第八章4船舶廢氣排放與污染控制技術

1、第四節(jié) 船舶廢氣排放與污染控制技術 （一） 控制SO2 排放量的措施 目前， 減少SO2 排放量的主要方法有：（1）使用低硫燃料；（2）石油脫硫；（3）排煙脫硫。方法（1）受到了地球資源的限制，人類可以積極采取的對策便是（2）、（3）兩種方法。而現今大多數船舶一般采用的控制措施為使用低硫燃油和脫硫燃油。船舶排煙脫硫處理必將是今后船舶環(huán)境下防止SO2 污染大氣的主要發(fā)展方向。 1.石油的脫硫技術 主要采用的是氫化法，利用觸媒(鈷-鉬、鎳-鎢)在高溫高壓的條件下，使石油中的硫分與氫反應形成硫化氫來脫硫的。 2.排煙脫硫技術 排煙脫硫法分為濕式法和干式法兩種。濕式法又包括：石灰石膏法、氫氧化鎂法、堿

2、性水溶液法等。 干式法指的是活性炭法。濕式法大約占90，其中大容量的火力發(fā)電用石灰石膏法，而其它行業(yè)用氫氧化鎂法占據主流。與濕式法相比，干式法中的活性炭法因活性炭的價格高，導致其經濟性差，使用受到限制。 二 船舶NOX排放控制技術 NOX包括NO、NO2、N2O2等，其中對環(huán)境危害最大的是NO和NO2。通常所提及的氮氧化物的污染，即指NO及NO2污染。在柴油機的排氣中，NO2的濃度僅占5%，而N2O2的濃度更低，因此主要研究的便是氮氧化物NO。 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NO生成的三要素。 船舶柴油機NOX排放的控制措施大體可分為燃料預處理、工作過程處理和

3、排氣后處理三類。其中預處理可分為：采用低氮燃油或甲烷等低氮燃料、燃油乳化等；過程處理包括：廢氣再循環(huán)、噴油定時延遲、改變噴油器參數及燃油-水分層噴射；后處理包括：廢氣再燃燒處理和催化還原法處理。 下面對目前船用柴油機常用的控制NOX排放的措施加以重點說明。 1.燃油乳化 燃油摻水乳化能較大幅度地減少NOX。標準設計的發(fā)動機滿負荷時可以加入20%的水。使用乳化后的燃油將對NOX的生成量和燃油的消耗率產生一定的影響，其影響程度隨機器型號的不同而不同，但在一般情況下，增加一個百分點的水將減少一個百分點的NOX。 局限性：水和重質燃油的乳化比較容易進行，也比較穩(wěn)定，但水與柴油、輕質柴油的乳化比較困難，

4、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，就需要設置專門的乳化裝置。 2.廢氣再循環(huán) 廢氣再循環(huán)EGR（ Exhaust 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參加氣缸內的熱循環(huán)。EGR作為控制NOX排放的一項有效措施，越來越受到重視。 廢氣再循環(huán)能使排氣中NOX的濃度下降的原因是：（1）廢氣能使燃燒時反映混合物中的氧含量顯著降低。（2）廢氣中含有較多的水蒸氣和二氧化碳，二者的比熱比空氣大，會使燃燒過程所達到的火焰溫度降低。 引入再循環(huán)的廢氣均需要冷卻處理，使其溫度降低到大約160-180范圍后，再經過過濾等清潔處理，

5、方允許引入氣缸再循環(huán)使用。 優(yōu)點：廢氣凈化效率高，能有效降低NOX的排放，結構簡單，處理經濟，便于使用；操作方便，易于控制。 缺點：如果使用不當，會招致冒煙和其它有害污染物的增加；另外，循環(huán)廢氣會造成潤滑油的污染及發(fā)動機的磨損。 3.延遲噴油定時 延遲噴油定時是在燃燒過程中降低NOX發(fā)生量的簡便、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，但會使油耗率略有增加。 通過調整噴油規(guī)律，減少上止點前噴入氣缸的燃油量；或者調整氣閥正時，降低最高燃燒溫度和壓力； 另外，改進噴油器結構，如減小噴油器壓力室容積，改動噴油嘴噴孔數目、孔徑和長度等。 4.燃油-水分層噴射 燃油-水

6、分層噴射SFWI（Stratified Fuel-Water Injection）系統(tǒng)，它與燃油摻水乳化來加水的方法不同，在柴油機的噴油階段，該系統(tǒng)將水送至噴油器，使油和水分層噴入氣缸，以降低火焰溫度。 該系統(tǒng)給水量是由一個控制器根據發(fā)動機的負載和NOX所需削減水平來控制的，船舶環(huán)境下，造水機的容量要相對增大，同時由于不能加入任何防銹劑，所以必須對供水系統(tǒng)的防銹問題加以充分考慮。 5.選擇性催化還原法SRC(Selective Catalytic Reduction) 用氨作還原劑對含NOX的氣體進行催化還原處理，使氨能有選擇地和氣體中的NOX進行反應，而不和氧發(fā)生反應，稱為選擇性催化還原法。 優(yōu)點：效果好，可除去高達95的 NOX，部分煙氣和碳氫化合物亦會被