船機(jī)廢氣排放控制的現(xiàn)狀分析與對(duì)策

高炳　趙自奇

摘 要：本文分析了IMO MARPOL公約附則VI對(duì)排放的要求，以及國(guó)內(nèi)法規(guī)對(duì)船舶廢氣排放的要求。進(jìn)而從國(guó)內(nèi)出廠柴油機(jī)的排放水平、船用燃油及其含硫量、在航船舶廢氣排放監(jiān)管等方面對(duì)國(guó)內(nèi)船機(jī)廢氣排放控制現(xiàn)狀作了分析，并有針對(duì)性的提出了國(guó)內(nèi)MARPOL公約附則VI履約對(duì)策，包括研發(fā)與應(yīng)用減排關(guān)鍵技術(shù)、適度提高排放標(biāo)準(zhǔn)、制定財(cái)稅鼓勵(lì)措施和強(qiáng)化監(jiān)管等控制船機(jī)廢氣排放對(duì)策思路，以期促進(jìn)水路運(yùn)輸健康可持續(xù)發(fā)展、國(guó)際公約履約和環(huán)境保護(hù)。

關(guān)鍵詞：船機(jī)；廢氣排放；控制

中途分類號(hào)：X51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言

近年來(lái)，隨著各國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與工業(yè)的迅速發(fā)展，全球性的大氣污染日趨嚴(yán)重。交通運(yùn)輸行業(yè)是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)，交通運(yùn)輸工具在為經(jīng)濟(jì)服務(wù)的同時(shí)，也消耗了大量的能源，產(chǎn)生了不可忽視的廢氣排放，對(duì)大氣環(huán)境造成各種負(fù)面影響，引起了世界范圍內(nèi)的強(qiáng)烈關(guān)注。其中，船舶運(yùn)輸占據(jù)全球貨運(yùn)總量的70%以上[1-2]，且70%的船舶排放發(fā)生在離海岸線400 km以內(nèi)的區(qū)域，船機(jī)尾氣排放對(duì)陸地空氣質(zhì)量的影響是當(dāng)前關(guān)注的焦點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，船舶排放的硫氧化物（SOx）占全球運(yùn)輸行業(yè)SOx排放總量的60%左右，氮氧化物（NOx）排放量占全球貨運(yùn)運(yùn)輸行業(yè)NOx排放量的40%左右[1-2]。由此可見(jiàn)，進(jìn)行國(guó)內(nèi)船機(jī)廢氣排放控制的研究與對(duì)策分析，對(duì)于水路交通運(yùn)輸行業(yè)乃至全社會(huì)的環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

2 IMO MARPOL公約附則VI對(duì)廢氣排放的要求

國(guó)際海事組織（IMO）在2008年頒布了修訂后的控制船舶廢氣排放公約，該公約被稱為MARPOL公約附則VI。MARPOL公約是國(guó)際船舶防污染公約，附則VI是針對(duì)防大氣污染。先前施行的附則VI是2005年頒布的，有時(shí)也被稱為 MARPOL 附則 VI Tier1?，F(xiàn)行的附則VI提出了一個(gè)全球性氮氧化物排放量和燃油含硫量的上限。此外，特殊的ECAS區(qū)可以制定更嚴(yán)格的控制要求。

2.1 對(duì)NOx的排放要求

（1）2005年施行Tier1標(biāo)準(zhǔn)，NOx排放限值主要針對(duì)2000年以后的新船；

（2）2011年全球施行Tier2標(biāo)準(zhǔn)，NOx排放限值主要針對(duì)新造船舶（相對(duì)于IMO Tier 1標(biāo)準(zhǔn)降低了15%～20%）（通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化控制實(shí)現(xiàn)）；

（3）2016年排放控制區(qū)（ECAS）施行Tier3標(biāo)準(zhǔn)，NOx排放限值主要針對(duì)新造船舶（相對(duì)IMO降低了80%）（需加尾氣后處理系統(tǒng)）；

（4）Tier 1 NOx排放標(biāo)準(zhǔn)施行，針對(duì)1990年至2000年安裝的功率大于5 MW的船舶（通過(guò)改裝套件實(shí)現(xiàn)）。

2.2 對(duì)SOx的排放要求

MARPOL公約附則VI對(duì)船舶SOx的排放控制，采取的實(shí)現(xiàn)手段主要是限制船舶燃油的含硫量。圖2為MARPOL公約附則VI中的燃油含硫量標(biāo)準(zhǔn)。

（1）2010年排放控制區(qū)（ECAS）施行燃料含硫量限值為1%；2015年排放控制區(qū)（ECAS）施行燃料含硫量限值為0.1%；

（2）2012年全球施行燃料含硫量限值為3.5%；

（3）2020年全球施行燃料含硫量限值為0.5%——如果煉油廠可以生產(chǎn)，需在2018年審查；

（4）根據(jù)附件VI，廢氣洗滌器可以用作低硫燃料的替代品；

（5）降低硫含量會(huì)顯著降低細(xì)顆粒物的排放量。

3 國(guó)內(nèi)法規(guī)對(duì)廢氣排放的要求

除了《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》對(duì)船舶廢氣排放提出了要求外，近年來(lái)為應(yīng)對(duì)船舶廢氣排放造成大氣污染，我國(guó)還制定（修訂）實(shí)施了一批法規(guī)和規(guī)范性文件，包括：2010年3月起實(shí)施的《防治船舶污染海洋環(huán)境管理?xiàng)l例》、2011年修訂的《國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》和《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》等[3]。

其中，2011年9月修訂生效實(shí)施的《國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》（2011），對(duì)所有400總噸及以上的國(guó)內(nèi)航行海船和任何移動(dòng)式平臺(tái)，在防止船舶造成大氣污染提出了規(guī)定。該規(guī)則在船舶NOx排放上的要求與MARPOL公約Tier I標(biāo)準(zhǔn)一致。而該規(guī)則在船舶SOx排放上的要求是船上使用的任何燃油含硫量不超過(guò)4.5%，并且船上需備燃油含硫量有效書面證據(jù)供核查。

將我國(guó)現(xiàn)行法規(guī)與MARPOL公約附則VI進(jìn)行比照分析，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)于國(guó)內(nèi)航行的海船以及內(nèi)河船舶，在NOx和SOx的排放控制要求方面，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行法規(guī)與MARPOL公約附則VI的要求有一定的差距，尤為突出的差距是：國(guó)內(nèi)法規(guī)對(duì)船舶NOx排放的要求還僅停留在MARPOL公約Tier I的標(biāo)準(zhǔn)上，對(duì)船用燃油含硫量的限制還僅停留在4.5%。

4 國(guó)內(nèi)廢氣排放控制現(xiàn)狀分析

4.1 國(guó)內(nèi)出廠柴油機(jī)的排放水平

船機(jī)NOx和SOx等有害排放與柴油機(jī)性能直接相關(guān)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的柴油機(jī)有兩種類別：第一類是引進(jìn)MAN B&W、WARTSILA等國(guó)外著名柴油機(jī)企業(yè)的專利進(jìn)行生產(chǎn)的柴油機(jī)，第二類是國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的柴油機(jī)；其中大部分自主化是通過(guò)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收再創(chuàng)新的手段實(shí)現(xiàn)的。此兩類柴油機(jī)的排放水平有些差異，具體分析如下：

第一類柴油機(jī)，引進(jìn)的是MAN B&W、WARTSILA等國(guó)外著名柴油機(jī)企業(yè)的先進(jìn)成熟的技術(shù)，因此其NOx和SOx等有害排放基本可滿足國(guó)際公約的較高標(biāo)準(zhǔn)要求；

第二類柴油機(jī)，涉及到國(guó)內(nèi)眾多柴油機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，柴油機(jī)排放水平參差不齊，基本上可滿足MARPOL公約Tier I標(biāo)準(zhǔn)，有一部分柴油機(jī)在特定轉(zhuǎn)速范圍區(qū)間尚未達(dá)到Tier II標(biāo)準(zhǔn)。

綜合比較分析國(guó)內(nèi)柴油機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀及其排放水平，對(duì)于新造的船機(jī)，其NOx等有害排放限值可以在Tier I標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上繼續(xù)推行Tier II甚至更高的標(biāo)準(zhǔn)，以推進(jìn)履約，減少排放，促進(jìn)技術(shù)革新。

4.2 船用燃油及其含硫量

為控制船機(jī)SOx排放，我國(guó)現(xiàn)行法規(guī)提出了明確的要求。但如上文指出，這些規(guī)定與MARPOL公約附則VI的要求還有一定的差距，可否參照附則VI進(jìn)一步提高船機(jī)SOx排放標(biāo)準(zhǔn)，需對(duì)船用燃油供給情況及其含硫量等質(zhì)量開(kāi)展有效合適的研判。

我國(guó)船用燃油的供給分為兩種情況：一種是保稅油，其供給國(guó)際航線船舶，大部分是380號(hào)重油；另一種是內(nèi)貿(mào)油，其供給國(guó)內(nèi)航線船舶，主要有輕柴油、4號(hào)燃油、120號(hào)燃油和180號(hào)燃油等[4]。

國(guó)標(biāo)規(guī)定的國(guó)內(nèi)船用輕質(zhì)餾分油含硫量限值為0.2%，4號(hào)重柴油硫含量限值為2%。此標(biāo)準(zhǔn)已實(shí)施多年，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)供給的燃油含硫量等質(zhì)量指標(biāo)完全能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

國(guó)內(nèi)船用殘?jiān)椭饕?20號(hào)燃油和180號(hào)燃油。國(guó)標(biāo)規(guī)定的120號(hào)燃油含硫量限值為4%，180號(hào)燃油硫含量限值為5%。根據(jù)調(diào)研，當(dāng)前國(guó)內(nèi)供給船舶內(nèi)貿(mào)油的廠商企業(yè)較多，不同公司不同牌號(hào)不同批次的燃油，其燃油含硫量等質(zhì)量水平也不盡相同。但調(diào)查數(shù)據(jù)表明，當(dāng)前市場(chǎng)上的絕大部分120號(hào)燃油和180號(hào)燃油的含硫量低于3.5%，可滿足國(guó)內(nèi)法規(guī)4.5%的限值，基本上并可滿足MARPOL公約附則VI規(guī)定的3.5%這一限值。

4.3 在航船舶廢氣排放管理現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)航行船舶主要有內(nèi)河船和海船，其中內(nèi)河船舶與海船相比，更多是小船、老船，噸位小、能耗高，對(duì)其進(jìn)行廢氣排放控制難度相應(yīng)也更大。業(yè)界普遍認(rèn)為，履約MARPOL公約附則VI的要求，應(yīng)該考慮實(shí)際情況，采取分類差別化分步實(shí)施策略，先著手控制船齡短、噸位相對(duì)大的海船。

通過(guò)調(diào)研可知，國(guó)內(nèi)海船基本上按照法定檢驗(yàn)要求配備了齊全的防止大氣污染證書和文件，船員了解相關(guān)廢氣排放控制法規(guī)要求，熟悉相應(yīng)設(shè)備操作程序，且基本上能夠按規(guī)操作。但仍有不少?gòu)U氣排放控制管理的難點(diǎn)，比如如何管理配備EIAPP證書柴油機(jī)的參數(shù)記錄薄及其相關(guān)備件。

當(dāng)前對(duì)于配備EIAPP證書的船用柴油機(jī)，主管機(jī)構(gòu)一般采用參數(shù)檢查法來(lái)核查NOx等有害排放情況，所以就必須確保參數(shù)的可靠性，船員（輪機(jī)員）應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)要求調(diào)整并記錄影響排放的各個(gè)參數(shù)，或采用附有標(biāo)識(shí)號(hào)的備件更換相應(yīng)關(guān)鍵器件。而實(shí)際統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，仍然有很多船舶并未按要求記錄各參數(shù)在記錄薄上，比如調(diào)整噴油定時(shí)、壓縮比等參數(shù)；另外，一些關(guān)鍵部件，比如噴油器、油泵、氣缸蓋等的更換時(shí)常無(wú)記錄。還有一些船舶記錄雖有，但是記錄與實(shí)際不相符，其記錄僅僅是為應(yīng)付檢查。因此，有必要研討如何有效加強(qiáng)在航船機(jī)廢氣排放管理。

5 國(guó)內(nèi)MARPOL公約附則VI履約對(duì)策

根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)船機(jī)廢氣排放控制現(xiàn)狀的分析，下面就我國(guó)MARPOL公約附則VI履約提出相應(yīng)的對(duì)策。

5.1 研發(fā)與應(yīng)用減排技術(shù)

下面主要就降低NOx排放控制技術(shù)進(jìn)行分析：

（1）使用燃料水乳劑或直接噴水，可以使NOx在原來(lái)的基礎(chǔ)上降低20%～50%。在燃燒區(qū)加注水會(huì)降低燃燒溫度峰值，從而減少NOx的形成，主要是由于NOx的形成依賴于高溫條件；

（2）空氣加濕是噴水的另一種方式，方法是通過(guò)將其與燃燒空氣混合。在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，它可以使NOx降低70%；

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化。新的發(fā)動(dòng)機(jī)需符合國(guó)際海事組織（IMO）Tier 2 NOx的排放限值標(biāo)準(zhǔn)，這可能導(dǎo)致油耗增大約3%。發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化主要通過(guò)優(yōu)化燃燒過(guò)程實(shí)現(xiàn)，包括提高燃油噴射壓力、噴射正時(shí)延遲、增大壓縮比、降低初始空氣溫度和優(yōu)化的噴射模式等。采用電控高壓燃油噴射有利于燃燒優(yōu)化，尤其是在低負(fù)荷工況下；

（4）廢氣再循環(huán)（EGR），通過(guò)排出的廢氣與新鮮空氣混合降低燃燒溫度峰值。它可以使NOx降低70%，但油耗費(fèi)用會(huì)增加2%左右；

（5）選擇性催化還原技術(shù)（SCR），可以使NOx降低95%。尿素被噴入廢氣中并將該混合物通過(guò)催化器進(jìn)行反應(yīng)。SCR裝置的安裝和維護(hù)成本較高，但NOx有大幅度降低并且可通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化降低油耗；

（6）減少燃料中的硫會(huì)使SCR和EGR更容易實(shí)現(xiàn)；

（7）液化天然氣（LNG）在不使用后處理的情況下，可以實(shí)現(xiàn)非常低的NOx排放。

5.2 適度提高排放標(biāo)準(zhǔn)

從歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家比較成熟的經(jīng)驗(yàn)可知，控制船機(jī)廢氣排放的總抓手是“有法可依、執(zhí)法必嚴(yán)”，制定并實(shí)施嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。上面已分析，從當(dāng)前生產(chǎn)出廠的船舶柴油機(jī)的技術(shù)水平以及國(guó)內(nèi)供給燃油的質(zhì)量（含硫量）來(lái)說(shuō)，對(duì)船舶NOx和SOx的排放控制，可在現(xiàn)行國(guó)內(nèi)法規(guī)的基礎(chǔ)上適度提高標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，具體提高排放限值要求到什么程度，不可機(jī)械照搬國(guó)際公約的要求，應(yīng)該充分醞釀、調(diào)研和討論。結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，考慮相關(guān)船舶柴油機(jī)廠商的技術(shù)儲(chǔ)備、在航船舶的實(shí)際狀況等，采取積極的“分步走”戰(zhàn)略，有效穩(wěn)妥推進(jìn)國(guó)內(nèi)法規(guī)與國(guó)際公約的逐步無(wú)縫對(duì)接。如此，可一定程度的減少船機(jī)廢氣排放，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)渡，同時(shí)也可推進(jìn)船機(jī)排放控制技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用與技術(shù)革新。

5.3 制定財(cái)稅鼓勵(lì)措施

征稅和獎(jiǎng)勵(lì)措施主要是為鼓勵(lì)減少?gòu)U氣排放[9]。國(guó)外已經(jīng)有一些成熟的做法值得我們借鑒：（1）挪威NOx稅。針對(duì)包括本國(guó)航運(yùn)業(yè)的所有行業(yè)，履行“哥德堡議定書”規(guī)定的義務(wù)——連續(xù)測(cè)量或基于默認(rèn)指數(shù)計(jì)算。（NOx稅=15×kg在挪威境內(nèi)排放的氮氧化物）；（2）瑞典分化港務(wù)費(fèi)。主要針對(duì)氮氧化物的排放和燃油中的硫含量；（3）溫哥華分化港務(wù)費(fèi)。主要針對(duì)燃料中的硫含量；（4）氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）和CO2的環(huán)境指數(shù)正在研究中，它主要根據(jù)環(huán)保性能來(lái)選擇船舶；（5）DNV清潔設(shè)計(jì)認(rèn)證.限制氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）和制冷劑的排放。

歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在船舶廢氣排放的財(cái)稅法規(guī)政策制定和實(shí)施上積累了一些成熟的經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)可揚(yáng)長(zhǎng)避短、借鑒利用，探索一套適合我國(guó)國(guó)情的做法，綜合運(yùn)用財(cái)稅等經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)杠桿手段，建立并完善國(guó)內(nèi)防止船機(jī)廢氣排放的激勵(lì)與制衡機(jī)制體系。選擇更合適的財(cái)稅鼓勵(lì)與約束措施，比如財(cái)政收入的減免、財(cái)政補(bǔ)助、貼息、征稅范圍的調(diào)節(jié)、稅率費(fèi)率的設(shè)置與調(diào)節(jié)等，這些財(cái)政稅收政策都可直接影響到船舶減排的各環(huán)節(jié)。因此，下一步就應(yīng)該研討采取哪些財(cái)稅調(diào)節(jié)手段，促進(jìn)船舶防止大氣污染工作邁上新臺(tái)階。

5.4 強(qiáng)化監(jiān)督管理

上文已分析當(dāng)前我國(guó)主管機(jī)關(guān)在船機(jī)廢氣排放控制上的監(jiān)管工作有一些薄弱環(huán)節(jié)。相應(yīng)主管機(jī)關(guān)，比如海事部門，作為海上防治船舶污染的管理者和監(jiān)督者，負(fù)有對(duì)船舶廢氣排放實(shí)施嚴(yán)格監(jiān)管的責(zé)任和義務(wù)。現(xiàn)實(shí)中，我國(guó)船舶廢氣排放監(jiān)管涉及到多個(gè)機(jī)構(gòu)，各個(gè)機(jī)構(gòu)職能配置不太合理，資源整合相對(duì)比較欠缺，同時(shí)，監(jiān)管中未充分運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)監(jiān)控技術(shù)。因此，我國(guó)應(yīng)該整合資源，調(diào)整完善各機(jī)構(gòu)職能配置，引進(jìn)現(xiàn)代先進(jìn)監(jiān)控技術(shù)，促進(jìn)對(duì)船舶廢氣排放的有效監(jiān)管、國(guó)際公約的履約和其它相關(guān)法規(guī)的到位實(shí)施。

6 結(jié)語(yǔ)

本文分析了IMO MARPOL公約附則VI對(duì)排放的要求，以及國(guó)內(nèi)法規(guī)對(duì)船舶廢氣排放的要求。進(jìn)而從國(guó)內(nèi)出廠柴油機(jī)的排放水平、船用燃油及其含硫量、在航船舶廢氣排放監(jiān)管等方面對(duì)國(guó)內(nèi)船機(jī)廢氣排放控制現(xiàn)狀作了分析，并有針對(duì)性的提出了國(guó)內(nèi)MARPOL公約附則VI履約對(duì)策。船機(jī)排出的廢氣產(chǎn)生許多有害的影響，因此在全球都施行許多措施以減少排放，并且取得了顯著的進(jìn)步。我國(guó)急需迎頭趕上，探尋并實(shí)踐適合我國(guó)國(guó)情的船機(jī)廢氣排放控制對(duì)策，比如，研發(fā)與應(yīng)用減排關(guān)鍵技術(shù)、適度提高排放標(biāo)準(zhǔn)、制定財(cái)稅鼓勵(lì)措施和強(qiáng)化監(jiān)管，促進(jìn)水路運(yùn)輸健康可持續(xù)發(fā)展、國(guó)際公約履約和環(huán)境保護(hù)。

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