Emission Reduction Control System (ERCS)

             ERCS က January 2016  နောက်ပိုင်း အသက်ဝင်လာတဲ့ IMO TIER III requirement  အရ Exhaust gas တွေမှာ ပါဝင်တဲ့ NOx ကို လျော့ချဖို့ အတွက် ဖြစ်ပါတယ်။ NOx ကို‌ လျော့ချဖို့ EGR ( Exhaust Gas Recirculation)၊ Selective Catalytic Reduction (SCR)၊ Water in methanol (LGIM-W)၊ Lowe pressure gas engine (ME-GA) စတဲ့ နည်းပညာ အမျိုး မျိုးရှိတဲ့အထဲ ကျွန်တော့်အနေနဲ့  Selective Catalytic Reduction (SCR)  တမျိုးကိုပဲ ကြုံဖူးပါတယ်။

            အဲဒီလို SCR တမျိုးတည်း ကြုံဖူးတာတောင် သင်္ဘောစီးခဲ့တဲ့ ခြောက်လာတာအတွင်း တကယ် Operation လုပ်ခဲ့ရတဲ့အချိန်က  နှစ်ပတ်လောက်သာ ရှိတာရယ်၊ ကြုံဖူးတဲ့ တမျိုးကိုပဲ လေ့လာပြီး  မူတည် ရေးထားတာ ရယ်ကြောင့် လိုအပ်ချက်တွေ ရှိနိုင်တာ သတိပြုစေလိုပါတယ်။

Selective Catalyst Reduction

SCR ကို စ ကြားတော့ အရင်ဆုံး တွေးမိတာက Silicon controlled rectifier ပါ။  SCR တပ်ဆင်ထားတဲ့ထား သင်္ဘောကို သွားရခါနီးမှ ဒီအကြောင်းကို စလေ့လာဖြစ်ပါတယ်။ SCR ရဲ့ Operation ကို ME Engine Control System ကပဲ သက်ဆိုင်ရာ MPC  တွေနဲ့ တွဲဖက် လုပ်ဆောင် တာမို့ ME Engine Control System Overview ထဲ ထည့်ရေးလိုက်ပါတယ်။ Regulation တွေ ထက် ETO တစ်ယောက်အနေနဲ့ SCR system ကို ရင်းနှီးအောင် မိတ်ဆက်သဘောမို့ system operation ဖက်ကိုပဲ အဓိက ထားသွားပါ့မယ်။

SCR (Selective Catalyst Reduction) ဆိုတာက Engine Exhaust gas မှာ ပါရှိတဲ့ Nitrogen oxides (NOx) တွေကို လျော့ချဖို့သုံးတဲ့ နည်းပညာ တစ်ခု ဖြစ်ပါတယ်။ NOx (nitrogen oxides) မှာ ပါဝင်တဲ့ Nitrogen dixoxide (NO2) နဲ့ Nitrogen oxide (NO)  တို့က ကမ္ဘာ့လေထုရဲ့ အနိမ့်ပိုင်းမှာ Ground level ozone ဖြစ်စေတာ၊ အက်ဆစ် မိုးတွေ ရွာစေတာ စတဲ့ ဆိုးကျိုးသက်ရောက်မှုတွေ ရှိပါတယ်။

SCR က ဓာတ်ကူပစ္စည်း (Catalyst) အကူအညီနဲ့ ဓာတ်လျော့ပစ္စည်း (Reducing agent) က Exhaust gas က NOx တွေကို Nitrogen နဲ့ ရေ အဖြစ် ပြိုကွဲ စေတာ ဖြစ်ပါတယ်။  Reducing agent အနေနဲ့  Anhydrous ammonia (NH₃), Aqueous ammonia (NH₄OH)  နဲ့  Urea (CO(NH₂)₂) တို့ကို အသုံးပြုကြပါတယ်။

တကယ်တော့ SCR က အသစ်အဆန်းတော့ မဟုတ်ပါဘူး။ 1957 လောက်ကတည်းက US နဲ့  Japan  မှာ Power plants တွေ၊ Boilers တွေ၊ စက်ရုံတွေမှာ အသုံးပြုဖို့ စတင်ခဲ့တာ ဖြစ်ပါတယ်။ သင်္ဘောတွေမှာ စသုံးတာကတော့ 1980 လောက်ကတည်းက လို့ သိရပါတယ်။

2016 မှာ IMO TIER III NOx Reduction အသက်ဝင်ပြီးနောက်မှာတော့ သင်္ဘောတွေမှာ SCR အသုံးပြုမှု တွင်ကျယ်လာပါတယ်။ SCR က Exhaust gas က NOX ကို 90% ကျော်အထိ လျော့ချပေးနိုင်ပါတယ်။

SCR   ဘယ်လို အလုပ် လုပ်သလဲ

ကျွန်တော်ခုပြောမယ့်  SCR က Urea ကို reduction agent အနေနဲ့သုံးတာ ဖြစ်ပါတယ်။ SCR အမျိုးအစားကတော့  Hyundai ရဲ့ NO NOx ဖြစ်ပါတယ်။ Catalyst အနေနဲ့ Pillared Inter-Layered Clay (PILC) ကို အသုံးပြုထားပါတယ်။ ဒီ Catalyst က Reactor Chamber ထဲမှာ ရှိတာ ဖြစ်ပါတယ်။

Main Engine ရဲ့  SCR က High pressure အမျိုးအစား (HP-SCR) ဖြစ်ပြီး Generator engine အတွက်က Low pressure (LP-SCR) အမျိုးအစား ဖြစ်ပါတယ်။ ကွာသွားတာက HP- SCR က Turbo Charger မတိုင်ခင်မှာ ရှိပြီးတော့ LP-SCR က Turbo Charger အထွက်မှာ ရှိတာ ဖြစ်ပါတယ်။ NOx reduction principle  ကတော့ အတူတူ ပဲ ဖြစ်ပါတယ်။

HP-SCR

Main Engine ကို TIER III mode နဲ့ မောင်းတဲ့အခါ Exhaust gas တွေက Turbo charger  ထဲ မဝင်ဘဲ  Exhaust manifold ကနေ SCR reactor chamber ထဲ ကို ဝင်ပါတယ်။ Reactor chamber ထဲ မရောက်ခင်မှာ Vaporiser /mixer ကနေ Urea အရည်ကို exhaust gas လိုင်းထဲ nozzle နဲ့ ဖြန်း ပါတယ်။ Urea က exhaust gas temperature ကြောင့် အမိုးနီယား အဖြစ် ပြောင်းလဲ သွားပါတယ်။

အဲဒီကနေတဆင့်  Reactor chamber ထဲရောက်တဲ့အခါမှာ  catalyst အကူအညီနဲ့ အမိုးနီယားက NOx  နဲ့ ဓာတ်ပြု ပြီးတော့ NOx ကို nitrogen နဲ့ ရေ အဖြစ် ပြောင်းလဲ လိုက်ပါတယ်။ ဒီလိုနည်းနဲ့ Reactor chamber က ထွက်လာတဲ့ Exhaust မှာ NOx တွေ နည်းပါးသွားပြီး Turbo charger ထဲ ဝင်ပြီးတော့ outer atmosphere ကို ရောက်ရှိ သွားပါတယ်။

ဒီလို SCR process မှာ အရေးကြီးဆုံးက Exhaust gas temperature ပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ Exhaust gas temperature လုံလောက်မှု မရှိရင် SCR reactor မှာ Ammonium BiSulfate (ABS) တွေ ဖြစ်စေပြီး 200 ˙C  အောက်ဆိုရင်  sulfuric acid တွေ condensate ဖြစ်စေမှာပါ။ Exhaust temperature အရမ်းများသွားရင်လည်း reactor ထဲမှာ SO₃  Formation တွေများလာမှာ ဖြစ်ပါတယ်။

SCR Control System

SCR Control System ကို

1. ERCS (Emission Reduction Control System) နဲ့
2. SCR Control Station ဆိုပြီး နှစ်ပိုင်းခွဲ လို့ရပါတယ်။

ERCS က MAN B&W က ဖြစ်ပြီး သူက Engine Control System (ECS) နဲ့တွဲဖက် လုပ်ဆောင်ပါတယ်။ SCR control system က  ခု ပြောနေတဲ့ Hyundai ရဲ့ NO NOx ဖြစ်ပါတယ်။ သူ က Main Engine ရဲ့ HP-SCR ရော Auxiliary Engine တွေရဲ့ LP-SCR ပါ control လုပ်ပါတယ်။ LP SCR မှာတော့ သူ က  သီးသန့် လုပ်ဆောင်တဲ့ သဘော တွေ့ရပြီး HP SCR မှာတော့  ERCS နဲ့ တွဲဖက်ပြီး  လုပ်ဆောင်ပါတယ်။

ERCS မှာ SCR I1 နဲ့ SCR CU ဆိုပြီး MPC (multipurpose controller) နှစ်ခု ရှိပါတယ်။ SCRI1 က User Interface ဖြစ်တဲ့ ERCS MOP (Main Operating Panel) နဲ့ (ECS) Engine Control System ကို ချိတ်ပြီး လုပ်ဆောင်ရတာကို တာဝန်ယူတာပါ။ ECS က ရရှိတဲ့ engine load, fuel data တွေကို ရယူပြီး  SCR စနစ်အတွင်း ရှိရမယ့် အပူချိန် တန်ဖိုးတွေ၊ အနည်းဆုံးရှိရမယ့် အပူချိန် ကွာခြားချက်တွေကို SCR I1 က တွက်ချက် သတ်မှတ်ပါတယ်။ ပြီးတော့ လိုအပ်တဲ့  အပူချိန်ကွာခြားချက် သတ်မှတ်ဘောင်အတွင်းမှာ ရှိဖို့ valve တွေ အဖွင့်အပိတ် လိုသလို လုပ်ဖို့ SCR I1 က set point သတ်မှတ်ပါတယ်။ Urea dosing rate ကို လည်း သတ်မှတ်ပေးပါတယ်။

SCR I1 က သတ်မှတ်တဲ့ set point တွေ အတိုင်း Valve တွေ operate လုပ်ဖို့ SCR CU က တာဝန်ယူပါတယ်။ SCR I1 က ရတဲ့ set point data တွေရယ်၊ system အတွင်းက pressure and temperature sensor တွေက ရတဲ့ Data တွေကို SCR CU က လက်ခံရယူပါတယ်။  ပြီးတော့ SCR process အတွက် command အဆင့်အဆင့် ကို SCR control station ကို ပေးပို့ပါတယ်။

SCR Operation

SCR ကို operate လုပ်ဖို့ Valve တွေကအောက်ပါအတိုင်းရှိပါတယ်။

1. Reactor Bypass valve
2. Reactor Throttle valve
3. Reactor Sealing vale
4. Cylinder Bypass valve
5. Exhaust Bypass valve

 သင်္ဘောက ECA (Emission Controlled Area)  ECA အပြင်ဖက် ကို ရောက်နေလို့ Main engine ကို TIER II  mode နဲ့ မောင်းထားတယ်ဆိုရင် Exhaust gas တွေက SCR reactor ကို bypass လုပ်ထားပြီး Turbocharger ထဲ ကို တန်း ဝင်မှာ ဖြစ်ပါတယ်။ အဲ ဒီအချိန်မှာ Reactor bypass valve (RBV) က 100 %    ပွင့်နေမှာ ဖြစ်ပြီး Reactor Sealing Valve  နဲ့ Reactor Throttle valve က ပိတ်နေမှာ ဖြစ်ပါတယ်။

ECA ထဲ သွားဖို့ TIER III ပြောင်းမောင်းတဲ့အခါ ECA မရောက်ခင် SCR ကို ကြိုတင် ပြင်ဆင်ရပါမယ်။ TIER II ကနေ TIER III ပြောင်းဖို့အတွက် Engine Control က ECR မှာ ရှိနေရပါမယ်။ Telegraph ကို Bridge နဲ့ တူအောင် လုပ် ၊ command ပြောင်းယူပြီးတော့ Engine Control System MOP ပေါ်ကနေ TIER III ကို ပြောင်းယူရပါမယ်။

အပေါ် မှာ ဆိုခဲ့သလို SCR reactor chamber ထဲ မှာ ဓာတ်ပြုမှု ကောင်းဖို့အတွက် အပူချိန် က အရေးကြီးပါတယ်။ TIER III စပြောင်းတဲ့အခါ SCR က Urea ကို စ မကျွေးခင်မှာ Reactor chamber ကို Exhaust gas အချို့ ဖြတ်သန်းစေပြီး အပူ ပေးပါတယ်။ Reactor chamber မှာ Electric heater လဲ ပါရှိပြီး Reactor chamber ကို 200˙C အထက်ရောက်အောင်  အပူပေးတာပါ။

ဒီလိုမျိုး လိုအပ်တဲ့ အပူချိန် ရောက်ဖို့က အချိန် အတော်ကြာတာမို့ ကျွန်တော် သင်္ဘောမှာ ECA မရောက်ခင် သုံးရက် လောက်ကတည်းက Reactor chamber ရဲ့ Electric heater ကို Manul ON ထား ပါတယ်။ အဲဒီတော့ ECA ထဲ သွားဖို့ SCR ကို စ သုံးရတဲ့အခါ SCR preparation time က နည်းသွားပါတယ်။

TIER III ပြောင်းတဲ့အခါ Reactor sealing valve (RSV) နဲ့ Reactor Throttle Valve  (RTV) တို့က စ ပွင့်ပါတယ်။ RSV က  fully open/close အမျိုးအစားဖြစ်ပြီးတော့ RTV က လိုအပ်သလို အဖွင့်အပိတ် လုပ်ပါတယ်။  SCR reactor chamber ထဲ အပူချိန် လုံလုံလောက်လောက် ရှိနေဖို့ လိုသလို  exhaust manifold ကနေ Reactor Chamber ထိ အပူချိန်တွေကလည်း ERCS က သတ်မှတ်တဲ့ အပူချိန် ကွာခြားချက် ဘောင် အတွင်း ရှိနေဖို့ လိုပါတယ်။ ဒါကြောင့် Reactor Throttle valve (RTV)က  SCR chamber inlet temperature နဲ့  Turbo Charger inlet temperature ကွာခြားချက်ကို ကြည့်ပြီး လိုတိုးပိုလျော့ ဖွင့်လိုက် ပိတ် လိုက် လုပ်တာပါ။ 

Fig 98 က တော့ SCR MOP ပါ။ ဒီပုံကို ကြည့်ရင် SCR ကို TIER III Auto ထားတာ တွေ့ရပါမယ်။ SCR state က Heating ကို ရောက်နေပါတယ်။ RTV က 36 % ပွင့်နေပြီးတော့ RBV က  100%  Fully open ဖြစ် နေပါတယ်။ Temperature Tubrine Inlet က 378 degree ရှိပြီး Temperature SCR out က 139 ရှိပါတယ်။   SCR inlet နဲ့ TC inlet temp  ကွာခြားချက်က 60 အောက် ရှိဖို့ System က သတ်မှတ်ထားပါတယ်။ အဲ ဒီ အောက် ရှိနေဖို့ RTV ကို ထိန်းညှိပြီး SCR outlet temp ကို မြှင့်ယူပါတယ်။

  SCR Out temp မြှင့်တက်လာတဲ့အခါ System က RTV ကို 100% open ထားလိုက်ပါတယ်။ အဲဒီအချိန်မှာပဲ RBV က စ ပိတ်ပါတယ်။

Engine က Low load မှာ ပဲ ရှိနေတယ်၊ Exhaust gas temperature တွေက နည်းနေတယ်ဆိုရင်  Reactor chamber ကို အပူပေးဖို့ မလုံမလောက် ဖြစ်မှာပါ။ အဲဒီအတွက် Cylinder Bypass Valve (CBV) ကို တပ်ဆင်ထားပါတယ်။ သူက Scavenge air ကို Cylinder unit တွေဆီ မသွားစေဘဲ Turbo Charger Inlet ထဲ ပြန်ထည့်တာ ဖြစ်ပါတယ်။ Exhaust temp နည်းနေချိန် CBV က လိုသလောက် ပွင့်ပေးပြီး combustion ဖြစ်စေမယ့် Scavenge air ကို လျော့ချပေးတဲ့အတွက် Exhaust Gas temperature တွေ တက်လာမှာ ဖြစ်ပါတယ်။ SCR operation လုပ်နေစဥ်အတွင်း  Engine load  အပြောင်းအလဲကြောင့် temperature တွေ အတက်အကျ မတည်မငြိမ် မဖြစ်အောင် CBV က လိုအပ်သလို အဖွင့်အပိတ် လုပ်ပြီး ထိန်းညှိပေးပါတယ်။

အပေါ်မှာဆိုခဲ့သလို Reactor Throttle Valve က SCR inlet temperature နဲ့  TC inlet temperature ကွာခြားချက်ကို ကြည့်ပြီး လိုတိုးပိုလျော့ ဖွင့်ပိတ် လုပ်ပေးနေတာပါ။ CBV စပွင့်တဲ့အခါ Scavenge air တွေက TC inlet ကို ရောက်လာတဲ့အတွက် TC inlet temperature အမှန်ကို မရနိုင်တာ ဖြစ်လာပါတယ်။ အဲဒါကြောင့် အဲဒီအချိန်မှာ RTV က  TC inlet temp အစား SCR outlet temp ကို SCR inlet temp နဲ့  နှိုင်းယှဥ်ပြီး အဖွင့်အပိတ် လုပ်ပါတယ်။ SCR MOP panel  မှာလည်း Toggle switch display ပြောင်းသွားတာ မြင်တွေ့နိုင်ပါတယ်။

Reactor Sealing Valve, Reactor Throttle valve, Reactor by pass valve, Cylinder bypass valve အကုန်လုံးကို SCR -CU MPC က ထိန်းချုပ်တာ ဖြစ်ပါတယ်။   SCR process  တလျှောက် ရှိရမယ့် Temperature setpoint တွေကိုလည်း SCR က တာဝန်ယူ တာ ဖြစ်ပါတယ်။ set point  တွေက ပုံသေမရှိဘဲ Engine running condition ပေါ်မူတည်လို့ ပြောင်းလဲမှု ရှိပါတယ်။ အပေါ်က Valve တွေအပြင် နောက်ထပ် အရေးပါတဲ့ Valve က EGB (Exhaust bypass valve) ဖြစ်ပါတယ်။ သူကိုတော့ SCR က တာဝန်ယူတာမဟုတ်ဘဲ Engine Control System ရဲ့ SCU – Scavenge Control Unit  က တာဝန်ယူတာ ဖြစ်ပါတယ်။ Engine Low Load မှာ EGB valve က ပိတ်နေပြီး  Engine high load ဖြစ်လာတဲ့အခါ Exhaust gas ကို Turbo charger ထဲ မသွားစေဘဲ Turbo charger out let ဆီ တန်းသွား စေတာ ဖြစ်ပါတယ်။ သူက Turbo pressure ကို over pressure မဖြစ်စေဖို့ ကာကွယ်သလို SCR ဆီသွားမယ့် Exhaust gas flow နဲ့ temperature ကို ထိန်းညှိရာမှာလည်း အထောက်အကူ ဖြစ်စေပါတယ်။

RTV က 100% open ဖြစ်သွားတာနဲ့ Reactor bypass Valve ကလည်း တဖြည်းဖြည်းနဲ့   fully close ဖြစ်တဲ့အထိ စပိတ်ပါတယ်။ အဲဒီအချိန် Reactor ဆီသွားတဲ့ဖက်က အပူချိန် အရမ်းများလာရင် Reactor bypass valve က ပြန်ပွင့်ပြီး Reactor throttle valve က ပြန် ပိတ် သွားတာ ဖြစ်တတ်ပါတယ်။ နောက်ဆုံး အပူချိန် တွေ လုံလောက် ပြီ၊ တည်ငြိမ်လာပြီဆိုရင်တော့ Reactor bypass က အပြည့်အဝ ပိတ်၊ Exhaust gas က  Reactor chamber ဖက်ကနေ အပြည့်အဝ ဖြတ် သွားပြီးတော့ Urea Dosing စဖို့ စတင် ပါတယ်။

Reactor chamber မှာ exhaust gas တွေကြောင့် soot တွေ မဖြစ်ရအောင် Soot blower unit တွေ  ပါ ပါတယ်။ RSV, RTV, RBV, CBV တွေကို MAN B&W ERCS  ရဲ့ MPC က တာဝန်ယူပေမယ့် ဒီ  soot blower ပိုင်း ကတော့ Hyundai ရဲ့ No NOx SCR control system က တာဝန်ယူပါတယ်။ Urea dosing မစခင်မှာ Soot blow process က အရင်စပါတယ်။ Soot blower က ယူနစ် ၂၄ လောက်ခု ရှိပြီး Air consumption အရမ်းများပါတယ်။ အဲဒီအတွက် SCR compressor နှစ်လုံးပါရှိပါတယ်။ တကယ်လို့ SCR compressor တွေ အဆင်မပြေခဲ့ရင်  Main air bottle ကနေ ယူသုံးလို့ရတဲ့ လိုင်း ပါရှိပါတယ်။  ဒီ soot blower တွေရဲ့ Solenoid valve တွေကို တလှည့်စီ ဖွင့်ပြီး soot blowing လုပ်တာပါ။ တခါတရံ valve တွေ မလုံတဲ့အခါ လေယိုစိမ့်မှု များပြီး air bottle pressure တွေ အမြဲ ကျ‌ နေတတ်ပါတယ်။ အဲလို ဖြစ်တဲ့အခါ dosing ပေးမယ့် လေ လုံလောက်မှု မရှိတာ ၊ soot blow air pressure တွေ ကျ တာ ဖြစ်ပြီး system trip ဖြစ်တတ်ပါတယ်။

SCR chamber အတွင်း temperature တွေ တည်ငြိမ် ပြီ၊ လုံလောက်တဲ့ အပူချိန်လည်း ရပြီ၊ SCR system တလျှောက် အပူချိန် ကွာခြားချက်လည်း နည်းပြီ၊ Soot blow လည်း ပြီးပြီးဆိုရင် Urea dosing စ တင်ပါတယ်။ မစခင်မှာ dosing line  ကို air pressure နဲ့ cleaning လုပ်ပါတယ်။ ပြီးနောက်မှာတော့ ERCS က သတ်မှတ်ပေးတဲ့ Dosing rate အတိုင်း  Urea Dosing Unit က Urea ကို Nozzle ကတဆင့် စကျွေးပါတယ်။

Urea Storage tank ကနေ pump နဲ့ urea ကို  ပေးပို့ပါတယ်။ Dosing station ရောက်တဲ့အခါ ERCS က သတ်မှတ်တဲ့ Urea dosing rate အတိုင်း Urea flow controller က Urea ကို Exhaust gas ထဲ လေ နဲ့ ရော ပြီး ဖြန်းပေး တာပါ။

ခုအပိုင်း အစ က ဆိုခဲ့သလို Urea က Exhaust gas နဲ့ စထိတွေ့တဲ့အခါ အမိုးနီးယား အဖြစ် ပြောင်းလဲသွားပါတယ်။ ပြီးနောက်မှာ Reactor chamber ထဲ ရောက်ရှိပြီး Catalyst အကူအညီနဲ့ Exhaust gas က NOx တွေကို Nitrogen နဲ့ ရေအဖြစ် ပြောင်းလဲ လိုက်ပါတယ်။ ဒီလိုနဲ့ NOx နည်းပါသွားတဲ့  Exhaust gas ဟာ Reactor chamber ကနေ ထွက်လာပြီး Turbo charger ထဲ ဝင်သွားပါတယ်။

NOx sensor of HP-SCR

NOx လျော့ချမှု အခြေအနေကို သိရှိဖို့ Turbo Charger အဝင်မှာ NOx sensor ကို တပ်ဆင်ထားပါတယ်။ NOx sensor က စျေးကြီးပြီး running hour 2000 ပဲရှိတဲ့အတွက် ကျွန်တော်စီးခဲ့ သင်္ဘောမှာ TIER II ဆို sensor ကို ဖြုတ်ထားပြီး အဟောင်း နဲ့ အစားထိုးထားပါတယ်။ TIRE III သွားမှာ NOx sensor ကို Turbo Charger မှာ တပ်ဆင်တာပါ။

ဒီ NOx sensor  အမျိုးအစားက Truck ကားကြီး  engine အတွက် မူလက ဒီဇိုင်းထုတ်ထားတာ ဖြစ်ပြီး 2 stroke engine တွေနဲ့လည်း ကိုက်ညီတယ် ၊ ရေကြောင်းဖက် ဆိုင်ရာ စည်းမျဥ်းတွေနဲ့လည်း အဆင်ပြေတာကြောင့်  သင်္ဘောတွေမှာပါ သုံးထားတယ် လို့ MAN B&W က ဆိုပါတယ်။ Exhaust gas နဲ့ အမြဲထိတွေ့ နေတာရယ်၊ သက်တမ်း အကန့်အသတ် ရှိနေတာရယ်ကြောင့် sensor နှစ်လုံး သုံးထားပါတယ်။ ဒါမှ sensor နှစ်ခု တန်ဖိုး နှိုင်းယှဥ်ပြီး Drift  ဖြစ်တာ sensor ပျက်တာသိနိုင်မှာ ဖြစ်ပါတယ်။

ဒီ NOx sensor တွေက Data transfer အတွက် CAN bus ကို သုံးတာ ဖြစ်ပါတယ်။ SCR CU MPC  က CAN bus ကို လက်မခံနိုင်တဲ့အတွက် Singal conversion  အတွက် PLC control unit တစ်ခု ရှိပါတယ်။ PLC က NOx sensor  တွေက ရရှိတဲ့ CAN bus signal ကို  4-20 mA ပြောင်းပေးပြီး SCR CU ဆီ ပို့ပေးပါတယ်။

NH₃ Sensor on Main Engine Exhaust Outlet

တကယ်လို့ အမိုးနီးယားတွေက over dosing ဖြစ်နေမယ်၊ Reactor chamber ထဲ ဓာတ်အကုန် မပြုဘဲ ရှိနေမယ်  ဆိုရင် (Ammonia Slip)  သိရှိဖို့အတွက် main engine  ရဲ့  exhaust outlet မှာ ammonia sensor တပ်ဆင်ထားပါတယ်။ Ammonia ပမာဏ သတ်မှတ်ပမာဏ အထက် ကျော်လွန်ရင် alarm ပေးမှာပါ။

ကျွန်တော့် သင်္ဘောမှာတော့ Tunable Diode Laser Spectrometer ကို သုံးထားပါတယ်။ Main Engine ရဲ့  Exhaust line ပိုက် ရဲ့ တစ်ဖက်မှာ Laser transmitter ကို တပ်ဆင်ထားပါတယ်။ ဓာတ်ငွေ့တွေက စုပ်ယူနိုင်တဲ့ အလင်း လှိုင်းရဲ့ လှိုင်းအလျား  (wavelength) အသီးသီး ရှိကြပါတယ်။ Laser transmitter ကနေ အမိုးနီယား ဓာတ်ငွေ့က စုပ်ယူမယ့် လှိုင်းအလျားကို ချိန်ညှိ (tuning) လုပ်ပြီး ထုတ်လွှတ်ပါတယ်။ အဲဒါကို Exhaust pipe ရဲ့ တစ်ဖက်က Laser receiver က လက်ခံ ရယူပါတယ်။ လက်ခံရရှိတဲ့ အလင်းပေါ်မူတည်ပြီး အမိုးနီယား ပါဝင်နှုန်း ကို တွက်ယူတာပါ။ တခါတရံမှာ Laser transmitter နဲ့ Receiver မှာ ရှိကြတဲ့  glasses တွေ ညစ်ပတ်ပြီး sensor error ဖြစ်တတ်ပါတယ်။ Glass ကို အဝတ်သန့်သန့်နဲ့ သန့်ရှင်းရေး လုပ်ပေးရုံနဲ့ အဆင်ပြေပါတယ်။

Venting System

SCR stand-still ရပ်ထားတဲ့အခြေအနေမှာ sulphuric acid တွေ Reactor chamber ထဲ ငွေ့ရည်ဖွဲ့တာ မဖြစ်စေဖို့ venting system တပ်ဆင်ထားပါတယ်။ သူက reactor ထဲ fresh air ကို ဖြတ်သန်းစေတာ ဖြစ်ပြီး    SCR ရပ်ထားနေစဥ်မှာ Exhaust gas တွေ  Back flow  နဲ့ ပြန်မလာအောင်၊  reactor ထဲ သန့်ရှင်းနေအောင် ပြုလုပ်ပေးတာဖြစ်ပါတယ်။ ဒီစနစ်က  HP-SCR မှာပဲ ရှိပြီး LP-SCR စနစ်မှာ တပ်ဆင်ထားတာ မရှိပါဘူး ။

Over Pressure Control

SCR line အတွင်းမှာ Over pressure မဖြစ်အောင် ကာကွယ်ပေးဖို့အတွက် တပ် ဆင်ထားပါတယ်။ LP-SCR  မှာ မတွေ့ရဘဲ HP-SCR မှာပဲ တွေ့ရပါတယ်။ ရှေ့မှာ Reactor Throttle Valve က Proportionally Control  လုပ်တယ်လို့ ဆိုခဲ့ပါတယ်။ အဲ့ဒီလို လုပ်ရာမှာ  Turbo charger  ဖက် Pressure နဲ့ SCR outlet pressure နဲ့ ကွာဟမှု များလာရင် Reactor Sealing Valve ကို ဖွင့်ပေးဖို့ အတွက် လုပ်ထားတာ ဖြစ်ပါတယ်။

Reactor Throttle valve ရဲ့ တဖက်တချက်က Pressure ကို စောင့်ကြည့်ပြီး သတ်မှတ် set point ထက် ကျော်ရင် Reactor Sealing Valve ကို ဖွင့်ပေးတာပါ။ Recommend ပေးထားတဲ့  တန်ဖိုးက 0.5-0.8 bar ဖြစ်ပါတယ်။ Set Point အရမ်းနည်းရင် RSV က ခနခန ပွင့်ပြီး  SCR operation  ကို မချောမွေ့စေသလို Set point အရမ်း မြင့် နေရင်လည်း SCR safety ကို ထိခိုက်မှာပါ။

Fig 116 မှာ SCR over pressure control ရဲ့  pneumatic diagram ကိုတွေ့ ရပါမယ်။ အဲဒီမှာ P1 နဲ့ P2 pressure difference က  valve A ကို Trigger လုပ်မှာပါ။  Valve A  က  RSV ကို open/close လုပ်ပေးတဲ့ directional control valve B နဲ့ C ရဲ့  pilot air ကို ဖြတ်တောက်ပေးမှာပါ။ RSV က control air pressure ပြတ်တောက်တဲ့အခါ  အပွင့် အနေအထား (Failsafe position) ဖြစ်အောင် ဒီဇိုင်း လုပ်ထားပါတယ်။  အဲဒီတော့ RSV ပွင့်ပြီး Pressure equalize ဖြစ်အောင် လုပ်ပါတယ်။  Pressure equalize ဖြစ်ပြီဆိုရင် directional valve A က deactivate ဖြစ်ပြီးတော့   B နဲ့ C ကို Pilot control air ပြန်ပေးပါတယ်။   

ECA ထဲ မသွားခင် ဘာတွေ ပြင်ဆင်ရမလဲ

ရှေ့မှာ ဆိုခဲ့သလို SCR အတွက် Reactor chamber temperature က  200 ˙C အထက် ရှိနေရပါမယ်။ ECA ထဲ မရောက်ခင် သုံးလေးရက် အလို Reactor chamber ရဲ့ Electric Heater ကို Manual on ထားမယ်ဆိုရင် SCR preparation time က နည်းသွားမှာ ဖြစ်ပါတယ်။

ပြီးတော့  ECA ထဲ မရောက်ခင်မှာ Urea dosing လုပ်တဲ့ Nozzle တွေ ကို ဖြုတ်ဆေးထားသင့်ပါတယ်။ ထို့အတူ Urea dosing လိုင်းက Filter  တွေကိုလည်း ဖြုတ်ဆေးသင့်ပါတယ်။

Reactor chamber ရဲ့ Soot blower တွေမှာ Valve တွေ မလုံဘဲ လေ ယိုစိမ့်နေလား စစ်ရပါမယ်။  SCR air bottle က Pressure ကို ထိန်းထားနိုင်လား ကြည့် ပြီးတော့ Soot blower တွေ လေ လုံ မလုံ ကြည့်နိုင်ပါတယ်။

SCR valves တွေရဲ့ တဖက်တချက်စီက Pressure ကို စောင့်ကြည့်ဖို့  DP transmitter တွေ တပ်ဆင်ထားပါတယ်။  Valve တွေ ကြပ်နေမယ်၊ လိုင်းတွေ ပိတ်နေမယ်ဆိုရင် DP transmitter က alarm  လာပါမယ်။ တခါတလေ pressure sensing  ယူတဲ့ လိုင်းက ပိတ်နေပြီး False alarm လာတတ်တာ မို့ ပုံမှန် လိုင်းရှင်းပေးတာ လုပ်သင့်ပါတယ်။  

NOx sensor က exhaust gas flow နဲ့ အမြဲ ထိတွေ့နေတာကြောင့်  ပုံမှန် သန့်ရှင်းရေးလည်း ပြုလုပ်သင့်ပါတယ်။

SCR က ECA မှာပဲ သုံးတာ ဖြစ်တဲ့အတွက် Long voyage သွားရတဲ့ သင်္ဘောတွေ၊ ECA အပြင်ဖက်မှာပဲ သွားနေတဲ့ သင်္ဘောတွေမှာ SCR ကို ကာလကြာရှည် မသုံး ဘဲ ဖြစ်တတ်ပါတယ်။ အဲဒီအခါ Valve တွေ ကျပ်တာ ၊ Dosing လိုင်းတွေ ပိတ်တာ ဖြစ်တတ်တာမို့ ပုံမှန် စမ်းသပ် မောင်းနှင်တာ လုပ်ဖို့ MAN B&W က အကြံပေးထားပါတယ်။

LP-SCR

LP-SCR က Reactor Chamber ကို Turbo charger exhaust outlet အနောက်မှာ တပ်ဆင်ထားတာ ဖြစ်ပါတယ်။ HP-SCR ထက်စာရင် သူက ပို ရိုးရှင်းပါတယ်။ Principle က တော့ အတူတူပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ သူကတော့ ME ရဲ့ ERCS (Emission Reduction Control System) နဲ့ မသက်ဆိုင်တော့ဘဲ Hyundai ရဲ့ NO-NOX က တိုက်ရိုက် ထိန်းချုပ်တာ ဖြစ်ပါတယ်။

SCR chamber  ထဲ မဝင်ရောက်ခင်မှာ RBV  ( Reactor Bypass Valve)   နဲ့ RSV ( Reactor Sealing Valve) ဆိုပြီး နှစ်ခုရှိပါတယ်။ RBV  က  exhaust ကို chamber ထဲ မဝင်ဘဲ ပုံမှန်အတိုင်း လေထဲ လွှတ်တာ ဖြစ်ပါတယ်။  RSV  ကတော့   exhaust ကို Chamber ထဲ ဖြတ်ပြီးမှ ထွက်စေတာ ဖြစ်ပါတယ်။

ECA ထဲ ရောက်လို့ Auxiliary Engine ကို  SCR စသုံးမယ်ဆိုရင်  System က RSV ကို ဖွင့်  RBV ကို ပိတ် ပြီး exhaust gas flow ကို Chamber ထဲ ဖြတ်စေပြီး Reactor  ကို အရင် အပူပေးပါတယ်။ လုံလောက်တဲ့အပူ ရမယ်(ကျွန်တော် သင်္ဘောမှာတော့ 330˙C ပါ)၊  Engine load က 10% အထက် ရှိမယ် ဆိုရင်  Urea dosing စ လုပ်ပြီး NOx reduction process စ ပါတယ်။

Air Wast Gate Valve

NOx reduction အတွက် SCR reactor temperature က အလုံအလောက် ရှိနေဖို့ အရေးကြီးတယ်ဆိုတာ ‌ရှေ့မှာ ပြောခဲ့ပါတယ်။ HP-SCR မှာ  reactor temperature တက် ဖို့အတွက် CBV (cylinder bypass valve) နဲ့  EGB (exhaust bypass valve) တို့က လုပ်ဆောင်ပါတယ်။  ခု LP-SCR မှာတော့ Air Wast Gate (AWG) valve    နဲ့ လုပ်ဆောင်ပါတယ်။

AWG က Intake air manifold က လေ ကို air cooler ကတဆင့်  turbo charger ထဲ မသွားစေဘဲ အပြင်ကို ထုတ်လိုက်တာ ပါ။ အဲဒီလို ထုတ်လိုက်တဲ့အခါ Charge air pressure က ကျပြီ  Exhaust gas temperature က တက်လာမှာ ဖြစ်ပါတယ်။ ဒီလို လုပ်တာဟာ SCR operation အတွက် exhaust gas temperature တက်ဖို့ လိုလာရင် အသုံးဝင်သလို turbo charger  ကို  Excessive charge air pressure မသက်ရောက်စေဖို့လည်း အကာအကွယ်ပေးပါတယ်။

NOx sensor of LP SCR

ကျွန်တော် ကြုံခဲ့တဲ့ LP-SCR ရဲ့ NOx sensor ကတော့ Danfoss ရဲ့ IXA  ဖြစ်ပါတယ်။ သူက SO2 , NH3, NOx အကုန် တိုင်းလို့ရပြီး ဒီမှာ‌တော့ NOx တိုင်းဖို့အတွက်ပဲသုံးတာ ဖြစ်ပါတယ်။ UV နဲ့ Exhaust gas ထဲ ဖြတ်သန်းပြီးတော့  NOx  ပါဝင်မှုကို တိုင်းတာ တာ ဖြစ်ပါတယ်။ ဒီအမျိုးအစားမှာ Compressed air  က  cooling အတွက်ရော၊ Sealing အတွက်ပါ အ‌ရေးပါ ပါတယ်။

ခု ကျွန်တော် SCR အကြောင်း‌ ပြောတာမှာ Electrical components တွေထက် System operation ကိုပဲ အဓိက ထား သွားပါတယ်။ ဘာလို့လဲ ဆိုတော့ electrical components က ထူးထူးခြားခြား မရှိဘဲ  Valve တွေ ကို operate လုပ်မယ့် I/P converter ၊ DP transmitter၊ Temperature/Pressure transmitter စတာတွေပဲ ပါဝင်လို့ ဖြစ်ပါတယ်။ ကျွန်တော့် အမြင်အရ  system တစ်ခုချင်းစီ ဘာ sensor သုံးလဲ ဘယ်လို မျိုးလဲ လိုက်ကြည့်လေ့လာတာထက် Instrumentation သီးသန့် Topic တစ်ခု လို ပိုင်ပိုင်နိုင်နိုင် ရှိသင့်တယ်လို့ မြင်ပါတယ်။ ငရုတ်သီး ဆီသတ် တတ်ရင် ဝက်သား ချက်ချက်၊ ကြက်သား ချက်ချက် အဆင်ပြေသလို Instrumentation ကို ပိုင်နိုင်ရင် ဘယ် system လာလာ operation and overview လေ့လာပြီး  handling and troubleshooting ကို ကောင်းစွာ လုပ်နိုင်မှာပါ။

References

1) Hyundai-Man B&W Diesel Engine Main Engine Manual Volume II

2) MAN Diesel PrimeServ Academy

(This overview of ME Engine Control Systems is intended solely for educational purposes and knowledge sharing. It is not designed for commercial publication or professional use. The information provided aims to offer a general introduction to ME Engine Control Systems for those unfamiliar with the topic.

Please be aware that this overview is based on specific ME engines encountered and reflects current technology as of the date of writing. Due to the evolving nature of technology, there may be gaps, discrepancies, or inaccuracies in the information presented.

For the most accurate and up-to-date information, further research and consultation with industry experts are recommended. Corrections, additional insights, and feedback from the community are welcome to enhance the accuracy and usefulness of this material.)