淺談中國(guó)船舶柴油機(jī)排放面臨的阻礙

潘灶林 黃應(yīng)邦 吳洽兒 陳余海

摘? 要：研究船舶柴油機(jī)廢棄排放的危害，敘述現(xiàn)階段全球在船舶柴油機(jī)排放問(wèn)題上的現(xiàn)狀和一些要求。再分析中國(guó)在船舶柴油機(jī)排放問(wèn)題上，針對(duì)在相關(guān)的技術(shù)、法律等等方面所做的努力，從而分析得出相應(yīng)存在的技術(shù)難關(guān)、法律缺陷等面臨的阻礙，并提出相對(duì)應(yīng)的改善建議。

關(guān)鍵詞：船舶 柴油機(jī) 排放問(wèn)題 阻礙

1.前言

如今突出的環(huán)境惡化問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，特別是新的社會(huì)觀念：環(huán)保意識(shí)，不斷深入人心，并且得到大家一直的認(rèn)可。而對(duì)于作為海上商業(yè)運(yùn)營(yíng)的船舶，各類(lèi)型柴油機(jī)的廢氣排放，有三大人所共知的特點(diǎn)：流動(dòng)性強(qiáng)、擴(kuò)散性大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。因此中國(guó)船舶柴油機(jī)排放的研究，不能脫離國(guó)際環(huán)境，獨(dú)自閉門(mén)造車(chē)。

2.船舶柴油機(jī)廢棄排放的有害物質(zhì)

以氣、液、固不同的形態(tài)存在：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）和二氧化硫（SO2）以氣態(tài)存在與大氣中;碳顆粒物的直徑在10到100納米之間，以固態(tài)形式存在;而除了二氧化硫（SO2）外的硫氧化物（SOX）和一些液態(tài)的碳?xì)浠衔?，是以液態(tài)形式存在與空氣中。

3.當(dāng)前國(guó)際柴油機(jī)排放的現(xiàn)狀

3.1 IMO規(guī)定

3.1.1 IMO規(guī)定的硫氧化物（SOX）和氮氧化物（NOX）限制值

《MARPOL73/78》公約附則VI中規(guī)定，燃料油中的硫（S）不能超過(guò)4.5%。當(dāng)議定書(shū)生效后，燃料油中的硫（S）必須小于1.5%，硫氧化物（SOX）在排放的廢氣中不能超過(guò)6.0g/（kW·h）。同時(shí)強(qiáng)制性規(guī)定，船上必須安裝合格的廢氣處理設(shè)備，或者采取有效的技術(shù)措施處理硫氧化物（SOX）。

《MARPOL73/78》公約附則VI中規(guī)定，從2000年開(kāi)始，所有輸出功率大于130kW安裝到船上的柴油機(jī)，以及新造或改造后的船舶，氮氧化物（NOX）的排放必須符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.2 IMO對(duì)柴油機(jī)排放的目標(biāo)

IMO對(duì)排放的最新要求是，從2020年開(kāi)始，所有航線(xiàn)上的船舶，不論內(nèi)河還是海上，硫化物（SOX）限制值要降低到0.5%;氮化物（NOX）的排放限降低到現(xiàn)在排放值的20%，也就是要比現(xiàn)在低80%。

3.1.3 IMO設(shè)立排放控制區(qū)

排放控制區(qū)：有硫氧化物（SOX）排放控制區(qū)和氮氧化物（NOX）排放控制區(qū)兩種。這種設(shè)定，在1997年開(kāi)始被收入“防止船舶造成大氣污染規(guī)則”，并成為組成附則Ⅵ的一部分，其中硫氧化物（SOX）排放控制區(qū)成為硫排放控制區(qū)（SECA）。

3.2 美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（CEPA）規(guī)定

據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（CEPA）最新規(guī)定，凡是在美國(guó)注冊(cè)的船舶柴油機(jī)氣缸掃氣容積在2.5到30dm3之間，有了進(jìn)一步的排放限制，稱(chēng)為T(mén)ier2，從開(kāi)始生效現(xiàn)在為止，已經(jīng)實(shí)行了8年。其中二氧化氮（NO2）與IMO制定的Tier1中規(guī)定的限制值相比，少25%到40%。在硫氧化物（SOX）方面，北美參加來(lái)了航運(yùn)業(yè)正面臨環(huán)境控制區(qū)域（ECA），在2012年正式實(shí)施。規(guī)定2007年要求使用的柴油硫含量，不能超過(guò)0.05%。2012年以后，燃燒此類(lèi)柴油的船舶，強(qiáng)制要求使用超低硫柴油，含量為0.0015%。

3.3 瑞典環(huán)境保護(hù)署規(guī)定

瑞典在認(rèn)可并執(zhí)行IMO的相關(guān)要求下，在1998年，就對(duì)行駛在其國(guó)內(nèi)的海域的船，按照其船舶安裝的柴油機(jī)排放值（包括硫氧化物（SOX）和氮氧化物（NOX）排放值等），排放值的多少需繳納不同程度的污染稅，如表1。

3.4 歐盟規(guī)定

2012年，歐盟為了保護(hù)環(huán)境，通過(guò)了一項(xiàng)最新的立法修正案，該立法修正案規(guī)定，凡是航行在歐盟國(guó)家海域的所有船舶，將以硫氧化物（SOX）排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。同時(shí)決定，航行在其成員國(guó)12海里的海域或者?？坎丛谄涑蓡T國(guó)港口的船舶，開(kāi)始施行2008年通過(guò)的0.5%的硫氧化物（SOX）排放標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是，波羅地海、北海和英吉利海峽這三個(gè)控制區(qū)，2015年后，就要施行0.1%的排放標(biāo)準(zhǔn)。為了符合歐盟議會(huì)的各項(xiàng)要求，在過(guò)去的2013年，執(zhí)行空氣質(zhì)量的評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)是，以徹底換用0.1%的硫化物排放標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)測(cè)試和驗(yàn)證新的排放標(biāo)準(zhǔn)的可能性。

2014年開(kāi)始到現(xiàn)在，歐盟議會(huì)為進(jìn)一步保護(hù)環(huán)境，嘗試修改船舶關(guān)稅，主要是修改船舶柴油機(jī)排放的征稅立法。

3.5 船舶氮氧化物排放限制

本應(yīng)該在2016年生效的《國(guó)際防止船舶污染公約》附錄四中Tier III氮氧化物排放限制，由于俄羅斯提出提議，接著波蘭和希臘等5個(gè)國(guó)家相應(yīng)和支持這一項(xiàng)提議，生效的時(shí)間推遲到2021年。只是以略微多幾票的多數(shù)通過(guò)了俄羅斯自身的提議，美國(guó)在擁有保留推遲生效時(shí)間的權(quán)利之下，與幾個(gè)歐洲國(guó)家一同表示反對(duì)。同時(shí)，一些非政府環(huán)保組織，比如T&E等，他們以自身的立場(chǎng)表示對(duì)此決定反對(duì)。鑒于此，IMO只能在下一屆的海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)會(huì)議上重新投票得出決定。

3.6 日本的新技術(shù)

被稱(chēng)為的絕熱發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)器的問(wèn)世，日本方面聲稱(chēng)，它的二氧化碳（CO2）排放水平將比現(xiàn)有的排放水平低三分之二，氮氧化物（NOX）和灰塵等顆粒物的排放水平將達(dá)到新的層次，可以做到幾乎無(wú)排出。它還有一項(xiàng)大的改進(jìn)，理論上的熱效率將達(dá)到70%的水平。

通過(guò)以上的敘述，國(guó)際組織的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在上述的發(fā)達(dá)國(guó)家得到認(rèn)可，并且各國(guó)依據(jù)自身的生產(chǎn)條件，制定了較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)一些新技術(shù)已經(jīng)被發(fā)明創(chuàng)造出來(lái)，并且已經(jīng)得到了實(shí)際的運(yùn)用。

4.當(dāng)前中國(guó)柴油機(jī)排放的現(xiàn)狀

4.1 中國(guó)船舶行業(yè)的簡(jiǎn)況

就按照目前國(guó)內(nèi)國(guó)企或者私企擁有的船舶而言，與國(guó)際上的船舶相比，在質(zhì)量方面，船舶的服務(wù)年限已經(jīng)到了老船的時(shí)期;在船舶構(gòu)成方面，集裝箱和油船船占總船舶的比例較小散貨船所占的比例較大;在噸位方面，按照平均來(lái)比較，在世界的排名較發(fā)達(dá)國(guó)家后。這凸顯了我國(guó)的船舶，在大型化方面與國(guó)際水平差距很大。在專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化方面，更是落后于其他國(guó)家，而且現(xiàn)在在船舶上使用的關(guān)鍵技術(shù)，都是依靠進(jìn)口。

4.2 中國(guó)船舶柴油機(jī)排放

4.2.1 中國(guó)船舶柴油機(jī)排放的相關(guān)情況

在目前的國(guó)際情形之下，中國(guó)依舊在造船數(shù)量上遙遙領(lǐng)先與世界任何一個(gè)國(guó)家，是名副其實(shí)的建造船舶大國(guó)。由于中國(guó)境內(nèi)的河流眾多，其承載的航運(yùn)資源巨大，需要數(shù)量龐大的內(nèi)河船舶。據(jù)有關(guān)的權(quán)威發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)目前有831030艘各種大小和類(lèi)型的船舶，可以用于正常生產(chǎn)的港口總量約有3.1萬(wàn)個(gè)，而河流的總航道長(zhǎng)約124200千米。因此，在數(shù)字背后顯示，中國(guó)的船舶動(dòng)力方面排放非?？捎^，不得不引起人們的注意。據(jù)國(guó)內(nèi)的環(huán)境科學(xué)院的有關(guān)人員透露，繁忙的沿海海運(yùn)和港口的運(yùn)作，這些地區(qū)的來(lái)自國(guó)內(nèi)外的船舶的廢氣量絕不比內(nèi)河輕。

據(jù)交通運(yùn)輸部在其官網(wǎng)上發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，在貫徹實(shí)行了“十五”規(guī)劃的節(jié)能減排的措施后，這一個(gè)“十五”階段，遠(yuǎn)洋船舶的CO2排放量達(dá)到驚人的0.4億t。而遠(yuǎn)洋船舶的氮氧化物（NOX）占了世界氮氧化物（NOX）總量8000萬(wàn)噸的三分之一還多一點(diǎn)。

4.2.2 中國(guó)船舶柴油機(jī)排放的標(biāo)準(zhǔn)

《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》該法規(guī)從2000年通過(guò)以來(lái)，初略的描述，要求船舶的排放中有害物質(zhì)，不能超過(guò)相關(guān)規(guī)定的限制值。

GB/T15097-2008《船用柴油機(jī)排氣排放污染物測(cè)量方法》這是2009年最新開(kāi)始施行的心標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一些臺(tái)架測(cè)量、測(cè)試方法和程序等都有具體的規(guī)定，但是沒(méi)有給出具體的上限和下限值。

《船用柴油機(jī)氮氧化物排放試驗(yàn)及檢驗(yàn)指南》中國(guó)是組成IMO成員國(guó)的一員，專(zhuān)門(mén)有針對(duì)性根據(jù)《73/78國(guó)際防止船舶造成污染公約》附則VI中的規(guī)定，以及依據(jù)《船用柴油機(jī)氮氧化物排放控制技術(shù)規(guī)則》的相關(guān)要求，該指南經(jīng)過(guò)一系列的探討和實(shí)驗(yàn)研究之后，得到中國(guó)船級(jí)社（CCS）批準(zhǔn)生效。在該指南上面列出的和指定的方法，都有特定的程序，有些直接采取國(guó)外的一些有實(shí)踐的使用的方法。

4.2.3中國(guó)船舶柴油機(jī)排放的一些動(dòng)態(tài)

柴油機(jī)排放的的主要影響因素有兩個(gè)：一個(gè)是與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的工藝水平，二是燃用的燃料油的質(zhì)量好壞。然而，中國(guó)恰好在這兩點(diǎn)上，在管理、研發(fā)和技術(shù)等等方面存在巨大的漏洞，以至于還在世界排名的后面。最新有一項(xiàng)數(shù)字表明，我國(guó)已經(jīng)在燃料油此加大力度了。該數(shù)字是“普通柴油”中的硫物質(zhì)占得比例從0.4%降到0.035%。這一要求，已經(jīng)與現(xiàn)在施行的“車(chē)用柴油”中的比例一樣。盡管在這樣可喜的情況之下，在船舶中使用的油含硫的比例是“普通柴油”的一百倍。柴油機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)方面，由于自主創(chuàng)新的技術(shù)不多，這種能力在企業(yè)和科研部門(mén)中都比較薄弱，要開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品和一些技術(shù)都缺乏理論和設(shè)備條件。

一些柴油機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)，雖然被我國(guó)的一些部門(mén)依次的通過(guò)并實(shí)施，但都沒(méi)有強(qiáng)制要求。

面度如今低迷的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，一些船舶所有者和管理者，盡可能的做到利益最大化，在船上使用不合格的低品質(zhì)的燃油，排放的廢氣中污染物，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足要求，使排放問(wèn)題進(jìn)一步加深。

不得不提的是，據(jù)相關(guān)的調(diào)查和走訪(fǎng)，管理部門(mén)對(duì)柴油機(jī)排放的認(rèn)識(shí)不足，并且政策執(zhí)行不到位。

5.改善柴油機(jī)排放問(wèn)題的理論方法面臨的阻礙

5.1 理論支持

徹底除去船舶柴油機(jī)的燃料油中的硫成分，是從源頭上解決硫氧化物（SOX）排放最有力的理論支持。這樣的方法也從是根本上解決了硫氧化物（SOX）生成，所以是一種效果最好的方法?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)燃油進(jìn)行脫硫，來(lái)達(dá)到這一效果。但由于目前的技術(shù)限制，用來(lái)進(jìn)行這一操作的設(shè)備和程序，不夠先進(jìn)和太過(guò)耗時(shí)復(fù)雜，成本過(guò)高。有待新的設(shè)備的研發(fā)出來(lái)。也可以通過(guò)利用一種方法——水洗，來(lái)除去排放物中的硫氧化物（SOX）?？墒沁@一項(xiàng)投資，雖有顯著的，但從整體來(lái)說(shuō)不符合環(huán)保的要求。

由于空氣中含有氮?dú)猓∟2），而生成氮氧化物（NOX）目前主要是由于柴油機(jī)自身的機(jī)構(gòu)、柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)的燃燒過(guò)程和柴油機(jī)工作時(shí)的外部環(huán)境，以及柴油機(jī)運(yùn)行相關(guān)的一系列輔助系統(tǒng)和設(shè)備的工作狀態(tài)有關(guān)。因此，要控制氮氧化物（NOX）排放，是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程。無(wú)論哪一個(gè)因素，都足以把其它先進(jìn)的設(shè)備共用，不能夠得以全面的發(fā)揮，進(jìn)而導(dǎo)致不能減輕氮氧化物（NOX）的排放。

5.2 實(shí)用技術(shù)

電子調(diào)速器系統(tǒng)、SCR技術(shù)、EGR技術(shù)、氣體燃料技術(shù)、排氣再循環(huán)、高壓共軌噴射、選擇性催化還原器、排氣再循環(huán)、柴油機(jī)顆粒捕集器和EGR技術(shù)等等是一些比較常用的實(shí)用技術(shù)。

6.關(guān)于改進(jìn)柴油機(jī)排放問(wèn)題的一些建議

各個(gè)省市在制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，應(yīng)該設(shè)立一套合理的信息互享與溝通的系統(tǒng)。成立一些專(zhuān)家機(jī)構(gòu)，以及政府辦事機(jī)構(gòu)，以最快的反應(yīng)速度，收集和應(yīng)對(duì)理論與實(shí)踐中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，跟進(jìn)國(guó)際最新的技術(shù)，進(jìn)行研究。同時(shí)，及時(shí)的對(duì)國(guó)內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或者技術(shù)，展開(kāi)最新的探討和研究，以便適應(yīng)最新的世界行情。

除了省市，所有的相關(guān)企業(yè)，應(yīng)該自覺(jué)地或者在政府的鼓勵(lì)與獎(jiǎng)懲之下，積極參與政府參加的各項(xiàng)研究。在企業(yè)和省市中，參與相關(guān)柴油機(jī)排放工作的人員之間，應(yīng)該建立一定的培訓(xùn)計(jì)劃、淘汰制度和國(guó)際交流機(jī)制。以便于這些人員了解最新的行業(yè)知識(shí)、能夠保持最強(qiáng)的活力。同時(shí)與國(guó)際人員交流，培養(yǎng)他們的全球化視角，提高他們的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

在柴油機(jī)的生產(chǎn)和研發(fā)上，國(guó)家應(yīng)該投入一些資金，設(shè)立一些柴油機(jī)排放的研發(fā)和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，用于實(shí)際考驗(yàn)各個(gè)企業(yè)的能力，以避免各種形式的評(píng)估。

對(duì)于船舶的燃料油，應(yīng)該建立一套網(wǎng)上公示的系統(tǒng)，以便于對(duì)各個(gè)船舶柴油機(jī)燃料油供應(yīng)商的及時(shí)了解。

關(guān)于人才，國(guó)家應(yīng)該重視學(xué)校人才的實(shí)踐和理論教學(xué)，培養(yǎng)自己人才資源。

7. 結(jié)論

本研究了國(guó)外各國(guó)的法律法規(guī)和先進(jìn)技術(shù)、國(guó)內(nèi)法律法規(guī)和巨大需求下的落后技術(shù)和改善排放問(wèn)題的理論阻礙，這方面綜合分析得出，中國(guó)船舶柴油機(jī)排放面臨巨大的障礙。

基金項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)安全生產(chǎn)管理項(xiàng)目（171721301124112041-01，171721301124112041-02）;農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南海漁業(yè)安全應(yīng)急處置與對(duì)策研究（02011020191111）;農(nóng)業(yè)農(nóng)村部外海漁業(yè)開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2018年度開(kāi)放基金課題（LOF 2018-05）.

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