park area, registered vehicles, road area, number of businesses and total local taxes. GHG-AP integrated emissions were estimated based on IPCC(intergovernmental panel on climate change) 2006 guidelines, guideline for government greenhouse inventories, EPA AP-42(compilation of air pollutant emission factors) and preliminary studies. The result of statistical analysis indicated that GHG-AP integrated emissions were significantly correlated with urban spatial structures. The correlation analysis results showed that registered vehicles for GHG (r=0.803, p<0.01), forest area for AP (r=0.996, p<0.01), and park area for AP (r=0.889, p<0.01) were highly significant. From the factor analysis, three groups such as city and traffic categories, economy category and environment category were identified to be the governing factors controlling GHG-AP emissions. The multiple regression analysis also represented that the most influencing factors on GHG-AP emissions were categories of traffic and environment. 25 administrative districts of Seoul were clustered into six groups, of which each has similar characteristics of urban spatial structures and GHG-AP integrated emissions.
본 연구에서는 이중원추형 버너가 장착된 고압연소기를 이용하여 입구공기온도, 공기비 그리고 연소실 압력조건에 따른 NOx 배출 특성을 실험적으로 조사하였다. 배기가스 온도와 NOx 배출량은 동일한 연소실 끝단지점에서 측정되었다. NOx 배출량은 공기비가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며, 입구공기 온도와 연소실의 압력이 높아질수록 증가하는 경향을 나타내었다. 특히 입구공기 온도의 증가는 희박 영역에서 가연한계를 증가시켜 높은 단열화염 온도를 가짐에도 불고하고 저감된 NOx 배출 수준을 얻을 수 있었다. 연소실 압력이 증가할수록 Thermal NOx의 영향을 받는 영역에서의 NOx 배출은 큰 폭의 상승을 보였으나, 공기비가 1.8이상인 영역에서는 적은 연료량으로 인하여 적은 상승폭을 나타내었다.
미세먼지 등 대기오염이 일상화되고 국민 건강을 위협하면서 육상뿐만 아니라 해상 선박에서 발생하는 대기오염물질에 대한 관리 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 선박 배출량 현황을 바탕으로 해양경찰 업무 중심의 선박 대기오염물질 점검 실태를 진단하고 배출 저감을 위한 국가 관리 대책을 제안한다. 최근 국립환경과학원(NIER, 2018)에 따르면 선박에서 배출된 총량(CO, NOx, SOx, TSP, PM10, PM2.5, VOCs, NH3, BC)은 국내 전체 발생량의 6.4 %로 나타났고, 이 중 NOx는 13.1 %, SOx는 10.9 %, 미세먼지(PM10/PM2.5)는 9.6 %를 차지하고 있다. 선박 발생량 중에서는 국내외 입출항 화물선이 50.6 %로 가장 많은 배출을 보였고, 어선의 배출 비율도 42.6 %로 적지 않음을 알 수 있었다. 지역적으로 해양경찰 관할 5개 권역을 기준으로는 부산항, 울산항을 포함한 남해권 44.1 %와 광양항, 여수항을 포함한 서해권 24.8 % 순으로 배출이 많았다. 해양경찰은 대기오염물질 관리를 위해 승선 점검을 통한 선박 배출 상황을 관리하고 있지만, 각종 배출 장치의 가동이나 연료유 기준 등의 실측에는 많은 시간과 노력이 필요하고, 또한 선박의 바쁜 운항스케줄에 따른 제약으로 대부분 서류상의 점검으로 진행됨으로써 관리에 한계가 있다. 따라서 선박 대기오염물질 관리를 위해서는 대기오염물질 발생을 실측 점검으로 바꾸도록 규제를 강화하고 해경 함정 등을 활용한 해역별 모니터링 시스템을 구축하여 실질적 현장 데이터에 기초한 관리가 이뤄지도록 하는 한편, 장단기적으로 환경친화적 선박 도입을 위한 기술 개발과 법·제도적 지원이 필요하다.
In order to investigate the reduction of NO emissions, natural gas was fueled for two-stage combustion apparatus. NO and CO emissions were described by five variables: total air ratio, primary air ratio, secondary air injection position, secondary air injection velocity, and swirl ratio. It was mainly observed that, as the primary air ratios of 0 and 0.4 NO emission decreased with increasing the secondary air injection position and secondary air injection velocity. The effect of weak swirl on NO emission was found to be insignificant.
The conventional regenerative system has a high thermal efficiency as well as energy saving using the high preheated combustion air. in spite of these advantages, it can not avoid high nitric oxide emissions. Recently, flameless combustion has received much attention to solve these problems. In this research, numerical analysis is performed for flow-combustion phenomena in the self regenerative burner. In this analysis we used Fluent 6.0 code. the that is developed for commercial use, Methane gas is used as a fuel and two-step reaction model for methane and Zeldovich mechanism for NO generation are used. the velocity of the preheated combustion air is used as a parameter and we analyze the characteristics of flow-field, temperature distributions and NO emissions. Due to the increased recirculation rate, the maximum temperature of flame is significantly increased and NOx emissions is reduced.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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