浅谈中国船舶柴油机排放面临的阻碍

潘灶林 黄应邦 吴洽儿 陈余海

摘  要：研究船舶柴油机废弃排放的危害，叙述现阶段全球在船舶柴油机排放问题上的现状和一些要求。再分析中国在船舶柴油机排放问题上，针对在相关的技术、法律等等方面所做的努力，从而分析得出相应存在的技术难关、法律缺陷等面临的阻碍，并提出相对应的改善建议。

关键词：船舶 柴油机 排放问题 阻碍

1.前言

如今突出的环境恶化问题越来越受到人们的重视，特别是新的社会观念：环保意识，不断深入人心，并且得到大家一直的认可。而对于作为海上商业运营的船舶，各类型柴油机的废气排放，有三大人所共知的特点：流动性强、扩散性大、持续时间长。因此中国船舶柴油机排放的研究，不能脱离国际环境，独自闭门造车。

2.船舶柴油机废弃排放的有害物质

以气、液、固不同的形态存在：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）和二氧化硫（SO2）以气态存在与大气中;碳颗粒物的直径在10到100纳米之间，以固态形式存在;而除了二氧化硫（SO2）外的硫氧化物（SOX）和一些液态的碳氢化合物，是以液态形式存在与空气中。

3.当前国际柴油机排放的现状

3.1 IMO规定

3.1.1 IMO规定的硫氧化物（SOX）和氮氧化物（NOX）限制值

《MARPOL73/78》公约附则VI中规定，燃料油中的硫（S）不能超过4.5%。当议定书生效后，燃料油中的硫（S）必须小于1.5%，硫氧化物（SOX）在排放的废气中不能超过6.0g/（kW·h）。同时强制性规定，船上必须安装合格的废气处理设备，或者采取有效的技术措施处理硫氧化物（SOX）。

《MARPOL73/78》公约附则VI中规定，从2000年开始，所有输出功率大于130kW安装到船上的柴油机，以及新造或改造后的船舶，氮氧化物（NOX）的排放必须符合相应的标准。

3.1.2 IMO对柴油机排放的目标

IMO对排放的最新要求是，从2020年开始，所有航线上的船舶，不论内河还是海上，硫化物（SOX）限制值要降低到0.5%;氮化物（NOX）的排放限降低到现在排放值的20%，也就是要比现在低80%。

3.1.3 IMO设立排放控制区

排放控制区：有硫氧化物（SOX）排放控制区和氮氧化物（NOX）排放控制区两种。这种设定，在1997年开始被收入“防止船舶造成大气污染规则”，并成为组成附则Ⅵ的一部分，其中硫氧化物（SOX）排放控制区成为硫排放控制区（SECA）。

3.2 美国环境保护署（CEPA）规定

据美国环境保护署（CEPA）最新规定，凡是在美国注册的船舶柴油机气缸扫气容积在2.5到30dm3之间，有了进一步的排放限制，称为Tier2，从开始生效现在为止，已经实行了8年。其中二氧化氮（NO2）与IMO制定的Tier1中规定的限制值相比，少25%到40%。在硫氧化物（SOX）方面，北美参加来了航运业正面临环境控制区域（ECA），在2012年正式实施。规定2007年要求使用的柴油硫含量，不能超过0.05%。2012年以后，燃烧此类柴油的船舶，强制要求使用超低硫柴油，含量为0.0015%。

3.3 瑞典环境保护署规定

瑞典在认可并执行IMO的相关要求下，在1998年，就对行驶在其国内的海域的船，按照其船舶安装的柴油机排放值（包括硫氧化物（SOX）和氮氧化物（NOX）排放值等），排放值的多少需缴纳不同程度的污染税，如表1。

3.4 欧盟规定

2012年，欧盟为了保护环境，通过了一项最新的立法修正案，该立法修正案规定，凡是航行在欧盟国家海域的所有船舶，将以硫氧化物（SOX）排放标准执行。同时决定，航行在其成员国12海里的海域或者停靠泊在其成员国港口的船舶，开始施行2008年通过的0.5%的硫氧化物（SOX）排放标准。值得注意的是，波罗地海、北海和英吉利海峡这三个控制区，2015年后，就要施行0.1%的排放标准。为了符合欧盟议会的各项要求，在过去的2013年，执行空气质量的评审标准是，以彻底换用0.1%的硫化物排放标准，来测试和验证新的排放标准的可能性。

2014年开始到现在，欧盟议会为进一步保护环境，尝试修改船舶关税，主要是修改船舶柴油机排放的征税立法。

3.5 船舶氮氧化物排放限制

本应该在2016年生效的《国际防止船舶污染公约》附錄四中Tier III氮氧化物排放限制，由于俄罗斯提出提议，接着波兰和希腊等5个国家相应和支持这一项提议，生效的时间推迟到2021年。只是以略微多几票的多数通过了俄罗斯自身的提议，美国在拥有保留推迟生效时间的权利之下，与几个欧洲国家一同表示反对。同时，一些非政府环保组织，比如T&E等，他们以自身的立场表示对此决定反对。鉴于此，IMO只能在下一届的海洋环境保护委员会会议上重新投票得出决定。

3.6 日本的新技术

被称为的绝热发动机机器的问世，日本方面声称，它的二氧化碳（CO2）排放水平将比现有的排放水平低三分之二，氮氧化物（NOX）和灰尘等颗粒物的排放水平将达到新的层次，可以做到几乎无排出。它还有一项大的改进，理论上的热效率将达到70%的水平。

通过以上的叙述，国际组织的标准已经在上述的发达国家得到认可，并且各国依据自身的生产条件，制定了较为严格的标准。同时一些新技术已经被发明创造出来，并且已经得到了实际的运用。

4.当前中国柴油机排放的现状

4.1 中国船舶行业的简况

就按照目前国内国企或者私企拥有的船舶而言，与国际上的船舶相比，在质量方面，船舶的服务年限已经到了老船的时期;在船舶构成方面，集装箱和油船船占总船舶的比例较小散货船所占的比例较大;在吨位方面，按照平均来比较，在世界的排名较发达国家后。这凸显了我国的船舶，在大型化方面与国际水平差距很大。在专业化和自动化方面，更是落后于其他国家，而且现在在船舶上使用的关键技术，都是依靠进口。

4.2 中国船舶柴油机排放

4.2.1 中国船舶柴油机排放的相关情况

在目前的国际情形之下，中国依旧在造船数量上遥遥领先与世界任何一个国家，是名副其实的建造船舶大国。由于中国境内的河流众多，其承载的航运资源巨大，需要数量庞大的内河船舶。据有关的权威发布的数据显示，中国目前有831030艘各种大小和类型的船舶，可以用于正常生产的港口总量约有3.1万个，而河流的总航道长约124200千米。因此，在数字背后显示，中国的船舶动力方面排放非常可观，不得不引起人们的注意。据国内的环境科学院的有关人员透露，繁忙的沿海海运和港口的运作，这些地区的来自国内外的船舶的废气量绝不比内河轻。

据交通运输部在其官网上发布的数据显示，在贯彻实行了“十五”规划的节能减排的措施后，这一个“十五”阶段，远洋船舶的CO2排放量达到惊人的0.4亿t。而远洋船舶的氮氧化物（NOX）占了世界氮氧化物（NOX）总量8000万吨的三分之一还多一点。

4.2.2 中国船舶柴油机排放的标准

《中华人民共和国大气污染防治法》该法规从2000年通过以来，初略的描述，要求船舶的排放中有害物质，不能超过相关规定的限制值。

GB/T15097-2008《船用柴油机排气排放污染物测量方法》这是2009年最新开始施行的心标准。此标准对一些台架测量、测试方法和程序等都有具体的规定，但是没有给出具体的上限和下限值。

《船用柴油机氮氧化物排放试验及检验指南》中国是组成IMO成员国的一员，专门有针对性根据《73/78国际防止船舶造成污染公约》附则VI中的规定，以及依据《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》的相关要求，该指南经过一系列的探讨和实验研究之后，得到中国船级社（CCS）批准生效。在该指南上面列出的和指定的方法，都有特定的程序，有些直接采取国外的一些有实践的使用的方法。

4.2.3中国船舶柴油机排放的一些动态

柴油机排放的的主要影响因素有两个：一个是与发动机相关的工艺水平，二是燃用的燃料油的质量好坏。然而，中国恰好在这两点上，在管理、研发和技术等等方面存在巨大的漏洞，以至于还在世界排名的后面。最新有一项数字表明，我国已经在燃料油此加大力度了。该数字是“普通柴油”中的硫物质占得比例从0.4%降到0.035%。这一要求，已经与现在施行的“车用柴油”中的比例一样。尽管在这样可喜的情况之下，在船舶中使用的油含硫的比例是“普通柴油”的一百倍。柴油机等发动机方面，由于自主创新的技术不多，这种能力在企业和科研部门中都比较薄弱，要开发新的产品和一些技术都缺乏理论和设备条件。

一些柴油机的排放标准，虽然被我国的一些部门依次的通过并实施，但都没有强制要求。

面度如今低迷的经济环境，一些船舶所有者和管理者，尽可能的做到利益最大化，在船上使用不合格的低品质的燃油，排放的废气中污染物，远不能满足要求，使排放问题进一步加深。

不得不提的是，据相关的调查和走访，管理部门对柴油机排放的认识不足，并且政策执行不到位。

5.改善柴油机排放问题的理论方法面临的阻碍

5.1 理论支持

彻底除去船舶柴油机的燃料油中的硫成分，是从源头上解决硫氧化物（SOX）排放最有力的理论支持。这样的方法也从是根本上解决了硫氧化物（SOX）生成，所以是一种效果最好的方法。可以通过对燃油进行脱硫，来达到这一效果。但由于目前的技术限制，用来进行这一操作的设备和程序，不够先进和太过耗时复杂，成本过高。有待新的设备的研发出来。也可以通过利用一种方法——水洗，来除去排放物中的硫氧化物（SOX）。可是这一项投资，虽有显著的，但从整体来说不符合环保的要求。

由于空气中含有氮气（N2），而生成氮氧化物（NOX）目前主要是由于柴油机自身的机构、柴油机运行时动态的燃烧过程和柴油机工作时的外部环境，以及柴油机运行相关的一系列辅助系统和设备的工作状态有关。因此，要控制氮氧化物（NOX）排放，是一项系统的工程。无论哪一个因素，都足以把其它先进的设备共用，不能够得以全面的发挥，进而导致不能减轻氮氧化物（NOX）的排放。

5.2 实用技术

电子调速器系统、SCR技术、EGR技术、气体燃料技术、排气再循环、高压共轨喷射、选择性催化还原器、排气再循环、柴油机颗粒捕集器和EGR技术等等是一些比较常用的实用技术。

6.关于改进柴油机排放问题的一些建议

各个省市在制定行业标准方面，应该设立一套合理的信息互享与沟通的系统。成立一些专家机构，以及政府办事机构，以最快的反应速度，收集和应对理论与实践中出现的各种问题，跟进国际最新的技术，进行研究。同时，及时的对国内的相关标准或者技术，展开最新的探讨和研究，以便适应最新的世界行情。

除了省市，所有的相关企业，应该自觉地或者在政府的鼓励与奖惩之下，积极参与政府参加的各项研究。在企业和省市中，参与相关柴油机排放工作的人员之间，应该建立一定的培训计划、淘汰制度和国际交流机制。以便于这些人员了解最新的行业知识、能够保持最强的活力。同时与国际人员交流，培养他们的全球化视角，提高他们的国际竞争力。

在柴油机的生产和研发上，国家应该投入一些资金，设立一些柴油机排放的研发和开发项目，用于实际考验各个企业的能力，以避免各种形式的评估。

对于船舶的燃料油，应该建立一套网上公示的系统，以便于对各个船舶柴油机燃料油供应商的及時了解。

关于人才，国家应该重视学校人才的实践和理论教学，培养自己人才资源。

7. 结论

本研究了国外各国的法律法规和先进技术、国内法律法规和巨大需求下的落后技术和改善排放问题的理论阻碍，这方面综合分析得出，中国船舶柴油机排放面临巨大的障碍。

基金项目：农业农村部渔业安全生产管理项目（171721301124112041-01，171721301124112041-02）;农业农村部南海渔业安全应急处置与对策研究（02011020191111）;农业农村部外海渔业开发重点实验室2018年度开放基金课题（LOF 2018-05）.

参考文献：

[1]薛天经.柴油机排放的现状和新问题[J].小型内燃机，1992.

[2]蔡惟瑾，赵春亭，杨玉森.国内外机车柴油机排放污染物的法规制定进展与现状[J].       铁道劳动安全卫生与环保，1996.

[3]张庭发.港口空气污染及防治[J].交通与运输，2006.

[4]李俊.我国防止船舶污染法律问题研究[D].复旦大学，2010.

[5]刘宇.船舶柴油机氮氧化物排放法规限制要求与展望[J].装备制造，2009.

[6]庞海龙，邓成林，姚广涛等.船用柴油机有害物排放控制技术[J].船舶工程，2011.

[7]伏晴艳，沈寅，张健.上海港船舶大气污染物排放清单研究[J].安全与环境学报，2012.

[8]黄加亮.船舶柴油机废气排放污染的控制技术[J].集美航海学院学报，1996.

[9]罗啸.船舶柴油机SCR控制系统研究[D].中国舰船研究院，2013.

[10]王志民，陈国需，高永建.柴油机排放控制技术的发展[J].内燃机，2003.