船用柴油機(jī)排放控制技術(shù)

馬世學(xué) 徐凱峰 于宇

摘 要：現(xiàn)階段，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在船舶推進(jìn)領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，然而由于船用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低、使用的燃料過(guò)于劣質(zhì)，導(dǎo)致高污染排放問(wèn)題一直得不到有效緩解。對(duì)于船用發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)性和機(jī)動(dòng)性一直是其發(fā)展的重點(diǎn)方向，同時(shí)高污染排放和噪聲問(wèn)題也已經(jīng)受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。在此情況下，為減少環(huán)境的污染，滿足人們?nèi)找嫣岣叩沫h(huán)境要求，采取措施對(duì)船舶有害物質(zhì)排放進(jìn)行限制已經(jīng)刻不容緩。本文闡述了船用柴油機(jī)高污染排放控制技術(shù)，以期對(duì)船用柴油機(jī)排放控制技術(shù)的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：船用柴油機(jī)；排放；控制技術(shù)

在船用柴油機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)有大量的污染物排放在空氣中，帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染。大氣污染是全球性問(wèn)題，需要世界各國(guó)及國(guó)際組織共同努力降低船舶柴油機(jī)排放對(duì)環(huán)境的影響。據(jù)調(diào)查可知，歐盟于2010年做出明確要求，在其港口作業(yè)超過(guò)兩小時(shí)以上的船舶不能使用含硫量大于0.1%燃油。我國(guó)也在近期提出了相關(guān)實(shí)施方案，對(duì)一些水域船舶排放進(jìn)行控制，減少NOx、PM2.5和SOx的排放量，改善我國(guó)的沿海區(qū)域的空氣質(zhì)量。

1 船用柴油機(jī)高污染排放的危害

1.1 船用柴油機(jī)的排放污染

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)石油的消費(fèi)量也逐漸增多，導(dǎo)致我國(guó)大氣狀況不容樂(lè)觀，近幾年我國(guó)國(guó)內(nèi)的霧霾現(xiàn)象已經(jīng)十分嚴(yán)重。其中導(dǎo)致我國(guó)環(huán)境問(wèn)題突出的主要元兇之一便是船用柴油廢氣，這些污染物對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，進(jìn)而危害到人們的身體健康。船用柴油廢氣不僅含有較多的致癌物質(zhì)，還對(duì)人們的呼吸系統(tǒng)造成極大的壓力。針對(duì)于傳統(tǒng)的船舶柴油機(jī)，人們一般會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮尾聲噴入柴油，此時(shí)燃油和空氣混合極為不均勻并因?yàn)榫植咳狈ρ鯕舛a(chǎn)生一氧化碳和黑煙，黑煙粒子一般擁有腐蝕性，容易對(duì)人體造成嚴(yán)重的影響。同時(shí)燃料因?yàn)槿紵煌耆菀邹D(zhuǎn)化為HC，給大氣造成嚴(yán)重污染。船用柴油機(jī)一般使用含有較多硫磺的劣質(zhì)重質(zhì)柴油，一旦燃燒就會(huì)生成對(duì)大氣環(huán)境危害較大的硫化物，危害很大?，F(xiàn)階段船舶柴油技術(shù)通過(guò)升級(jí)，已經(jīng)極大的減少了未燃徑和一氧化碳的排放量，船用柴油廢氣的主要污染物成分已經(jīng)變成了硫化物和氮氧化物。所以目前船用柴油機(jī)排放控制技術(shù)主要針對(duì)的除了煙塵顆粒以外，就是硫化物和氮氧化物。

1.2 船用柴油機(jī)有害排放對(duì)生存環(huán)境的危害

對(duì)船用柴油機(jī)的排放氣體氣體進(jìn)行分析，我們一般將其分成兩種，一種是空氣和汽油不完全燃燒的產(chǎn)物，稱為有害成分，主要包括一氧化碳、硫化物、氮氧化物、HC化合物和碳煙、硫酸鹽、未燃燒燃油、潤(rùn)滑油等有害物質(zhì)。有害成分雖然在排放氣體中含量比例很低，一般在1～5%的范圍內(nèi)，但對(duì)大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。舉例來(lái)說(shuō)，酸雨會(huì)給建筑物和植物帶來(lái)較為嚴(yán)重的破壞，而使酸雨產(chǎn)生的主要因素就是硫化物和氮氧化物。另一種是空氣和汽油的完全產(chǎn)物，成為無(wú)害氣體，主要有二氧化碳、氮?dú)?、水蒸氣、過(guò)剩氧氣等物質(zhì)。此外，排放物二氧化氮屬于溫室氣體，可在同溫層進(jìn)行大氣反應(yīng)，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。同時(shí)也會(huì)影響人們的身體健康，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)降低人體血液輸氧的能力以及人體呼吸系統(tǒng)的協(xié)調(diào)能力。

2 船用柴油機(jī)有害物排放控制技術(shù)

2.1 提高燃油品質(zhì)

2.1.1使用乳化油

使用乳化油可以有效的減少船用柴油機(jī)在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物。在解決船舶腐蝕噴射系統(tǒng)的前提下，使用乳化油也能夠有效降低耗油率和煙度。當(dāng)前船舶推進(jìn)領(lǐng)域?qū)θ榛图夹g(shù)研究已經(jīng)較為成熟，乳化油技術(shù)已經(jīng)到了實(shí)踐階段，很多船舶在制造過(guò)程中已經(jīng)考慮到了乳化油技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，M AN-B&W公司經(jīng)過(guò)深入研究制造了7 L90 GSCA 柴油機(jī)，其中在20000kW波多黎發(fā)電設(shè)備的安裝中就應(yīng)用了乳化油技術(shù)。此外，在上世紀(jì)末期，日本在研制“N ippon-Maru”號(hào)訓(xùn)練船的發(fā)電設(shè)備時(shí)也應(yīng)有了乳化油技術(shù)，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)，該發(fā)電設(shè)備處于百分之五十以下的負(fù)荷端狀態(tài)時(shí)，氮氧化物的排放效率沒(méi)有明顯降低，但若是該發(fā)電設(shè)備處于百分之五十以上的負(fù)荷端狀態(tài)時(shí)，氮氧化物的排放會(huì)隨著負(fù)荷的提高而產(chǎn)生愈加降低的效果。

2.1.2 代用燃料

對(duì)于船舶來(lái)說(shuō)，可以適宜的把船用燃料替換成乙醇、甲醇、液化天然氣等新型燃料。但為了提高能源利用率，也要對(duì)船用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行必要的改裝。

2.2 缸內(nèi)處理技術(shù)

對(duì)缸內(nèi)處理技術(shù)來(lái)說(shuō)，一旦降低氮氧化物的排放量就會(huì)嚴(yán)重影響到經(jīng)濟(jì)性，所以無(wú)法對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范。在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化油煙機(jī)的工作特性就成為相關(guān)研究人員重點(diǎn)研究的方面。目前相關(guān)研究人員主要研究的技術(shù)是改進(jìn)燃燒技術(shù)和改進(jìn)增壓技術(shù)。前者指的是對(duì)電子控制噴射技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，可以在低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)有效的降低黑煙排放，在高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)有效的降低氮氧化物排放；后者有效的使空氣中冷卻器冷卻度有所提高，并使高廢氣渦輪增壓器增壓度也有顯著的提高。不但提高了經(jīng)濟(jì)性，也抑制了氮氧化物的生成。

2.3 后處理技術(shù)

后處理技術(shù)在船舶方面的應(yīng)用主要有兩種，第一種是廢棄補(bǔ)燃，主要應(yīng)用方法是把廢氣充入蒸汽鍋爐中，然后通過(guò)調(diào)節(jié)附加油的方式使廢棄能夠充分的燃燒，進(jìn)而有效的降低氮氧化物的排放量。第二種使選擇性催化還原法，這種方法可以使排放標(biāo)準(zhǔn)的制定更加嚴(yán)格規(guī)范，合理的采用選擇性催化還原法可以有效地降低氮氧化物的排放，緩解船用柴油機(jī)高污染排放的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，船用柴油機(jī)的高污染排放嚴(yán)重危害大氣環(huán)境，已經(jīng)引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。在此情況下，很多國(guó)家或國(guó)際組織已經(jīng)采取了相關(guān)的措施來(lái)降低船用柴油機(jī)的排放污染。本文從船用柴油機(jī)排放的實(shí)際情況出發(fā)，闡述了船用柴油機(jī)高污染排放的危害，并對(duì)船用柴油機(jī)有害物排放控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究，分析了提高燃油品質(zhì)、缸內(nèi)處理技術(shù)和后處理技術(shù)，以期對(duì)船用柴油機(jī)排放控制的發(fā)展提供幫助，改善大氣環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]龐海龍，鄧成林，姚廣濤，等.船用柴油機(jī)有害物排放控制技術(shù)[J].船舶工程，2011（1）.

[2]吉恒松，張程程，張州榕，等.船用柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)低NOx燃燒的數(shù)值模擬[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（4）.

[3]呂林，許建華，徐萬(wàn)毅，等.柴油品質(zhì)對(duì)船用柴油機(jī)顆粒與煙度排放的影響[J].內(nèi)燃機(jī)工程，2010（4）.