船用柴油机排放控制技术

马世学 徐凯峰 于宇

摘 要：现阶段，柴油发动机在船舶推进领域得到了较为广泛的应用，然而由于船用发动机转速较低、使用的燃料过于劣质，导致高污染排放问题一直得不到有效缓解。对于船用发动机来说，经济性和机动性一直是其发展的重点方向，同时高污染排放和噪声问题也已经受到人们越来越多的关注。在此情况下，为减少环境的污染，满足人们日益提高的环境要求，采取措施对船舶有害物质排放进行限制已经刻不容缓。本文阐述了船用柴油机高污染排放控制技术，以期对船用柴油机排放控制技术的发展有所帮助。

关键词：船用柴油机；排放；控制技术

在船用柴油机的运行过程中，会有大量的污染物排放在空气中，带来严重的环境污染。大气污染是全球性问题，需要世界各国及国际组织共同努力降低船舶柴油机排放对环境的影响。据调查可知，欧盟于2010年做出明确要求，在其港口作业超过两小时以上的船舶不能使用含硫量大于0.1%燃油。我国也在近期提出了相关实施方案，对一些水域船舶排放进行控制，减少NOx、PM2.5和SOx的排放量，改善我国的沿海区域的空气质量。

1 船用柴油机高污染排放的危害

1.1 船用柴油机的排放污染

随着经济的发展，我国对石油的消费量也逐渐增多，导致我国大气状况不容乐观，近几年我国国内的雾霾现象已经十分严重。其中导致我国环境问题突出的主要元凶之一便是船用柴油废气，这些污染物对环境造成了严重的影响，进而危害到人们的身体健康。船用柴油废气不仅含有较多的致癌物质，还对人们的呼吸系统造成极大的压力。针对于传统的船舶柴油机，人们一般会在发动机压缩尾声喷入柴油，此时燃油和空气混合极为不均匀并因为局部缺乏氧气而产生一氧化碳和黑烟，黑烟粒子一般拥有腐蚀性，容易对人体造成严重的影响。同时燃料因为燃烧不完全容易转化为HC，给大气造成严重污染。船用柴油机一般使用含有较多硫磺的劣质重质柴油，一旦燃烧就会生成对大气环境危害较大的硫化物，危害很大。现阶段船舶柴油技术通过升级，已经极大的减少了未燃径和一氧化碳的排放量，船用柴油废气的主要污染物成分已经变成了硫化物和氮氧化物。所以目前船用柴油机排放控制技术主要针对的除了烟尘颗粒以外，就是硫化物和氮氧化物。

1.2 船用柴油机有害排放对生存环境的危害

对船用柴油机的排放气体气体进行分析，我们一般将其分成两种，一种是空气和汽油不完全燃烧的产物，称为有害成分，主要包括一氧化碳、硫化物、氮氧化物、HC化合物和碳烟、硫酸盐、未燃烧燃油、润滑油等有害物质。有害成分虽然在排放气体中含量比例很低，一般在1～5%的范围内，但对大气环境造成了严重的污染。举例来说，酸雨会给建筑物和植物带来较为严重的破坏，而使酸雨产生的主要因素就是硫化物和氮氧化物。另一种是空气和汽油的完全产物，成为无害气体，主要有二氧化碳、氮气、水蒸气、过剩氧气等物质。此外，排放物二氧化氮属于温室气体，可在同温层进行大气反应，对环境造成严重的影响。同时也会影响人们的身体健康，情况严重时会降低人体血液输氧的能力以及人体呼吸系统的协调能力。

2 船用柴油机有害物排放控制技术

2.1 提高燃油品质

2.1.1使用乳化油

使用乳化油可以有效的减少船用柴油机在燃烧过程中产生的氮氧化物。在解决船舶腐蚀喷射系统的前提下，使用乳化油也能够有效降低耗油率和烟度。当前船舶推进领域对乳化油技术研究已经较为成熟，乳化油技术已经到了实践阶段，很多船舶在制造过程中已经考虑到了乳化油技术的应用问题。举例来说，M AN-B&W公司经过深入研究制造了7 L90 GSCA 柴油机，其中在20000kW波多黎发电设备的安装中就应用了乳化油技术。此外，在上世纪末期，日本在研制“N ippon-Maru”号训练船的发电设备时也应有了乳化油技术，根据检测数据，该发电设备处于百分之五十以下的负荷端状态时，氮氧化物的排放效率没有明显降低，但若是该发电设备处于百分之五十以上的负荷端状态时，氮氧化物的排放会随着负荷的提高而产生愈加降低的效果。

2.1.2 代用燃料

对于船舶来说，可以适宜的把船用燃料替换成乙醇、甲醇、液化天然气等新型燃料。但为了提高能源利用率，也要对船用发动机进行必要的改装。

2.2 缸内处理技术

对缸内处理技术来说，一旦降低氮氧化物的排放量就会严重影响到经济性，所以无法对排放标准进行规范。在此基础上，优化油烟机的工作特性就成为相关研究人员重点研究的方面。目前相关研究人员主要研究的技术是改进燃烧技术和改进增压技术。前者指的是对电子控制喷射技术进行合理应用，可以在低负荷状态时有效的降低黑烟排放，在高负荷状态时有效的降低氮氧化物排放；后者有效的使空气中冷却器冷却度有所提高，并使高废气涡轮增压器增压度也有显著的提高。不但提高了经济性，也抑制了氮氧化物的生成。

2.3 后处理技术

后处理技术在船舶方面的应用主要有两种，第一种是废弃补燃，主要应用方法是把废气充入蒸汽锅炉中，然后通过调节附加油的方式使废弃能够充分的燃烧，进而有效的降低氮氧化物的排放量。第二种使选择性催化还原法，这种方法可以使排放标准的制定更加严格规范，合理的采用选择性催化还原法可以有效地降低氮氧化物的排放，缓解船用柴油机高污染排放的问题。

3 结语

综上所述，船用柴油机的高污染排放严重危害大气环境，已经引起人们越来越多的关注。在此情况下，很多国家或国际组织已经采取了相关的措施来降低船用柴油机的排放污染。本文从船用柴油机排放的實际情况出发，阐述了船用柴油机高污染排放的危害，并对船用柴油机有害物排放控制技术进行了深入研究，分析了提高燃油品质、缸内处理技术和后处理技术，以期对船用柴油机排放控制的发展提供帮助，改善大气环境。

参考文献：

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