第八章1船舶大气污染

• 1.石油的脱硫技术 主要采用的是氢化法，利用触媒(钴-钼、镍 -钨)在高温高压的条件下，使石油中的硫分与氢 反应形成硫化氢来脱硫的。 2.排烟脱硫技术 排烟脱硫法分为湿式法和干式法两种。湿式 法又包括：石灰石膏法、氢氧化镁法、碱性水溶 液法等。 干式法指的是活性炭法。湿式法大约 占90％，其中大容量的火力发电用石灰石膏法， 而其它行业用氢氧化镁法占据主流。与湿式法相 比，干式法中的活性炭法因活性炭的价格高，导 致其经济性差，使用受到限制。
• 引入再循环的废气均需要冷却处理，使其温度降 低到大约160℃-180℃范围后，再经过过滤等清 洁处理，方允许引入气缸再循环使用。 • 优点：废气净化效率高，能有效降低NOX的排放 ，结构简单，处理经济，便于使用；操作方便， 易于控制。 • 缺点：如果使用不当，会招致冒烟和其它有害污 染物的增加；另外，循环废气会造成润滑油的污 染及发动机的磨损。
二、船舶对大气污染的危害 船舶排放的废气主要由NOX、SOX、COX、 VOC（挥发性有机化合物volatile organic compounds)等，其中NOX与SOX对环境和人类 的影响最大。特别是SO2排放后，在大气中的 氧化过程，并于云中的水雾结合形成的酸雨， 对植物的生长将产生严重的危害。而NOX排放 的主要成分是NO，它亦会在大气中氧化而形 成酸雨，对人类及动物产成的危害和影响是极 其严重的。NO是无色并且具有轻度刺激性的 气体，它在浓度低时对人体健康无明显影响， 高浓度时会造成人与动物中枢神经系统障碍
• 第Ⅲ级：2016年1月1日或以后建造的船舶： • （1）3.4g/（KW· h），n﹤130rpm • （2）9.0 X n-0.2 /（KW· h）， 130rpm ≤ n ﹤2000 rpm（3）2.0g /（KW· h）， n﹥2000 rpm • 硫氧化物（SOx） • 2012年1月1日以前：4.5%m/m • 2012年1月1日以后：3.5%m/m • 2020年1月1日以后：0.5%m/m • 船舶在硫排放控制区域内： • 2010年7月1日以前：1.5%m/m • 2010年7月1日以后：1.0%m/m • 2015年1月1日以后：0.1%m/m
• 2.废气再循环 废气再循环EGR（ Exhaust Gas Recirculation ）是指让发动机的一部分排气引回 进气管，与新鲜空气混合后作为工质参加气缸内 的热循环。EGR作为控制NOX排放的一项有效措施， 越来越受到重视。 废气再循环能使排气中NOX的浓度下降的原 因是： （1）废气能使燃烧时反映混合物中的氧含量显著 降低。 （2）废气中含有较多的水蒸气和二氧化碳，二者 的比热比空气大，会使燃烧过程所达到的火焰温 度降低。
• 二 船舶NOX排放控制技术 NOX包括NO、NO2、N2O2等，其中对环境 危害最大的是NO和NO2。通常所提及的氮氧 化物的污染，即指NO及NO2污染。在柴油机 的排气中，NO2的浓度仅占5%，而N2O2的浓度 更低，因此主要研究的便是氮氧化物NO。 高温、富氧和氮与氧在高温环境中长时 间停留，是柴油机燃烧过程中促进NO生成的 三要素。
• (2)船舶发动机以及锅炉等设备燃烧燃料后的废气 排放污染，该污染物质的长期排放造成的大气污 染后果严重，随船舶的航行自然而然的形成了了 流动的污染源; • (3)船舶目前使用的含氯氟烃（氟利昂CFCs）及 其它卤化物的制冷剂和灭火剂，由于技术性或事 故性的泄漏而对大气环境的长期危害； • （4）船舶所承运的有毒有害气体泄漏扩散而 造成的大气污染。
COX主要成分是CO和CO2， CO2作为全球温 室气体（GHG）中的主要成分，主要会 造成全球温室效应。 CO无色、无味，但有毒，与血红蛋 白结合，使人慢性中毒。主要表现为中枢 神经受损，造成记忆力下降等。 HC：主要包括未燃或未完全燃烧的燃油、 润滑油及其裂变产物，简称未燃烃。 危害：使造血机能破坏，造成贫血、神经 衰弱，并会降低肺对传染病的抵抗力。 HC与NOx在阳光紫外线作用下，经光化学 反应产生光化学烟雾。
• 第三节 船舶废气排放与污染控制技术
• （一） 控制SO2 排放量的措施 目前， 减少SO2 排放量的主要方法有： （1）使用低硫燃料；（2）石油脱硫；（3） 排烟脱硫。方法（1）受到了地球资源的限 制，人类可以积极采取的对策便是（2）、 （3）两种方法。而现今大多数船舶一般采 用的控制措施为使用低硫燃油和脱硫燃油。 船舶排烟脱硫处理必将是今后船舶环境下防 止SO2 污染大气的主要发展方向。
三、船载液体货物蒸汽污染 船舶运输的三大液体散货是：石油、化学 品、液化气，其中石油包括有原油、成品油（ 汽油、煤油、柴油）和油渣等，其运输量占整 个液态散货的 70%以上：液化气是指在常温常 压下为气态需要加压或冷却而转变为液态储运 的化学品。目前，我国海运散装化学品的品种 已大数十种。
液体散货运输中存在的大气污染问题主要是：在 货物转运和存储过程中，产生石油、成品油及各 类液体化学品蒸气，其扩散会对港口大气环境造 成一次及二次污染。近年来随着石油储运量的大 幅提高，一些大型油港大气环境中烃类指标逐年 上升，其中，单船装卸作业范围内空气中油气浓 度大大超过劳动安全卫生标准，作业高峰期港区 周围大气环境中烃类浓度数倍于环境允许浓度标 准。在化学品码头，当储运货种为光化学反应活 性较高的烃类时（如甲苯），光化学污染较为严 重。
• 5. 选择性催化还原法 SRC(Selective Catalytic Reduction) 用氨作还原剂对含NOX的气体进行催化还原 处理，使氨能有选择地和气体中的NOX进行反应， 而不和氧发生反应，称为选择性催化还原法。 优点：效果好，可除去高达95％的 NOX，部 分烟气和碳氢化合物亦会被SCR中的反应器的氧 化作用除去。 缺点：SCR系统装置尺寸大、初投资成本稍 高、运行费用高，在负荷变化时难以适当地控制 喷入量，另外，在船舶环境下，还原剂的装卸、 储存和安全方面都是不容忽视的问题。
第八章 船舶大气污染 所谓空气污染，根据国际标准化组织（ISO） 做出的定义：“通常是指由于人类活动和自然过程 引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达 到足够的时间，并因此而危害了人体健康，舒适感 或环境”。
一、船舶在营运过程中会出 现一些特殊的大气环境污染 问题，通常表现为： （1）运输散装货物的船舶 在港口储存和转运过程中易 产生粉尘和石油及化学品蒸 气，从而对港口附近局部区 域大气环境产生明显不利的 影响；
第二节公约及法规关于防止船舶大气污染的要求 为了有效控制和防止船舶对大气环境所造成 的污染，国际海事组织（IMO）在1995年9月召 开的IMO 第37次环保会（MPEC37）上，在 MARPOL73/78国际公约原有的5个附则的基础上， 又增加了附则Ⅵ—防止船舶大气污染规则，并于 1997年正式通过。 该附则是任选附则，其生效条件是要有不少 于15个国家参加，该15国所拥有的商船队的总吨 位之和不少于世界商船总吨位的50%。
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• 氮氧化物，排量限制： • 第Ⅰ级：2000年1月1日至2011年1月1日前建 造的船舶:（1）17.0g/（KW· h），n﹤130rpm • （2）45.0 X n-0.2，130rpm ≤ n ﹤2000 rpm • （3）9.8g/(KW`h), n﹥2000 rpm • 第Ⅱ级：2011年1月1日或以后建造的船舶： • （1）14.4g/（KW· h），n﹤130rpm • （2）44.0 X n-0.2 /（KW· h）， 130rpm ≤ n ﹤2000 rpm • （3）7.7g /（KW· h）， n﹥2000 rpm
• 3.延迟喷油定时 延迟喷油定时是在燃烧过程中降低NOX发生 量的简便、有效的改进方法。延迟喷油定时的作 用主要是使燃料燃烧所形成的温度颠峰值降低， 但会使油耗率略有增加。 通过调整喷油规律，减少上止点前喷入气缸 的燃油量；或者调整气阀正时，降低最高燃烧温 度和压力； 另外，改进喷油器结构，如减小喷油器压力 室容积，改动喷油嘴喷孔数目、孔径和长度等。
Fra Baidu bibliotek
• PM：柴油机排气微粒，对人体健康危害性与其 粒径有关，粒径越小，停滞于人体肺部、支气管 的比例越大，对人体危害越大。 VOC的主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃， 它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有 机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。 通常所说的墙面漆中对人体有害的化学物质（重 金属除外）就是指VOC。这些挥发性有机化合物 包括甲醛、氨、乙二醇、酯类等物质。当房间里 VOC达到一定浓度时，会引起头痛、恶心、呕吐、 乏力等症状，严重时甚至引发抽搐、昏迷，伤害 肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退 等严重后果。
• 船舶柴油机NOX排放的控制措施大体可分为燃 料预处理、工作过程处理和排气后处理三类。 其中预处理可分为：采用低氮燃油或甲烷等 低氮燃料、燃油乳化等；过程处理包括：废 气再循环、喷油定时延迟、改变喷油器参数 及燃油-水分层喷射；后处理包括：废气再 燃烧处理和催化还原法处理。
下面对目前船用柴油机常用的控制 NOX 排放的措施 加以重点说明。 • 1.燃油乳化 燃油掺水乳化能较大幅度地减少NOX。标准 设计的发动机满负荷时可以加入20%的水。使用 乳化后的燃油将对NOX的生成量和燃油的消耗率 产生一定的影响，其影响程度随机器型号的不同 而不同，但在一般情况下，增加一个百分点的水 将减少一个百分点的NOX。 局限性：水和重质燃油的乳化比较容易进行，也 比较稳定，但水与柴油、轻质柴油的乳化比较困 难，沿海航行需要强制采用低硫燃油时，如果要 采用燃油掺水技术，就需要设置专门的乳化装置
此外，液体散货在水上运输和岸边储存过程 中的溢出、泄漏事故存在潜在的污染风险。许多 液体散货在溢出、泄漏后，因暴露于空气中而挥 发。以石油为例，在2-3天内的挥发率可达20%70%。假定一个中型溢油事故的溢油量为200吨， 则挥发进入空气的速率很有可能大于100kg/h。 泄漏事故中的蒸气扩散将有可能造成短时期的空 气污染与生态损害。因此，坚强防止各类事故发 生的措施，加强污染监测和模拟预测，制定相应 的应急反应计划，加强事故预防和应急反应能力， 完善水上安全监督管理体制，是避免事故发生或 事故发生后减轻污染损害的重要防治对策。
• 尽管NO的直接危害性不大，但NO在大气中可以 被臭氧氧化成具有剧毒的NO2 ，NO2吸入人体后 会造成血液的输氧能力下降，在NO2含量超过一 定标准的环境中停留时间过长的话，还会使人因 肺气肿而死亡。同时，氮氧化物还是形成光化学 烟雾的起因物质之一。 • 据挪威向国际海事组织提供的资料表明，船舶每 年排放NOX达602万吨，占世界排放总量的7％； SOX达634万吨，约占世界排放总量的4％，船舶 大气污染应经到了不容忽视的地步，特别是在港 口、海峡和一些航线密集、船舶流量大的海区， 船舶排放废气甚至成为该地区的主要污染源。
按IMO秘书长提供,萨摩亚于2004年5月18 日加入MARPOL 73/78的1997年议定书(附则Ⅵ大 气规则)。该议定书、附则Ⅵ达到生效条件,即 2005年5月19日后,议定书生效，2006年8月23日 在我国生效。 我国《大气污染物综合排放标准》也于1997 年开始实施。严格履行国际公约中所规定的义务， 贯彻和落实国家的有关政策法规，加强船舶营运 环境的规划和管理，研究适合我国具体情况的技 术和对策，是防止和控制船舶造成大气污染的坚 强保证。
• 4.燃油-水分层喷射 燃油-水分层喷射SFWI（Stratified FuelWater Injection）系统，它与燃油掺水乳化来 加水的方法不同，在柴油机的喷油阶段，该系统 将水送至喷油器，使油和水分层喷入气缸，以降 低火焰温度。 该系统给水量是由一个控制器根据发动机的 负载和NOX所需削减水平来控制的，船舶环境下， 造水机的容量要相对增大，同时由于不能加入任 何防锈剂，所以必须对供水系统的防锈问题加以 充分考虑。