ekipЭкология и промышленность РоссииEcology and Industry of Russia1816-03952413-6042ООО "Калвис"10.18412/1816-0395-2025-5-4-11ekip-2910Research ArticleИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯENGINEERING SOLUTIONSДенитрификация и декарбонизация отработавших газов дизелей тепловозовDenitrification and Decarbonization of Exhaust Gases of Diesel LocomotiveРосляковА.Д.RoslyakovA.D.

д-р техн-наук, профессор

Dr. Sci. (Eng.), Professor

podpiska@kalvis.ruЛазаревЕ.А.LazarevE.A.

д-р техн-наук, профессор

Dr. Sci. (Eng.), Professor

podpiska@kalvis.ruКурмановаЛ.С.KurmanovaL.S.

канд. техн. наук, доцент

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor

podpiska@kalvis.ruПетуховС.А.PetuhovS.A.

ст. науч. сотрудник

Senior Research Fellow

podpiska@kalvis.ruВолчекТ.В.VolchekT.V.

канд. техн. наук, доцент

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor

podpiska@kalvis.ruТомиловВ.С.TomilovV.S.

канд. техн. наук, доцент

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor

podpiska@kalvis.ruПриволжский государственный университет путей сообщенияРоссияSamara State Transport UniversityRussian FederationЮжно-Уральский государственный университетРоссияSouth Ural State UniversityRussian FederationКрасноярский институт железнодорожного транспорта – филиал Иркутского государственного университета путей сообщенияРоссияKrasnoyarsk Institute of Railway Transport – branch of Irkutsk State University of Railway TransportRussian FederationКрасноярский институт железнодорожного транспорта – филиал Иркутского государственного университета путей сообщенияРоссияKrasnoyarsk Institute of Railway Transport – branch of Irkutsk State University of Railway TransportRussian Federation202514052025295411Copyright © ООО "Калвис", 20252025ООО "Калвис"ООО "Калвис"https://www.ecology-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.ecology-kalvis.ru/jour/article/view/2910

Рассмотрена перспективность использования безуглеродного топлива – аммиака – с целью снижения выбросов в атмосферу парниковых газов. Проанализированы возможные варианты схем подачи аммиака, их преимущества и недостатки. Разработана система подачи аммиака в цилиндры двигателя тепловоза через входной воздушный коллектор. Выполнен расчет концентрации аммиака в смеси в квазистатическом варианте с помощью комплекса вычислительной газодинамики. Проведены отладочные испытания системы подачи аммиака во впускной коллектор дизеля маневрового тепловоза в условиях станции реостатных испытаний и пункта экологического контроля.

The prospects of using carbon-free fuel – ammonia in order to reduce emissions of greenhouse gases into the atmosphere are considered. Possible variants of ammonia supply schemes, their advantages and disadvantages are analyzed. The system of ammonia supply to the diesel locomotive engine cylinders through the inlet air manifold is developed. The calculation of ammonia concentration in the mixture in quasi-static variant with the help of computational gas dynamics complex is carried out. Debugging tests of the system of ammonia supply into the inlet manifold of diesel engine of shunting diesel locomotive in conditions of rheostatic test station and environmental control point are carried out.

аммиаквредные выбросыотработавшие газытепловозный дизельтепловозammoniaharmful emissionsexhaust gasesdiesel locomotive enginediesel locomotiveReferencesCheng Q., Ojanen K., Diao Y., Kaario O., Larmi M. Dynamics of the ammonia spray using high-speed Schlieren imaging. SAE International Journal of Advances and Current Practices in Mobility. 2022. Vol. 4 (4). P. 1138—1153. https://doi.org/10.4271/2022-01-0053.Cheng Q., Ojanen K., Diao Y., Kaario O., Larmi M. Dynamics of the ammonia spray using high-speed Schlieren imaging. SAE International Journal of Advances and Current Practices in Mobility. 2022. Vol. 4 (4). P. 1138—1153. https://doi.org/10.4271/2022-01-0053.Sahin Z., Akcanca I.Z., Durgun O. Experimental investigation of the effects of ammonia solution (NH3OH) on engine performance and exhaust emissions of a small diesel engine. Fuel. 2018. Vol. 214. P. 330—341. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.10.034.Sahin Z., Akcanca I.Z., Durgun O. Experimental investigation of the effects of ammonia solution (NH3OH) on engine performance and exhaust emissions of a small diesel engine. Fuel. 2018. Vol. 214. P. 330—341. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.10.034.Wang Y., Znou X., Liu L. Theoretical investigation of the combustion performance of ammonia/hydrogen mixtures on a marine diesel engine. International Journal of Hydrogen Energy. 2021. Vol. 46. P. 14805—14812. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.01.233.Wang Y., Znou X., Liu L. Theoretical investigation of the combustion performance of ammonia/hydrogen mixtures on a marine diesel engine. International Journal of Hydrogen Energy. 2021. Vol. 46. P. 14805—14812. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.01.233.Mounaim-Rousselle C., Mercier A, Brequigny P., Dumand C., Bouriot J., Houillé S. Performance of ammonia fuel in a spark assisted compression ignition engine. International Journal of Engine Research. 2021. P. 1—12. https://doi.org/10.1177/14680874211038726.Mounaim-Rousselle C., Mercier A, Brequigny P., Dumand C., Bouriot J., Houillé S. Performance of ammonia fuel in a spark assisted compression ignition engine. International Journal of Engine Research. 2021. P. 1—12. https://doi.org/10.1177/14680874211038726.Yousefi A., Guo H., Dev S., Liko B., Lafrance S. Effects of ammonia energy fraction and diesel injection timing on combustion and emissions of an ammonia/diesel dual-fuel engine. Fuel. 2022. Vol. 314. Art. 122723. P. 1—17. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122723.Yousefi A., Guo H., Dev S., Liko B., Lafrance S. Effects of ammonia energy fraction and diesel injection timing on combustion and emissions of an ammonia/diesel dual-fuel engine. Fuel. 2022. Vol. 314. Art. 122723. P. 1—17. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122723.Boretti A. Novel dual fuel diesel-ammonia combustion system in advanced TDI engines. International Journal of Hydrogen Energy. 2017. Vol. 42. P. 7071—7076. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.11.208.Boretti A. Novel dual fuel diesel-ammonia combustion system in advanced TDI engines. International Journal of Hydrogen Energy. 2017. Vol. 42. P. 7071—7076. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.11.208.Li T., Zhou X., Wang N., Wang X., Chen R., Li S., Yi P. A comparison between low- and high-pressure injection dual-fuel modes of diesel-pilot-ignition ammonia combustion engines. Journal of the Energy Institute. 2022. Vol. 102. P. 362—373. https://doi.org/10.1016/j.joei.2022.04.009.Li T., Zhou X., Wang N., Wang X., Chen R., Li S., Yi P. A comparison between low- and high-pressure injection dual-fuel modes of diesel-pilot-ignition ammonia combustion engines. Journal of the Energy Institute. 2022. Vol. 102. P. 362—373. https://doi.org/10.1016/j.joei.2022.04.009.Росляков А.Д., Фролов С.Г. Уменьшение вредных выбросов транспортных дизелей путем нейтрализации оксидов азота. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королёва № 3 (19). Ч. 2. Самара, СГАУ, 2009. С. 138—142.Росляков А.Д., Фролов С.Г. Уменьшение вредных выбросов транспортных дизелей путем нейтрализации оксидов азота. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королёва № 3 (19). Ч. 2. Самара, СГАУ, 2009. С. 138—142.Нейжмак М.Р., Епихин А.И., Модина М.А. Использование аммиака в качестве топлива для судов с целью снижения выбросов диоксида углерода в атмосферу. Эксплуатация морского транспорта. 2021. № 4(101). С. 131—137. DOI 10.34046/aumsuomtl01/19.Нейжмак М.Р., Епихин А.И., Модина М.А. Использование аммиака в качестве топлива для судов с целью снижения выбросов диоксида углерода в атмосферу. Эксплуатация морского транспорта. 2021. № 4(101). С. 131—137. DOI 10.34046/aumsuomtl01/19.Росляков А.Д., Курманова Л.С., Иванов В.А. и др. К вопросу использования безуглеродного топлива для повышения экологической безопасности дизелей тепловозов. Проблемы безопасности на транспорте. Матер. XII Междунар. науч.-практ. конференции, посвященной 160-летию Белорусской железной дороги. Гомель, 2022. С. 288—290.Росляков А.Д., Курманова Л.С., Иванов В.А. и др. К вопросу использования безуглеродного топлива для повышения экологической безопасности дизелей тепловозов. Проблемы безопасности на транспорте. Матер. XII Междунар. науч.-практ. конференции, посвященной 160-летию Белорусской железной дороги. Гомель, 2022. С. 288—290.Климентьев А.Ю., Климентьева А.А. Аммиак – перспективное моторное топливо для безуглеродной экономики. Транспорт на альтернативном топливе. № 4 (58). 2017. С. 17—27.Климентьев А.Ю., Климентьева А.А. Аммиак – перспективное моторное топливо для безуглеродной экономики. Транспорт на альтернативном топливе. № 4 (58). 2017. С. 17—27.Кулешов А.С., Кулешов А.А., Марков В.А., Фурман В.В., Плахов С.В. Расчетные исследования параметров рабочего процесса дизельного двигателя с добавками аммиака во впускную систему. Двигателестроение. 2023. № 3 (293). С. 71—93.Кулешов А.С., Кулешов А.А., Марков В.А., Фурман В.В., Плахов С.В. Расчетные исследования параметров рабочего процесса дизельного двигателя с добавками аммиака во впускную систему. Двигателестроение. 2023. № 3 (293). С. 71—93.ГОСТ 6221-90. Аммиак, сжиженный безводный. Технические требования. Введ. 1991.01.01. М., Изд-во стандартов, 2011. 27 с.ГОСТ 6221-90. Аммиак, сжиженный безводный. Технические требования. Введ. 1991.01.01. М., Изд-во стандартов, 2011. 27 с.Голубев И.Ф. и др. Теплофизические свойства аммиака. М., Изд-во стандартов, 1978. 264 с.Голубев И.Ф. и др. Теплофизические свойства аммиака. М., Изд-во стандартов, 1978. 264 с.Носырев Д.Я., Балакин А.Ю., Петухов С.А., Курманова Л.С. Оценка влияния соотношения углерода к водороду на теплофизические свойства композитных топлив для работы тепловозных дизелей. Вестник транспорта Поволжья. 2016. № 2(56). С. 33—38.Носырев Д.Я., Балакин А.Ю., Петухов С.А., Курманова Л.С. Оценка влияния соотношения углерода к водороду на теплофизические свойства композитных топлив для работы тепловозных дизелей. Вестник транспорта Поволжья. 2016. № 2(56). С. 33—38.Патент на изобретение № 2811851 U1 Российская Федерация, F02M 21/02, F02B 29/04, F02D 19/08, B61C 5/00. Способ подачи и смешения аммиака с воздухом перед подачей в цилиндры дизельного двигателя и устройство для его осуществления: № 2023108216; заявл. 03.04.2023; опубл. 18.01.2024. А.Д. Росляков, Ю.С. Клочков, Л.С. Курманова, С.А. Петухов, М.Ю. Карпенко, Е.С. Миронов. Заявитель ФГБОУ ВО "СамГУПС".Патент на изобретение № 2811851 U1 Российская Федерация, F02M 21/02, F02B 29/04, F02D 19/08, B61C 5/00. Способ подачи и смешения аммиака с воздухом перед подачей в цилиндры дизельного двигателя и устройство для его осуществления: № 2023108216; заявл. 03.04.2023; опубл. 18.01.2024. А.Д. Росляков, Ю.С. Клочков, Л.С. Курманова, С.А. Петухов, М.Ю. Карпенко, Е.С. Миронов. Заявитель ФГБОУ ВО "СамГУПС".Петухов С.А., Курманова Л.С., Мазанов А.С. Перспективность применения аккумуляторной системы топливоподачи для дизелей тепловозов. Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава. Матер. V Всеросс. науч.-техн. конф. с международным участием, Омск, 14 ноября 2019 года. Омск, Омский государственный университет путей сообщения, 2019. С. 338—345.Петухов С.А., Курманова Л.С., Мазанов А.С. Перспективность применения аккумуляторной системы топливоподачи для дизелей тепловозов. Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава. Матер. V Всеросс. науч.-техн. конф. с международным участием, Омск, 14 ноября 2019 года. Омск, Омский государственный университет путей сообщения, 2019. С. 338—345.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.