船舶廢氣排放控制技術(shù)doc

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1、文檔來源為 : 從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word 版本可編輯 .歡迎下載支持 船舶 廢 氣排放控制技 術(shù) 1.2排放控制標(biāo)準(zhǔn)MARPOL73/78寸則VI對于船舶廢氣中的硫氧化物和氮 氧化物的排放含量作了限制，禁止故意排放消耗臭氧的物質(zhì)，附則規(guī)定了燃油 中硫的含量不超過4.5%m/m勺全球上限，并呼吁國際海事組織在議定書生效后 監(jiān)控全球燃料的平均含硫量。附則還設(shè)立波羅的海區(qū)域、北海區(qū)域為硫氧化物 排放特別控制區(qū)，從而對硫的排放進行更嚴格的控制，在上述區(qū)域，船舶使用 的燃油中硫的含量不得超過1.5%m/m或者，船舶必須要安裝廢氣清潔設(shè)備或 者使用其它技術(shù)手段控制硫氧化物的排放。附則 VI

2、 規(guī)定 2000 年 1 月 1 日起輸 出功率超過130kW勺柴油機，其NO洲放限制如下：1.對轉(zhuǎn)速低于130r/min 的低速柴油機 NOxC 17.0g/kw - h0 2.對轉(zhuǎn)速在 130r/min N2000R min 時， NOxC 45.0 x n（-0.2）g kW h。3.對轉(zhuǎn)速 n 2000r/min , NOxC 9.8g/kW h。國際海事組織（IMO）防止大氣污染規(guī)則的生效，導(dǎo)致 各國對船舶柴油機排放的進一步認識，出臺一系列地方排放標(biāo)準(zhǔn)或國家船舶排 放控制計劃，如瑞典提出，國內(nèi)船舶（如渡輪）NOx排放限制為24kW• ho挪威的目標(biāo)為國內(nèi)航線每年減少 1

3、0000tNOx（大約總量的20%）,估計波羅的 海國家也會有類似的計劃。如果不符合 IMO規(guī)則，就可能以增加港口使用費的 手段加以控制。2船舶廢氣SOx NOx的生成特征SOx要是燃料中的含硫的 燃燒產(chǎn)物，以廢氣的形成排放于大氣，尤其 SO2容易氧化形成酸雨危害人類， 因此主要是取決于柴油機所燃用燃料的含硫量。而 NOx包才g NO NO2 N2O4 等，其中對環(huán)境危害最大的是 NOW NO2通常所提及的氮氧化物的污染，即 指NO及NO2虧染。在柴油機的排氣中，NO2的濃度僅占5%而的N2O瞰度更 低，因此，主要研究的氮氧化物便是 NO NO可由空氣中的氮生成（稱為熱 NO）,也可由燃料

4、中含氮的成分生成（稱為燃料NO）,對于柴油機來說，由于其 所使用的燃料中一般含氮量不到 0.02%,因此，排氣中的NO主要是由空氣中 所含氮在高溫下氧化而成（熱NO淇氧化過程為（擴充的捷爾杜維 奇）N2+8NO+N O2+NNO+O N+OHNO+H1述反應(yīng)中的氧原子是氧氣（O2）在高 溫分解時所產(chǎn)生的，氧原子的存在誘發(fā)了 NO生成的連鎖反應(yīng)。整個反應(yīng)過程 中第一個式子起決定作用，所以，氧原子濃度以及反應(yīng)溫度對 NO生成最為重 要。NO生成量還與反應(yīng)時間有關(guān)，如果燃氣在高溫富氧環(huán)境下停留時間長， NO生成量就會增加。因此，高溫、富氧和氮與氧在高溫環(huán)境中長時間停留， 是柴油機燃燒過程中促進N

5、Cft成的三要素。對柴油機，即使是增壓柴油機來 說，其壓縮行程的氣體溫度仍不能達到形成 NO的程度。在燃燒過程中，由于 自燃著火，先噴人的部分燃料將作預(yù)混合燃燒，而其他燃料將作擴散燃燒，預(yù) 混合燃燒速率很快，又發(fā)生在上死點附邊，使這部分燃氣有最長的焰火反應(yīng)時 問和較高的燃氣溫度，對 NO的生成極為有利，如果參與預(yù)混合燃燒的燃料量 增加時，氣缸內(nèi)最高溫度也隨之增加，這不僅使預(yù)混合燃燒期內(nèi) NO生成量增 加，而且也造成擴散燃燒前期 NC&成量的增加。在擴散燃燒后期，由于熱量 釋放速率大大降低，而活塞下行又使燃氣溫度下降較快，加之焰火反應(yīng)時間 短，故該時間生成的NO多。3船舶柴油機SOx

6、NOx#放控制措施3.1控制 SO2排放量的措施目前，減少SO2#放量的主要方法有：（1）使用低硫燃料； （2） 石油脫硫； （3） 排煙脫硫。船舶采用的控制措施主要是使用低硫燃料和脫硫 燃油，而對排煙脫硫處理將是今后船舶防止污 SO2染的主要發(fā)展方向。，利用 觸媒（通常是Co-Mo和Ni-W）在高溫高壓的條件下，使石油中的硫分與氫反應(yīng) 形成硫化氫來脫硫，而且，隨著能源環(huán)境問題的日益嚴重化，該方法逐步被推 廣應(yīng)用在重質(zhì)餾分，渣油的脫硫發(fā)展領(lǐng)域。通常輕餾分的氫化脫硫溫度為 300~400℃。壓力為 10~4.kg/cm2 。，減少全球范圍內(nèi)的人類活動而產(chǎn)生的排 放量，從而有助于改善空氣質(zhì)量

7、，有利于人類身體健康和環(huán)境。船舶廢氣污染 物中的SOx要是指SO2其性質(zhì)是酸性的，可以通過適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)反應(yīng)從 煙道氣中脫除SO2煙道氣脫硫最常用的堿性物質(zhì)是石灰石（碳酸鈣）、生石灰 （氧化鈣、CaO和熟石灰（氫氧化鈣）。石灰石產(chǎn)量豐富，因而相對便宜，生石 灰和熟石灰都是由石灰石通過加熱來制取。有時也用碳酸鈉 （純堿 ） 、碳酸鎂和 氨等其它堿性物質(zhì)。所用的堿性物質(zhì)于煙道氣中的 SO2發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生了一種亞 硫酸鹽和硫酸鹽的混合物 （ 根據(jù)所用的堿性物質(zhì)不同，這些鹽可能是鈣鹽、鈉 鹽、鎂鹽或銨鹽 ） ，亞硫酸鹽和硫酸鹽間的比率取決于工藝條件，在某些工藝 中，所有亞硫酸鹽都轉(zhuǎn)化成了硫酸鹽

8、， SO2與堿性物質(zhì)間的反應(yīng)或在堿溶液中 發(fā)生 （ 濕法煙道氣脫硫技術(shù) ） ，或在固體堿性物質(zhì)的濕潤表面發(fā)生 （ 干法或半干 法煙道氣脫硫技術(shù) ） 。在濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)中，堿性物質(zhì) （ 通常是堿溶液，更 多情況是堿的漿液）與煙道氣在噴霧塔中相遇。煙道氣中的 SO2溶解在水中， 形成一種稀酸溶液，然后與溶解在水中的堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)。反應(yīng)生成的 亞硫酸鹽和硫酸鹽從水溶液中析出，析出情況取決于溶液中存在的不同鹽的相 對溶解性。例如，硫酸鈣的溶解性相對較差，因而易于析出。硫酸鈉和硫酸氨 的溶解性則好得多。在干法和半干法煙道氣脫硫系統(tǒng)中，固體堿性吸收劑或使 煙道氣穿過堿性吸收劑床噴

9、入煙道氣流中，使其與煙道氣相接觸，無論哪種情 況，SO2tB是與固體堿性物質(zhì)直接反應(yīng)，生成相應(yīng)的亞硫酸鹽和硫酸鹽。為了 使這種反應(yīng)能夠進行，固體堿性物質(zhì)必須是十分疏松或相當(dāng)細碎。在半干法煙 道氣脫硫系統(tǒng)中，水被加入煙道氣中，以在堿性物質(zhì)顆粒物表面形成一層液 膜，SO2容入液膜，加速了與固體堿性物質(zhì)的反應(yīng)。3.2控制NOxHF放的措施 船舶柴油機NOxHF放的控制措施大體可分為燃料預(yù)處理，工作過程處理和排氣 后處理三類。其中預(yù)處理可分為：采用低氮燃油或甲烷 （或LNG痔低氮燃料， 燃油乳化等；過程處理包括：廢氣再循環(huán)，噴油定時延遲，改變噴油器參數(shù)及 燃油 - 水分層噴射；后處理包括：廢

10、氣再燃燒處理和催化還原法處理。，從燃 燒角度來說，這并沒有達到極限，曾有過油水比例為 1： 1 的試驗，但此時需 要對機器做一些改造。使用乳化后的燃油將對 NOx的生成量和燃油的消耗率產(chǎn) 生一定的影響，其影響程度隨機器型號的不同而不同，但在一般情況下，增加 一個信分點的水將減少一個百分點的 NOx燃油的乳化必須在其進入燃油系細 9循環(huán)回路前完成。水的增加量根據(jù)排氣中測得的 NOxM來決定，因此，需要 對NOx1行連續(xù)監(jiān)測。對于采用燃油乳化技術(shù)的船舶，燃油系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置一個特 殊設(shè)計的安全系統(tǒng)，當(dāng)船舶失電時，將不會影響油水乳化的穩(wěn)定性，保證機器 再起動時仍可使用穩(wěn)定的乳化燃油。但燃油乳

11、化技術(shù)也有其局限性。水和重質(zhì) 燃油的乳化比較容易進行，也比較穩(wěn)定；但水與柴油，輕質(zhì)柴油的乳化就比較 困難。當(dāng)沿海航行需要強制采用低硫燃油時，如果要采用燃油摻水技術(shù)就需要 設(shè)置專門的乳化裝置。 Gas Re-circulation） 是指讓發(fā)動機的一部分排氣引回 進氣管，與新鮮空氣混合后作為工質(zhì)參與氣缸內(nèi)的熱循環(huán)。 EGR乍為才S制NOx 排放的一項有效措施，越來越受到重視，對柴油機用 EGR勺研究已取得了一定 的成果。廢氣再循環(huán)之所以能使排氣中 NOx濃度下降，研究認為是由于第一： 柴油機排出的廢氣中，由于含氧量少，廢氣循環(huán)到氣缸內(nèi)，使燃燒時反應(yīng)混合 物中的氧含量與不循環(huán)時相比，有顯著

12、降低。燃燒和爆炸過程中 NO的生成反 應(yīng)速度與氧濃度的平方根成正比，因此 NO的生成反應(yīng)速度降低，于是廢氣中 的NOxB度也相應(yīng)下降。第二：廢氣中含有較多的水蒸汽和 CO2在高溫下， 水蒸汽和CO2勺比熱比空氣大得多。若燃料油的燃燒熱值一定，燃燒混合氣比 熱大者，會使燃燒過程所達到的火焰溫度較比熱小者為低。由于在燃燒和爆炸 過程中，NO的生成速度與燃燒絕對溫度成指數(shù)關(guān)系，因此燃燒溫度的降低導(dǎo) 致廢氣中NOW勺濃度降低，對機型為4T50MXS油機進行EGR勺實驗，如果 15%的廢氣再循環(huán)，將導(dǎo)致發(fā)動機進口空氣的氧氣濃度由 21%降至 18%，那么 NOx的濃度將大大降低。從原理上講廢氣既

13、可在增壓器前循環(huán)也可在增壓器后 循環(huán)，但不論是哪種情況，引人再循環(huán)的廢氣均需冷卻 （ 溫度降到 160~180℃ 左右）和清潔。廢氣循環(huán)法凈化 nox勺優(yōu)點是：廢氣凈化效率高，能有效降低 NOx的排放，簡單經(jīng)濟，便于應(yīng)用，操作方便，易于控制。但是，如果使用不 當(dāng)?shù)脑挘矔兄旅盁熀推渌泻ε欧盼锏脑黾?。其次，在船上使用時，含有 未加處理的硫和未燃燒完的 HC煙灰等污染物會造成潤滑油的污染和發(fā)動機 的磨損。，有效的改進方法。延遲噴油定時的作用主要是使燃料燃燒所形成的 溫度顛峰值降低，但會使油耗略有增加。對于經(jīng)常在熱帶航區(qū)運行的船舶動力 裝置，由于冷卻水溫較高，利用此方法能將 NOx的排放

14、量減少10%~15%通過 調(diào)整噴油規(guī)律，減少上止點前噴人氣缸燃油量；或者調(diào)整氣閥正時，降低最高 燃燒溫度和壓力，均可減少 NOx勺發(fā)生量。另外，改進噴油器結(jié)構(gòu)，如減少噴 油器壓力室容積，改動噴油嘴噴孔數(shù)目，孔徑和長度等，也是控制 NOxHF放的 有效措施之一。采用柴油機電子控制技術(shù)或智能噴射系統(tǒng)，既可以優(yōu)化柴油機 的控制，又可提高柴油機的運行經(jīng)濟性，同時也可實現(xiàn)低 NOxHF放，無疑是解 決發(fā)動機低污染排放和保證發(fā)動機性能之間矛盾的較好的辦法之一。 FuelWater Injection) 系統(tǒng)，即缸內(nèi)直接噴水法，是由日本三菱重工開發(fā)的降低柴 油機NOx#放的新措施。它與燃油摻水

15、乳化的方法不同，在柴油機的噴油階 段，該系統(tǒng)將水送到噴油器，燃油和水分層噴入氣缸，以降低火焰溫度。借助 該系統(tǒng)，NOx#放的減少量幾乎與水、油的相對比率成線性關(guān)系，據(jù)測定，對 于低速柴油機，NOx生成量可降低50%高速柴油機可降低70%特別是對于 低速柴油機，如果采用油-水-油-水-油組成的多層噴射，在降低 NOx的生成量 的同時，燃油消耗率增長量也不大。該系統(tǒng)給水量是由一個控制器根據(jù)發(fā)動機 的負載和NO加需削減水平來控制的，以消耗最小水量達到最大限度減少 NOx 排放，但燃料噴射系統(tǒng)復(fù)雜，必須有噴水裝置和噴射期控制裝置。用含硫燃料 有硫酸腐蝕，船舶使用時必須配備造水裝置來供水。，是對

16、廢氣中已生成的 NOx進行處理，減少它對大氣的排放量。有效的方法是選擇性催化還原法 (Selective catalytic reduction) ,簡稱SCRS統(tǒng)。用尿素作還原劑，尿素 含氨，無毒，便于船上保存。將濃度為 40%勺尿素溶液噴人SC番統(tǒng)，在 350~450c (排氣溫度)下，利用催化劑，氨能有選擇地與 NOx化學(xué)反應(yīng)，生 成元害的 N2和水蒸氣。4NO+4NH3+O24N2+6H2O 6NO2+8NH7N2+12H2O SCR 已作為一般技術(shù)用于近海平臺固定柴油機裝置。國外一些柴油機制造廠早已開 始SCRt實船應(yīng)用的開發(fā)研究工件。芬蘭的 Wartsila柴油機公司1992

17、年在瑞 典、丹麥間的火車輪渡上，主機 Vasa6R32Effl機，采用SCR NO/化裝置，凈 化效果顯著，NOx降低85% CO和HC各降低70% 同時，NEW SULZER RTA MAN-B&W S-MC三菱重工UEL船用低速柴油機均成功地采用 SCR NO凈化裝 置，并在實船應(yīng)用中取得滿意的效果，已完全滿足了 IMO規(guī)定的2005年排放 標(biāo)準(zhǔn)。，高壓縮比對減少NOx#放和燃用重油不利，但對減少煙度顆粒排放有 利，它可彌補噴油延遲所造成的熱效率降低。但若為降低 NOxHF放，只有調(diào)低 壓縮比，降功率運行。降功率運行可減少 HG CO和NOx排放量，但降功率運 行會使燃燒不良，熱效率降

18、低，煙度增加，只有通過調(diào)整噴油定時，氣閥定時 和噴油壓力來實現(xiàn)或克服采用天然氣，液化石油氣或甲烷等代作燃料，也可以 5 文檔來源為 : 從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word 版本可編輯 . 歡迎下載支持 文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持 有效地減少柴油機NOxHF放。天然氣的主要成分是甲烷，它占天然氣的 95%生 右。德國戴姆本茨公司將OM40裨柴油機改用天然氣作為燃料并輔以火花點火 時，柴油機輸出功率雖由162kW降為120kW但是NO燦HC排放者B由 10.75/kW ? h 降至 3.7g/kW ? h, CO#放由 8.18/kW ? h 降至U 2.

19、884KW? h。4 結(jié) 束語IMO（國際海事組織）關(guān)于"防止船舶造成大氣污染規(guī)則”的公布與實施，將 對各國航運業(yè)產(chǎn)生很大的影響。面對急速發(fā)展的世界性限制船舶廢氣排放的形 勢，筆者感觸至深，謹此談以下幾點體會。（l）世界各國的地理、氣候、文 化、風(fēng)土人情各自有別，經(jīng)濟發(fā)展的程度各異，但保護人類生存環(huán)境是共同關(guān) 心的，一致性主題，必須限制船舶廢氣污染物的排放，是世界各國已逐步達成 的共識。許多國家在IEIO法規(guī)實施之前就已經(jīng)制訂了更為嚴格的限制標(biāo)準(zhǔn)和 相關(guān)的計劃實施，充分反映出了強烈的環(huán)保意識。我國的有關(guān)立法工作相對滯 后，反映出了我們對環(huán)保和形勢認識還很粗淺。 （2）降低30%NOx50%SO

20、是 IMO的第1個目標(biāo)，以后每5年修訂一次，限制將愈加嚴格的趨勢是明朗的。 這就要求我們在法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的制訂和技術(shù)研究開發(fā)方面應(yīng)提高起點，努力與國 際保持同步。（3）限制船舶廢氣污染物的排放必須與造機、造船、航運的發(fā)展 保持同步。如果我們偏廢或忽視污染物的排放這一重要方面，那么難免或遲早 會由于排放超標(biāo)而受重罰之苦，因而拿不到 IAPP（國際防止大氣污染證書）證 書而遭被拒于港外之苦。（4）在船舶廢氣污染物的排放中，SO/口 NOX!主要 的限制對象。在減少SOx的技術(shù)措施中，降低燃油含硫量，使用低硫燃油輔以 脫硫裝置或海水沖洗法不失為相對省錢，且簡單而有效的技術(shù)方案。在降低 NOx方面，S

21、CM首選的技術(shù)方案，我國應(yīng)致力于這種新技術(shù)的研究及發(fā)展， 并且應(yīng)將小型化，減少投資作為發(fā)展的主攻方向。 （5）要使船舶廢氣污染物的 排放達到國際限制要求，我們所面臨的任務(wù)十分艱巨，困難很大。面對嚴峻的 形勢，我們必須加強領(lǐng)導(dǎo)與組織管理，加大資金和技術(shù)力量的投入，使我們控 制船舶廢氣污染物的排放的研究發(fā)展工作能在短期內(nèi)有一個大的突破，為提高 我國造船業(yè)，航運業(yè)參與國際競爭的能力創(chuàng)造必備的條件。 特別聲明： 1 :資料來源于互 聯(lián)網(wǎng)，版權(quán)歸屬原作者 2:資料內(nèi)容屬于網(wǎng)絡(luò)意見，與本賬號立場無關(guān) 3:如有侵權(quán)，請告知，立即刪除。 5文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持