《船用柴油主機(jī)SOX減排及機(jī)后處理技術(shù)研究》8200字（論文）

船用柴油主機(jī)SOX減排及機(jī)后處理技術(shù)研究目錄TOC\o"1-2"\h\u233050引言 1106071緒論 268321.1船舶硫氧化物的產(chǎn)生及危害 2157491.2IMO及我國(guó)對(duì)船用主柴油機(jī)排氣中SOX的排放要求 334342船舶硫氧化物排放控制技術(shù)及方法 5245762.1低硫油 579702.2替代燃料 510192.3廢氣洗滌脫硫系統(tǒng) 6230053廢氣洗滌脫硫系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 8187863.1干式洗滌脫硫系統(tǒng) 8276553.2濕式洗滌脫硫系統(tǒng) 988134主機(jī)排氣機(jī)后處理技術(shù)對(duì)比研究 133694結(jié)論 147750參考文獻(xiàn) 15[摘要]船舶所產(chǎn)生的SOX排放已經(jīng)成為沿海地區(qū)特別是港口城市的主要污染源之一，自2020年1月1日國(guó)際海事組織（IMO）“最嚴(yán)限硫令”的正式實(shí)行起，在全球范圍航行的船舶必須使用含硫量低于0.5%的低硫油、更換替代燃料或使用經(jīng)認(rèn)可的廢氣洗滌脫硫裝置。本文將根據(jù)當(dāng)前IMO及我國(guó)的排放政策，針對(duì)船用柴油主機(jī)SOX減排及廢氣后處理措施進(jìn)行研究，作為應(yīng)對(duì)限硫政策的方法之一，對(duì)船舶廢氣洗滌脫硫技術(shù)的最新進(jìn)展進(jìn)行討論，對(duì)不同種類洗滌脫硫系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比研究，以期得到比較適用的方案。[關(guān)鍵詞]船舶；柴油機(jī)；硫氧化物；脫硫0引言航運(yùn)作為國(guó)際貿(mào)易的主要運(yùn)輸方式，其船用柴油主機(jī)所排放的SOX已經(jīng)成為沿江、沿海地區(qū)大氣主要的污染源之一，所排放的SOX廢氣不僅危害環(huán)境造成水域酸化而且威脅人類健康。近年來(lái)我國(guó)對(duì)船舶柴油機(jī)排氣中SOX的政策要求愈發(fā)嚴(yán)格以及2020年1月1日IMO“限硫令”的實(shí)行，已經(jīng)有不少船舶選擇了加裝脫硫塔的方式應(yīng)對(duì)。安裝脫硫裝置屬于長(zhǎng)期投資，就目前高低硫油價(jià)格差以及加裝脫硫塔的行情分析，安裝脫硫裝置的回報(bào)周期進(jìn)一步被拉長(zhǎng)，但對(duì)于大型船舶，例如VLCC，依舊是應(yīng)對(duì)“限硫令”的重要方案之一。1緒論我國(guó)擁有漫長(zhǎng)的海岸線，航運(yùn)事業(yè)繁榮。截至2019年底，我國(guó)民用運(yùn)輸船舶擁有量達(dá)13.16×104艘。2020年全年我國(guó)港口完成貨物吞吐量145億噸其中實(shí)現(xiàn)外貿(mào)貨物吞吐量45億噸，增長(zhǎng)4.0%。港口集裝箱吞吐量26430萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)箱，增長(zhǎng)1.2%。2020年全球港口貨物吞吐量前十港口中中國(guó)港口占據(jù)其中8位[1]。研究表明我國(guó)船舶排放的SOX（硫氧化物）為1.1937Tg，占全球船舶總排放量的13.15%，這些船舶所排放的SOX已經(jīng)成為航道沿線及周邊港口城市的主要空氣污染問題[2]。1.1船舶硫氧化物的產(chǎn)生及危害1.1.1船舶排氣中硫氧化物的產(chǎn)生船用柴油主機(jī)排氣中SOX的來(lái)源為含硫燃料油的燃燒，含硫燃料在燃燒時(shí)其中的硫元素與空氣中氧元素反應(yīng)被氧化成SO2，其中1～5%的SO2可再次與氧氣反應(yīng)生成SO3,其反應(yīng)化學(xué)方程式為：S+O2→SO2（1-1）2SO2+O2→2SO3（1-2）1.1.2船舶硫氧化物排放的危害1）船用主柴油機(jī)所排放的SOX對(duì)柴油機(jī)本身造成的危害：主柴油機(jī)所排放的廢氣會(huì)隨著排氣總管、廢氣渦輪增壓器等設(shè)備排放到空氣中。這些硫氧化物高溫下呈氣態(tài)，直接與金屬作用會(huì)發(fā)生氣體腐蝕，而在低于其露點(diǎn)時(shí)也會(huì)生成硫酸產(chǎn)生低溫腐蝕，除氣缸部件外，排氣閥桿、廢氣渦輪、排氣管等也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的腐蝕，影響部件壽命。SO3還會(huì)使碳?xì)浠衔锛铀倬酆希龠M(jìn)碳渣的生成[3]。2）SOX排放對(duì)人體健康造成的影響：SOX中的SO2氣體，是一種無(wú)色有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，屬世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的3類致癌物之一?？諝庵械腟O2增高人呼吸道疾病發(fā)病率，濃度過高會(huì)使人出現(xiàn)潰瘍和肺水腫直至窒息死亡。SO3其毒性與硫酸相同，對(duì)人皮膚和粘膜具有腐蝕性，刺激呼吸道，可引起結(jié)膜炎、水腫等癥狀嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致人死亡[4]。統(tǒng)計(jì)研究顯示，每年都會(huì)有人誤吸入過量硫氧化物造成死亡。3）SOX排放對(duì)環(huán)境造成的污染：在我國(guó)硫酸性酸雨的占比最高，酸雨會(huì)使樹木成片死亡造成森林資源的減少，會(huì)使水體酸化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)造成不良影響，會(huì)對(duì)建筑、古跡、造成破壞。1.2IMO及我國(guó)對(duì)船用主柴油機(jī)排氣中SOX的排放要求圖1-1所示，歐洲潔凈空氣計(jì)劃（CAFE）給出的全球SOX排放趨勢(shì)預(yù)測(cè)，全球船舶所排放的SOX逐年遞增，以至于有超過陸基排放的趨勢(shì)。圖1-1全球SOX排放趨勢(shì)預(yù)測(cè)(歐洲潔凈空氣計(jì)劃)為降低船用主柴油機(jī)排氣中SOX，IMO及我國(guó)都對(duì)做出了相應(yīng)的要求：1）根據(jù)國(guó)際海事組織（IMO）《MARPOL73/78防污染公約》附則VI中規(guī)定,由2005年5月19日起燃料油最高含硫量限制為4.5%，2012年1月1日后這一比例變?yōu)?.5%，于2020年1月1日后全球燃料油的最高含硫量限制為0.5%，圖1-2所示。國(guó)際海事組織還規(guī)定,船舶除使用符合公約規(guī)定的燃油外,也可采用經(jīng)認(rèn)可的廢氣脫硫系統(tǒng)或其它技術(shù)從而降低船舶SOX的排放量，使排放達(dá)到使用合規(guī)低硫油時(shí)的排放標(biāo)準(zhǔn)[5]。該附則VI于2006年8月23日在我國(guó)生效。圖1-2IMO及歐盟和加州海域?qū)Υ萌加秃蛄康南拗?）為深入貫徹落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)和打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的部署，促進(jìn)綠色航運(yùn)發(fā)展和船舶節(jié)能減排[6]，我國(guó)也出臺(tái)了相應(yīng)政策，如《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》、《珠三角、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海（京津冀）水域船舶排放控制區(qū)實(shí)施方案》（交海發(fā)〔2015〕177號(hào)）[6],以及在此基礎(chǔ)上所制定的《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案》交海發(fā)(〔2018〕168號(hào))等。而在《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案》中明確的目標(biāo)是通過設(shè)立船舶大氣污染物排放控制區(qū)（以下簡(jiǎn)稱排放控制區(qū)），降低船舶硫氧化物、氮氧化物、顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)物等大氣污染物的排放，持續(xù)改善沿海和內(nèi)河港口城市空氣質(zhì)量。在方案中針對(duì)進(jìn)入排放控制區(qū)的船舶所使用的燃油含硫量作了明確的規(guī)定，規(guī)定如下：（1）2019年1月1日起，海船進(jìn)入排放控制區(qū)，應(yīng)使用硫含量不大于0.5%m/m的船用燃油，大型內(nèi)河船和江海直達(dá)船舶應(yīng)使用符合新修訂的船用燃料油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的燃油；其他內(nèi)河船應(yīng)使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的柴油。2020年1月1日起，海船進(jìn)入內(nèi)河控制區(qū)，應(yīng)使用硫含量不大于0.1%m/m的船用燃油。（2）2020年3月1日起，未使用硫氧化物和顆粒物污染控制裝置等替代措施的船舶進(jìn)入排放控制區(qū)只能裝載和使用按照本方案規(guī)定應(yīng)當(dāng)使用的船用燃油。（3）2022年1月1日起，海船進(jìn)入沿?？刂茀^(qū)海南水域，應(yīng)使用硫含量不大于0.1%m/m的船用燃油。適時(shí)評(píng)估船舶使用硫含量不大于0.1%m/m的船用燃油的可行性，確定是否要求自2025年1月1日起，海船進(jìn)入沿?？刂茀^(qū)使用硫含量不大于0.1%m/m的船用燃油。方案中還要求對(duì)采用尾氣后處理方式的，需安裝排放監(jiān)測(cè)裝置，產(chǎn)生的廢水廢液也應(yīng)當(dāng)按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理。2船舶硫氧化物排放控制技術(shù)及方法為了使船舶廢氣中硫氧化物的排放達(dá)到國(guó)際公約及各國(guó)家和地區(qū)的政策標(biāo)準(zhǔn)，避免因硫氧化物排放超標(biāo)所造成的經(jīng)濟(jì)損失，自2020年1月1日“限硫令”正式實(shí)行以來(lái)全球船舶都進(jìn)行了相應(yīng)的減排措施。按國(guó)際海事組織規(guī)定，船舶可通過采用低硫油、使用新型的可替代燃料或是使用經(jīng)認(rèn)可的廢氣脫硫系統(tǒng)。2.1低硫油低硫燃油，依然屬于傳統(tǒng)燃料，設(shè)施設(shè)備改造相對(duì)簡(jiǎn)單容易，并且有利于減少硫氧化物的排放，符合法規(guī)要求[7]。2020年以前大多數(shù)船舶在航行時(shí)主要使用含硫量高的重油（IFO），而輕柴油（MDO與MGO）雖然含硫量低但價(jià)格高，使用重油可以為船東節(jié)省大量運(yùn)營(yíng)成本。不過由于其含硫量較高，在船舶運(yùn)營(yíng)期間會(huì)產(chǎn)生大量的硫氧化物，相比輕柴油對(duì)環(huán)境造成不良影響更大。隨著2020年1月1日“最嚴(yán)限硫令”的實(shí)行，高硫重油市場(chǎng)份額逐步被低硫油所替代。低硫油(LSFO)屬于重質(zhì)燃料油的一種，是由普通重油經(jīng)過一系列化學(xué)處理的方式從而減少了燃料油中的硫含量得到的。以新加坡港為例，2019年12月低硫燃料（包括LSFO和MGOLS）的銷量環(huán)比增長(zhǎng)51%，至312.7萬(wàn)噸，而當(dāng)月銷售的HSFO為12.71萬(wàn)噸。低硫油的優(yōu)勢(shì)在于價(jià)格相對(duì)輕柴油更為低廉，可以滿足IMO的排放標(biāo)準(zhǔn)，目前低硫油是應(yīng)對(duì)限硫政策的主要措施。2.2替代燃料船舶產(chǎn)生廢氣的主要原因來(lái)自于燃料油的燃燒，使用替代燃料可以從根本上解決排放問題，目前液化天然氣（LNG）為燃料的LNG動(dòng)力船舶占新能源船舶的主體。只使用LNG幾乎可以百分之百減少硫氧化物的排放，或者使用LNG+柴油雙動(dòng)力，且通過多次實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，LNG+柴油混合動(dòng)力船跟僅應(yīng)用柴油的動(dòng)力船相比更加節(jié)能，大約能夠降低20%~25%的成本，而且在維修方面，LNG+柴油混合動(dòng)力船的成本費(fèi)用也小于柴油船舶[8]。但液化天然氣與柴油價(jià)格差比較小，且無(wú)論是舊船改裝還是再造新船成本都非常高，LNG在運(yùn)輸和儲(chǔ)存要求也比較高，另外船舶LNG加注站也需要大量投資建設(shè)。在航運(yùn)市場(chǎng)不景氣的今天，LNG動(dòng)力船舶的發(fā)展阻力比較大。2.3廢氣洗滌脫硫系統(tǒng)廢氣洗滌脫硫又稱脫硫塔是在船舶仍然使用高硫油的情況下通過在排氣端安裝脫硫裝置，利用廢氣后處理的方式減少船舶硫氧化物排放，從船舶排放的廢氣中脫硫也是結(jié)局硫氧化物排放超標(biāo)的另一個(gè)有效手段。目前，船舶廢氣洗滌脫硫系統(tǒng)主要分為干式和濕式兩種類型，其中船舶主流的廢氣洗滌脫硫系統(tǒng)為濕式洗滌脫硫系統(tǒng)，而濕式又分為開環(huán)式、閉環(huán)式和混合式。在2020年9月荷蘭研究咨詢機(jī)構(gòu)CEDelfe發(fā)布了關(guān)于船用EGCS（廢氣凈化）系統(tǒng)對(duì)氣候影響的最新報(bào)告。該研究比較了使用EGCS和使用低硫船用燃料對(duì)環(huán)境的不同影響。結(jié)論是，EGCS對(duì)環(huán)境的影響小于低硫船用燃料，會(huì)導(dǎo)致碳排放增加。而且低硫油可能存在引發(fā)船舶機(jī)械故障的問題，2020年底聯(lián)合國(guó)人權(quán)署（UNOHCR）在一份報(bào)告中提到，在2020年倉(cāng)促引入低硫油后，目前全球10萬(wàn)艘船舶中，有70%的船舶使用了低硫油，這引發(fā)了很多船舶故障，并將成為接下來(lái)的調(diào)查重點(diǎn)。不過IMO回應(yīng)：“從2020年到2021年為止，IMO尚未收到任何報(bào)告與VLSFO相關(guān)的安全問題。”而選擇使用廢氣洗滌脫硫系統(tǒng)，首先其脫硫率高，一般能達(dá)到95%以上，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較低,操作靈活,可避免更換燃料時(shí)存在的安全隱患[9]。其次因?yàn)閷儆诤筇幚淼姆绞?，加裝廢氣脫硫系統(tǒng)不會(huì)影響船舶主柴油機(jī)的工作狀態(tài)和工作參數(shù)且與其它系統(tǒng)有著較好的兼容性[10]。雖然需要后期改裝，但相比LNG船改裝，安裝脫硫洗滌塔的技術(shù)較為成熟，改裝更為方便，適應(yīng)性較好。安裝脫硫洗滌塔初期投資較大，回本周期長(zhǎng)。是利用高硫油與低硫油的價(jià)格差逐步回本，屬于長(zhǎng)期投資。但2020年以來(lái)對(duì)低硫油需求量的增加使得高硫油所占市場(chǎng)份額大跌，受到2020年全球新冠疫情和“全面油價(jià)戰(zhàn)爭(zhēng)”的沖擊以及低硫油技術(shù)的影響，如圖2-1所示，高低硫油的價(jià)格差顯著減小。即使在2020年底以來(lái)高低硫油價(jià)格略有拉開基本維持在80美元每噸，這也使得加裝廢氣后處理裝置的成本回收周期拉長(zhǎng)，且包括我國(guó)在內(nèi)已有部分國(guó)家和地區(qū)已禁止船舶在領(lǐng)海范圍或港口區(qū)域使用開環(huán)式洗滌塔，安裝脫硫塔的經(jīng)濟(jì)性相比2020年以前有所降低。圖2-1高低硫油價(jià)格差不過就2021年4月7日新加波港船用燃料油現(xiàn)貨價(jià)格來(lái)看，高硫油現(xiàn)貨報(bào)價(jià)350.76美元/噸，0.5%低硫燃料油現(xiàn)貨報(bào)價(jià)462.01元/噸，低高硫價(jià)差走闊，價(jià)差目前已穩(wěn)定在略高于100美元/噸的水平，與去年低于100美元的價(jià)差相比，船東和投資者更傾向訂造裝有脫硫塔的新船。而根據(jù)Gibson的數(shù)據(jù)，已經(jīng)有31%的現(xiàn)役超大型油輪安裝了脫硫塔，還有7%計(jì)劃進(jìn)行改裝。另根據(jù)BIMCO的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，安裝脫硫塔船舶數(shù)量15個(gè)月增長(zhǎng)近一倍，這就意味著洗滌塔對(duì)于船舶特別是如VLCC船這類大型船舶經(jīng)濟(jì)意義依舊顯著，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看船舶加裝脫硫塔依舊應(yīng)對(duì)“限硫令”的有效手段。具體安裝脫硫塔船隊(duì)數(shù)據(jù)如表2-1所示。表2-12021年3月1日主要船型中，脫硫塔船隊(duì)占比情況數(shù)量占比運(yùn)力/載重噸占比集裝箱船15.9%28.7%干散貨船11.422.7%原油輪24.5%29.9%成品油輪4.2%13.4%3廢氣洗滌脫硫系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀船舶廢氣洗滌脫硫系統(tǒng)(EGCS)主要分為干式洗滌脫硫系統(tǒng)和濕式洗滌脫硫系統(tǒng)兩大類[9]。3.1干式洗滌脫硫系統(tǒng)干式脫硫是以氫氧化鈣（Ca（OH）2）等堿性固體顆粒作為吸附劑直接與硫氧化物反應(yīng)，因不會(huì)產(chǎn)生液態(tài)物質(zhì)所以被稱為干式脫硫。最有代表性干式脫硫洗滌系統(tǒng)如圖3-1所示，此干式脫硫洗滌系統(tǒng)是由CoupleSystems公司與MAN公司合作開發(fā)并取得專利的DryEGCS,此于2010年4月獲得了德國(guó)船級(jí)社的認(rèn)證[11]。帶有硫氧化物的船舶廢氣，通過煙道進(jìn)入該脫硫系統(tǒng)的吸收器中，然后進(jìn)入到反應(yīng)顆粒艙，在反應(yīng)顆粒倉(cāng)內(nèi)硫氧化物與脫硫劑進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)廢氣中硫氧化物的高效去除[12]圖3-1DryEGCS船舶干式脫硫系統(tǒng)干式洗滌脫硫的優(yōu)缺點(diǎn)：1）能耗低；2）反應(yīng)產(chǎn)物為固體容易處理，不會(huì)污染海洋環(huán)境；3）不會(huì)使廢氣溫度顯著降低使位于下游的SCR能夠達(dá)到其工作溫度；4）脫硫效率高，可達(dá)99%；5）大量固體吸附劑和反應(yīng)產(chǎn)物占用較大儲(chǔ)存空間。3.2濕式洗滌脫硫系統(tǒng)由于船舶運(yùn)營(yíng)環(huán)境的緣故，船舶安裝洗滌脫硫系統(tǒng)主要以濕式洗滌脫硫系統(tǒng)為主。濕式洗滌脫硫系統(tǒng)又有三種形式：開環(huán)式、閉環(huán)式、混合模式。3.2.1開環(huán)式洗滌脫硫系統(tǒng)開環(huán)式，天然海水的酸堿pH值一般為7．5～8．5，其中含有大量的弱酸和弱堿鹽類，所以天然海水具有很強(qiáng)的酸堿緩沖以及吸收酸性氣體的性能[13]。利用海水所自帶的堿性吸收廢氣中的SOX,而廢液在經(jīng)處理后排放入海中，以確保不會(huì)破壞環(huán)境，其反應(yīng)化學(xué)原理如下：SO2的吸收過程：SO2(g)+H2O(l)→H2SO3(3-1)H2SO3(l)?H+(l)+HSO-3(l)(3-2)HSO-3(l)?H+(l)+SO2-3（l）(3-3)海水中和過程：HCO-3(l)+H+(l)→CO(g)+H2O(3-4)HSO-3(l)+H+(l)→H2O+SO2-3(g)(3-5)OH-(l)+H+(l)→H2O(3-6)開環(huán)式海水洗滌脫硫的優(yōu)點(diǎn)：1）開環(huán)式的濕法洗滌脫硫系統(tǒng)直接采用海水作為洗滌液，不需額外添加化學(xué)藥劑；2）其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單安裝成本遠(yuǎn)低于其他模式；3）洗滌廢水不需存儲(chǔ)；開環(huán)式海水洗滌系統(tǒng)的不足：1）船舶所處海域的海水鹽度及溫度會(huì)對(duì)脫硫效果造成影響；2）海水消耗量大，洗滌系統(tǒng)耗能多；3）CO2排放增加；4）包含我國(guó)在內(nèi)的部分國(guó)家和地區(qū)其領(lǐng)海內(nèi)或港口區(qū)域已經(jīng)禁止開環(huán)式濕法洗滌脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行和洗滌廢水的排放，所以開環(huán)式船舶仍需要加裝低硫油，必要時(shí)切換至低硫油運(yùn)行。圖3-2為開環(huán)式洗滌系統(tǒng)原理圖，其中最具代表性的就是W?rtsil?開環(huán)式洗滌系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)獲得挪威船級(jí)社和意大利船級(jí)社認(rèn)證。實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)脫硫效率可達(dá)90%～95%，但燃油消耗量增加2%。據(jù)DNVGL統(tǒng)計(jì)，2019年安裝脫硫塔的3266艘船舶中，開環(huán)式脫硫塔的船舶占比高達(dá)80.3%，達(dá)到2625艘?？梢婇_環(huán)式脫硫塔占據(jù)船舶廢氣后處理市場(chǎng)極大份額。圖3-2開式海水洗滌系統(tǒng)原理圖3.2.2閉環(huán)式洗滌脫硫系統(tǒng)閉環(huán)式，指在淡水中投放堿性物質(zhì)（如氫氧化鈉等），使排氣中的硫氧化物與水中堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成鹽類從而達(dá)到脫硫的效果，其原理如下：NaOH(l)+SO2(g)→Na2SO4(l)+H2O(3-7)NaOH(l)+SO3(g)→Na2SO3(l)+H2O(3-8)閉環(huán)式淡水洗滌脫硫的優(yōu)點(diǎn)：1）使用淡水作為溶劑，脫硫效果不會(huì)受到如海水鹽度及溫度的影響；2）洗滌廢水儲(chǔ)存在船上，不會(huì)存在排放污染海洋的問題；3）功耗低脫硫效率高。閉環(huán)式淡水洗滌脫硫的缺點(diǎn)：1）相比開環(huán)式，閉環(huán)式結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，安裝成本更高；2）使用強(qiáng)堿性溶液，使船舶航行存在一定風(fēng)險(xiǎn)；3）脫硫劑和額外淡水的存儲(chǔ)占據(jù)額外空間；4）增加了造水機(jī)的工作量；5）船舶裝載危險(xiǎn)化學(xué)品需要得到相應(yīng)批準(zhǔn)。圖3-3為閉式洗滌系統(tǒng)原理圖。閉式需要額外艙室儲(chǔ)存燒堿和洗滌廢水。燒堿被海水稀釋后在脫硫塔內(nèi)部霧化與廢氣充分接觸，發(fā)生化學(xué)綜合反應(yīng)，以達(dá)到對(duì)尾氣脫硫的目的，洗滌后的廢水需收集在獨(dú)立的儲(chǔ)存艙室，靠岸后由專門的機(jī)構(gòu)對(duì)洗滌廢水進(jìn)行處理[14]。圖3-3閉式淡水洗滌系統(tǒng)原理圖其中具有代表性的為W?rtsil?公司開發(fā)的船舶廢氣淡水洗滌脫硫系統(tǒng)，此系統(tǒng)已于2009年通過挪威船級(jí)社、德國(guó)勞氏船級(jí)社和法國(guó)船級(jí)社的認(rèn)證,授予硫排放控制區(qū)的合格證書。該系統(tǒng)是第一個(gè)獲得該項(xiàng)認(rèn)證的船舶SOX后處理裝置。試驗(yàn)證明，此脫硫系統(tǒng)脫硫率可達(dá)99%。3.2.3混合式洗滌脫硫系統(tǒng)混合式洗滌脫硫是將開環(huán)式與閉環(huán)式相結(jié)合，由兩套系統(tǒng)并行運(yùn)行。海水處理系統(tǒng)處理完成后酸堿度監(jiān)測(cè)完成后排入海水中。淡水處理系統(tǒng)處理完成后回收在廢液柜里面，最終由岸基儲(chǔ)存罐回收[15]?？筛鶕?jù)船舶航行的實(shí)際情況進(jìn)行切換。圖3-4為混合式洗滌脫硫系統(tǒng)原理圖。圖3-4混合式系統(tǒng)原理圖混合脫硫系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：1）兼具開環(huán)式與閉環(huán)式，可隨時(shí)切換，以實(shí)現(xiàn)船舶全海域航行；2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，改裝工程量大周期更長(zhǎng)，成本更高，管路占據(jù)空間更大；3)增加了船員操作和管理難度。因混合式洗滌脫硫系統(tǒng)在改造成本上的問題，使得目前未能成為主流。但部分公司所研發(fā)的混合洗滌脫硫裝置已經(jīng)開始實(shí)船應(yīng)用。1)如在開環(huán)式系統(tǒng)和閉環(huán)式系統(tǒng)基礎(chǔ)上,W?rtsil?公司開發(fā)了船舶混合洗滌脫硫系統(tǒng)。目前,MVTarago和MVTamesis(Wilhelmsen)等多艘船舶已訂購(gòu)了W?rtsil?混合洗滌脫硫系統(tǒng)。2)CleanMarine公司的洗滌脫硫系統(tǒng)，試驗(yàn)證明此系統(tǒng)脫硫率可達(dá)98%，但會(huì)略微增加燃油的消耗量，2013年底,StoltTankersandNYKStoltTankers公司為其在滬東中華造船(集團(tuán))有限公司制造的兩艘化學(xué)品船訂購(gòu)了CleanMarine公司的EGCS系統(tǒng),于2015年安裝。據(jù)公司估計(jì)，船舶使用該系統(tǒng)僅需要1～2年，即可回收成本。目前混合模式大多數(shù)用于郵輪或者客滾船，因?yàn)檫@些船大多數(shù)時(shí)間都是近海運(yùn)營(yíng)和停靠在港口內(nèi)。4主機(jī)排氣機(jī)后處理技術(shù)對(duì)比研究干式脫硫技術(shù)與濕式脫硫技術(shù)都屬于機(jī)后處理技術(shù)，兩者都是針對(duì)船舶已經(jīng)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理使廢氣達(dá)到國(guó)際海事組織（IMO）的排放要求。由于二者在原理上的差異使得二者從反應(yīng)原料、反應(yīng)產(chǎn)物和裝置結(jié)構(gòu)上都有所不同。濕式脫硫又分為開環(huán)式、閉環(huán)式和混合模式，不同模式之間也互有優(yōu)缺點(diǎn)，干式脫硫技術(shù)與濕式脫硫?qū)Ρ瓤偨Y(jié)由表4-1所示。干式脫硫濕式脫硫開環(huán)式模式閉環(huán)式模式混合模式反應(yīng)原料Ca（OH）2顆粒海水淡水及NaOH淡水及NaOH產(chǎn)物處理船上儲(chǔ)存排放入海廢水儲(chǔ)存視情況調(diào)整操作維護(hù)廢物收集無(wú)需維護(hù)無(wú)需維護(hù)模式切換脫硫效率99%90%~95%99%98%SCR兼容性兼容兼容（但要時(shí)刻注意廢氣溫度是否達(dá)標(biāo)）余熱回收前后兼容兼容（只能安裝在EGC前方）表4-1干式脫硫與濕式脫硫?qū)Ρ入m然干式脫硫技術(shù)和濕式脫硫技術(shù)都有產(chǎn)品在船舶上進(jìn)行了應(yīng)用但因船舶運(yùn)營(yíng)環(huán)境的緣故使得目前在濕式脫硫技術(shù)上的研究和應(yīng)用實(shí)例遠(yuǎn)多于干式脫硫技術(shù)。不過性能的孰優(yōu)孰劣還不能完全確定。1）干式雖然在與其他設(shè)備兼容性上存在一定優(yōu)勢(shì)，但由于反應(yīng)原理導(dǎo)致干式脫硫設(shè)備質(zhì)量大。而且儲(chǔ)存大量Ca（OH）2固體顆粒必定會(huì)占據(jù)更多的船舶空間，可能會(huì)占據(jù)貨物空間。2）開環(huán)式目前最大的問題來(lái)自于洗滌廢水的排放，我國(guó)國(guó)家環(huán)?？偩职l(fā)布的船舶排放管理文件中已禁止船舶在全國(guó)沿海和內(nèi)河的開環(huán)式洗滌器排放水和燃燒殘?jiān)?，?020年1月1日起生效。同時(shí)禁止的還有新加坡、阿聯(lián)酋富查伊拉、比利時(shí)、德國(guó)、拉脫維亞、立陶宛、愛爾蘭、挪威等地的水域，可以預(yù)測(cè)將來(lái)限制開環(huán)式海水洗滌脫硫系統(tǒng)的水域會(huì)更多。3）閉環(huán)式和混合模式脫硫廢水需要獨(dú)立儲(chǔ)存，相應(yīng)的也會(huì)占據(jù)相當(dāng)一部分船舶空間。儲(chǔ)存的廢液靠岸后由專門機(jī)構(gòu)進(jìn)行回收處理，這也會(huì)產(chǎn)生一定成本。不過在要求較高的海域這兩種模式的脫硫洗滌系統(tǒng)可以暢通無(wú)阻。其中混合模式又可以轉(zhuǎn)換為開環(huán)式模式，在無(wú)限制排放海域可同開環(huán)式一樣將脫硫廢水排放入海。4）使用開式脫硫塔在監(jiān)控、排放等方面要嚴(yán)格遵循2015年廢氣清洗系統(tǒng)導(dǎo)則[16]其中原則性的要求或待澄清明確的要求可參考2020年廢氣清洗系統(tǒng)導(dǎo)則草案的要求。值得注意的是如所建造開環(huán)式系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理的話，后期可以輕松升級(jí)到完全混合式洗滌塔系統(tǒng)，使得系統(tǒng)滿足未來(lái)可能出現(xiàn)的更嚴(yán)格的排放限制。結(jié)論針對(duì)船用柴油主機(jī)廢氣排放造成的大氣污染問題，分析研究了船舶柴油機(jī)排氣中SOX產(chǎn)生的機(jī)理和對(duì)人類、環(huán)境、設(shè)備的影響以及IMO及我國(guó)對(duì)船舶柴油機(jī)排氣中SOX的排放的政策要求。將船舶脫硫技術(shù)的進(jìn)展、控制SOX排放的機(jī)后處理措施與當(dāng)前形勢(shì)相結(jié)合進(jìn)行了研究得出以下總結(jié)：1）從環(huán)保的角度考慮，干式和閉環(huán)式對(duì)船舶主柴油機(jī)排氣的處理最為徹底，對(duì)環(huán)境污染小，后續(xù)處理得當(dāng)可實(shí)現(xiàn)零排放。2）對(duì)于船東而言，如何在符合國(guó)際公約和地區(qū)政策的前提下來(lái)提高經(jīng)濟(jì)性是最重要的，所以改裝成本更低的開環(huán)式脫硫洗滌系統(tǒng)目前更符合船舶運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益。3）船舶廢氣洗滌脫硫技術(shù)趨于成熟，包含開環(huán)式與閉環(huán)式優(yōu)點(diǎn)的混合式洗滌脫硫系統(tǒng)未來(lái)前景會(huì)更廣闊，其靈活性使得混合式脫硫設(shè)備能夠適應(yīng)全球水域，而且在應(yīng)對(duì)燃油價(jià)格波動(dòng)方面適應(yīng)性更強(qiáng)。4）根據(jù)船用洗滌塔和壓載水系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告第二版內(nèi)容，可以得出合理設(shè)計(jì)的開式系統(tǒng)后期存在輕松升級(jí)為混合式系統(tǒng)的可能。所以綜上所述得出結(jié)論：未來(lái)長(zhǎng)航程大型船舶安裝開環(huán)式洗滌脫硫系統(tǒng)足以滿足要求，后期如有需要?jiǎng)t可進(jìn)一步升級(jí)。參考文獻(xiàn)[1]國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒:2020[M].北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2020.[2]李軍偉、張曉紅、張新民.我國(guó)船舶大氣污染物排放及控制研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2020,No.227(10):108-111.[3]MDEngines,Two-StrokeW.ExhaustGasEmissionControlTodayandTomorrowApplicationonMAN