船舶柴油机废气排放与控制
船舶柴油机NOx排放控制探析
船舶柴油机NOx排放控制探析20世纪70年代以来，船舶柴油机的排放对环境的影响日益引起各国的重视，许多国家和地区通过立法的形式规定了船舶柴油机的排放限额。
国际海事组织（IMO）多次召开会议，就船用燃油质量、主机机型设计和排放要求展开探讨。
随着MARPOL公约附则Ⅵ第二阶段和第三阶段的到来，对船舶排放的要求更加严格。
文章从技术方面就降低NOx的排放进行探讨。
标签：船用柴油机；MARPOL；NOx排放随着国际贸易的发展，船舶航运在经济发展中发挥着越来越重要的作用。
在驱动经济发展的同时，自身也面临着能源与环境的问题。
地球上化石燃料储存有限，而能源需求量却在逐年增加，资源面临着枯竭的危险。
与此同时，环境污染日趋严重，极大地制约了经济的发展，影响人们的身体健康，甚至危及人类的生存。
船舶对环境所造成的污染主要来自柴油机排放造成的大气污染。
限制船舶污染物的排放已成为国际社会的共识。
1997年，国际海事组织（IMO）制定并通过了MARPOL73/78公约的新增附则Ⅵ《防止船舶造成大气污染规则》，对船舶主机的排放提出严格的要求。
MARPOL73/78公约附则Ⅵ适用于400总吨及以上航行于缔约国海域的船舶，以及航行于缔约国所属或所管辖水域的平台和钻井平台。
对安装在2000年1月1日及以后的船舶上的柴油机或经重大改装的、输出功率超过130KW的柴油机，附则Ⅵ规定了NOx的排放上限，表1是IMO对NOx 排放的要求。
据统计，船用柴油机每年向大气中排放的NOx达到650万吨，超过了SOx （600万吨）。
预计到2020年，NOx的排放量将增长47%。
船舶所造成的大气污染，特别是距海岸400km以内的近海地区尤为严重。
减少柴油机的有害排放已刻不容缓。
NOx是柴油机废气的主要成分之一，其中90%的是NO，少量是NO2。
NOx是形成酸雨、酸雾的主要原因之一，是光化学烟雾的罪魁祸首，对人体的呼吸系统有毒害作用。
限制氮氧化物的排放已成为各国环保部门的共识。
船舶柴油机废气排放与控制汇总
3.2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。
船舶采用的控制措施主要是使用低硫燃料和脱硫燃 油, 而对排烟脱硫处理将是今后船舶防止SO2污染的主 要发展方向。
3.3控制NOX 排放的措施
减少NO 排放的技术措施很多，但归纳起来主要有三方面： 机前净化措施、机内净化措施和机后净化措施。
NOX 排放的主要成分是NO, 它是无色并且具有轻度刺 激性的气体, 它在低浓度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。同时 NO极易氧化 成NO2， NO2 吸入人体后会造成血液的输氧能力下降, 而 且在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。
2.3硫氧化物(SOx)排放的控制标准
附则Ⅵ对硫氧化物(SOx)的一般要求规定,船舶使用的任何 燃油的含硫量不得超过4.5%。在硫氧化物(SOx)排放控制区 的船舶所使用的任何燃料中,含硫量不得超过1.5%。船舶可 使用经主管机关按IMO制订的导则认可的废气净化系统将船 舶的硫氧化物总排放量减少至6.0g/(kW·h)或以下,也可使用其 它技术将硫氧化物总排放量限制在同等水平,但是应当经过主 管机关依据IMO导则认可。
船舶柴油机废气排放与控制
目录
1船舶柴油机排放废气的危害
本文目录 结构
2船舶柴油机废气排放标准 3船舶柴油机废气排放控制措施
4 总结
1.船舶柴油机排放废气的危害
船舶排放的废气主要有NOX、SOX、COX等, 其中NOX 与SOX 对环境和人类பைடு நூலகம்影响最大。
SO2 排放后, 在大气中的氧化过程, 并与云中的水雾结 合形成的酸雨, 对植物的生长将产生严重的危害，二氧化 硫为刺激性气体, 易溶于水, 几乎全部被上呼吸道吸收, 对 眼、上呼吸道粘膜有强烈刺激作用，可引起眼结膜炎、急 性支气管炎。
船用低速柴油机废气排放控制技术
港口科技•绿色港口2005年5月19日生效1日开始实施〜-Tier ;丨1(排放控制区域）预计2016年开始实施200 400 600 8()0 1 000 1 200 1 40f) 1 600 1 800 2 000 2 200柴油机转速/(r /m in )图1不同阶段下N a 排放限定值舶排放最终都会影响到海岸。
除C 02外，NO ,和S 0A .目前都能控制，即所谓的脱硝脱硫。
2008年10月召开的海洋环境保护委员会(M aritim e Environment Protection Committee ,MEPC )第58次会议上通过国际防止船舶污染公 约（MARTOL )附则V I 的修正案，IMOTierll 排放 规则于2011年1月1日开始执行，IM () Tier I I I 排放规则也在2016年开始实施。
同时还提出对柴 油机C 02和PM 排放的控制。
图1与图2分别为 国际上对NO .(排放以及燃油含硫量的控制要求。
不同阶段下NO ,#放限定值见图1，燃油中含硫 量的控制要求见图2,。
引 S现如今，世界上约90%的贸易都是以海运方式 来完成的。
海上运输虽是一种最为有效的运输方式，但是船用低速柴油机废气排放中的N O p S O .、H C 、P M等空气污染物及C 02温室气体对全球环境和气候产生的影响，已经成为当前国际社会关注的 热点。
例如，1条大型集装箱船用6万kW 的主机 推进以24 kn 的航速运行1山消耗240 t 重油， 其中会含7 t 硫，需要3 000 t 氧气助燃，同时有 13 000 t 氮气进人气缸，此外，还需要损耗1 t 的 润滑油。
经过燃烧做功后，无害排放12 985 t N 2、 2 000t 02、350t 水蒸气；同时产生大量的有害排 放，合计有860t 的（：02、1扣302、3〇1觸,，还有部 分碳氢化合物及颗粒物。
302遇见水蒸气就是H 2S 03，部分大气污染的酸雨就含有这种物质，是 大气的主要污染物；颗粒物是雾霾的主要成分; C 02是主要的温室气体，是全球变暖的祸首;NO , 包括多种化合物，如n 2o 、n o、n o 2、n 2o 3、n 2o 4和N A 等。
船舶柴油机的有害排放及控制
主要内容：
§5.1船舶柴油机的排放与危害 §5.2控制船舶柴油机排放的有关法规 §5.3柴油机有害排放的控制措施
§5.1
船舶柴油机的排放与危害
一、柴油机排气污染物的主要成分 无害成分： CO2、水蒸气(H2O)、过量空气、残余氮气(N2)等。(占总量的99.8％） 有害成分： CO、NOx、HC、硫氧化物（SOx） 、颗粒等。
4.颗粒:也称微粒（Particulate Matter:PM） 柴油机PM的组成取决于运转工况，尤其是排气温度。
当排气温度较高时，它主要是碳质微球的聚集体，一般称之为 碳烟（Dry Soot:DS），它主要是柴油机在高压燃烧条件下，局部高温、 缺氧、裂解并脱氢而生成的以碳为主要成分的固体微小颗粒。 当排气温度较低时，碳烟会吸附和凝聚多种有机物，称为有机 可溶成份（Soluable Organic Fraction:SOF）,它是重质有机化合物从气 缸内排出并被空气稀释时凝结并被碳粒所吸附的。 若排气成份中HC含量高，则冷凝作用就更强烈。
机前处理 代用燃料 醇类燃料 LNG 燃油乳化 推迟喷油 稀薄燃烧 喷油器改进 高压喷射 直接喷水 进气加湿 蒸汽喷射 废气再循环 催化转化SCR
机内处理
改进燃烧
加水处理
改进循环 机后处理
一、燃烧过程的改进 1)高压喷射 喷射高压和短喷油持续期,改善雾化质量,加大喷油速率,卷入油 束空气量增加,燃油与空气混合和燃烧速度加快,颗粒排放降低。 2）推迟喷射 增大喷油提前角，发火前喷入气缸的燃油量多，爆燃严重，最 高燃烧温度较高，NOX的生成量较多； 反之，NOX的生成量较少。 因此，推迟喷射可减小缸内NOX的生成量。 3)电控喷射及引导喷射 实现高压喷射和引导喷射,根据工况变化对喷油规律最优控制， 既保证柴油机性能又抑制NOx与颗粒。 4)排气再循环(EGR) EGR是使部分排气再次进入气缸进行循环，一般可使约10%～20% 的废气再次进入发动机气缸。 采用EGR后，由于进气中氧浓度降低和热容量的增加，可获得较 低的燃烧速度从而降低Nox生成（降低30％～40％） 。
船舶柴油机的污染物排放控制技术研究
船舶柴油机的污染物排放控制技术研究【摘要】本文通过对船舶柴油机尾气污染物排放标准的研究，详细论述了船舶柴油机污染物排放控制技术的具体措施以及目前的国内柴油机尾气净化技术的研究现状，对船舶柴油机排放控制技术的发展趋势进行了预测，为我国船舶柴油机技术的发展提供了有效的借鉴。
【关键词】船舶柴油机；尾气排放；控制技术0.引言柴油机作为大型船舶的主要动力使用已经有了近百年历史，其可靠性和经济性已经得到了很好的验证，但随着国际社会对环境保护的越来越重视，船舶柴油机的废气排放物的污染物也引起了人们的广泛关注。
九十年代初，国际海事组织（IMO）制定了“防止船舶造成大气污染规则”，对船舶柴油机的污染物排放进行了限制，给海航运输业带来了巨大的影响。
在控制船舶柴油机的污染物排放技术领域主要有两个方向，一是提高柴油机的可靠性和劣质燃油的燃烧率，降低燃油消耗；二是在船舶柴油机的设计、制造和运行管理上进行改进，降低污染物的排放量。
本文通过实践经验，对船舶柴油机的排放标准、污染物排放控制技术及其发展趋势进行了详细的论述，为船舶柴油机的研究和发展提供了有效的借鉴，同时为船舶柴油机的维修和保养人员提供了有力的理论支撑。
1.船舶柴油机的污染物排放标准简介为了有效的抑制船舶柴油机对大气的污染，国际海事组织（IMO）制定了MARPOL73/78附则-《防止船舶造成大气污染规则》，于2005年5月在国际上生效，自2006年8月在我国生效，该规则对船舶废气中的硫氧化物和氮氧化物的含量进行了明确的限制：转速在130r/min以下的柴油机氮氧化物的排放量要低于14.4g/（kw·h），到2016年以后要低于3.4g/（kw·h）；转速大于130r/min，且小于2000r/min的柴油机氮氧化物排放量要低于44x10-0.23g/（kw·h），2016年以后要低于44x10-0.2g/（kw·h）；而转速大于2000r/min的柴油机氮氧化物的排放量要低于7.7g/（kw·h），2016年以后要低于2.0g/（kw·h）；柴油机燃油的硫成分含量在一般区域必须低于3.5%，2020年以后必须低于0.5%，在控制区域必须小于1.0%，2020年以后必须低于0.1%。
船舶柴油机的有害排放及控制
柴油机燃用HC化合物燃料完全燃烧时,只产生CO2、H2O,没有其 它有害产物。
由于可燃混合气在燃烧前和燃烧中的极短时间完成的,混合气不 均匀程度较严重。
在高温富氧环境下易生成NOx， 在高温缺氧环境下不完全燃烧生成CO和炭烟粒子, 在低温及混合气过稀条件下易生成HC 。 燃油中的硫燃烧生成SO2 及SO3 。
5）硫氧化物（SOx）：
SOX是燃油中的硫分在燃烧中的产物，主要包括SO2和SO3。 SO2具有刺激性，与水结合后生成亚硫酸，直接危害人的眼鼻和 喉粘膜，引起呼吸器官炎症。 另外，SO2进一步氧化的产物SO3与水分作用形成硫酸并形成酸
雨。
三、柴油机有害气体排放物的生成机理
1．NOx：指柴油机排气中各种氮氧化物的总称。 对柴油机来说要控制的氮氧化物主要是NO的排放量，而对人类
若排气成份中HC含量高，则冷凝作用就更强烈。
§5.2 控制船舶柴油机排放的有关法规
上世纪70年代以来，由于环境污染的日益严重和人们对环境状 况的日益关注，内燃机有害排放物对大气造成的危害受到了人们 的高度重视。
各国际组织及世界各国和地区相继以法规的形式对内燃机排放物 加以强制性限制。
主要内容： 一．国际海事组织（IMO）的有关规定 二．其它国家和地区的有关排放法规 三．排放法规的实施对船舶柴油机动力装置的影响
柴油机PM的组成取决于运转工况，尤其是排气温度。
当排气温度较高时，它主要是碳质微球的聚集体，一般称之为 碳烟（Dry Soot:DS），它主要是柴油机在高压燃烧条件下，局部高温、 缺氧、裂解并脱氢而生成的以碳为主要成分的固体微小颗粒。
当排气温度较低时，碳烟会吸附和凝聚多种有机物，称为有机 可溶成份（Soluable Organic Fraction:SOF）,它是重质有机化合物从气 缸内排出并被空气稀释时凝结并被碳粒所吸附的。
船机废气排放标准与控制
NOX IMO Tier2
功率 P（kW） （单缸排量）
HC+NOX （g/kW.h）
美国 欧盟 Tier2 Tier1
PM （g/kW.h）
美国 欧盟 Tier2 Tier2 Tier1
8.18~9.75 （2.5臆SV约5） 7.2 7.2 0.20 0.20 5.0 5.0
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内燃机与配件
船机废气排放标准与控制
税绍强
（中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆 401122） （China Automotive Engineering Research Institute Co.，Ltd.，Chongqing 401122，China）
摘要院描述了我国船机废气排放现状，介绍了我国首部船舶排放标准《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二 阶段) 》，对比了中外船机排放标准，同时对我国船舶排放现状提出思考及建议。
作者简介院税绍强（1992-），男，本科，发动机试验工程师，主要从 事汽车与发动机排放研究。
2 国外现行船机排放法规 目前，国外主要存在美国、欧盟以及 IMO 三大船机标 准，三者之间有共同点也有其差异性。国外三大标准的实 施时间如下： 淤 美 国 ：根 据 美 国 EPA 法 规 40 CFR PART 89、40 CFR PART 94、40 CFR PART 1042，美国内河船机 Tier 2 阶段实施时间为 2004~2009 年，法规实施的时间因发动机 单缸排量的不同而不同； 于欧盟：根据 2004/26/EC 指令，欧盟商用内河船机 Tier 1 阶段实施时间为 2006~2008 年施行 Tier 1 阶段，法 规实施的时间因发动机单缸排量的不同而不同； 盂IMO：根据 MARPOL 73/78 公约附则 VI，2011 年远 洋船机实施 Tier 2 阶段。 在排放限值方面，IMO 排放体系只控制 NOX 和 SOX， 美国以及欧盟体系增加了对 HC、PM 和 CO 的控制，控制 的项目比 IMO 体系多。从 NOX 限值看，欧盟第一阶段和美 国的第二阶段标准基本一致单缸排量小于 20L 的船机，欧 盟和美国标准比 IMO Tier 2 严格；单缸排量大于 20L 小于 30L 的船机，欧盟和美国标准的控制要求和 IMO Tier 2 的 要求大致相当。三大标准的排放限值见表 1。
船舶柴油机的有害排放及控制
03
CATALOGUE
船舶柴油机有害排放的控制技术
燃油喷射控制技术
燃油喷射控制技术是控制船舶柴油机 有害排放的重要手段之一。通过精确 控制燃油喷射的时间、压力和喷射量 ，可以降低柴油机燃烧过程中产生的 有害物质，如氮氧化物、硫氧化物和 颗粒物等。
抽样检测
通过采集排放气体样本，送至实验室 进行分析，获取排放物的成分和浓度 数据。
直接测量
使用测量仪器直接在排放口测量排放 物的成分和流量。
离线检测的局限性
无法实时反映船舶柴油机的排放状况 ，可能存在数据滞后和误差。
有害排放物的检测标准与规范
国际海事组织（IMO）排放标准
01
根据国际海事组织的规定，船舶柴油机的有害排放物必须符合
）。
硫氧化物（SOx）
主要由柴油中硫元素燃烧生成 ，包括二氧化硫（SO2）和三 氧化硫（SO3）。
颗粒物（PM）
柴油机燃烧过程中未完全燃烧 的碳烟、润滑油和金属颗粒等 。
未燃烃（HC）
柴油中未完全燃烧的烃类物质 。
有害排放物的生成机理
01
02条件下，氮气和氧 气反应生成NOx。
VS
燃油喷射控制技术包括喷油定时控制 、喷油压力控制和喷油量控制等。喷 油定时控制主要是通过控制喷油时间 来优化燃烧过程，喷油压力控制则是 通过提高燃油喷射压力来增加燃油雾 化效果，喷油量控制则是根据柴油机 的工况需求精确控制燃油喷射量。
废气再循环技术
废气再循环技术是将柴油机排出的部分废气重新引入燃烧室 ，与新鲜空气混合后再次燃烧。通过降低燃烧温度和减少氧 气浓度，废气再循环技术可以有效降低氮氧化物的排放。
船舶柴油机排放和控制技术介绍
４ ５ ． ｎ
９ ． ８
１ ４ ． ４
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７ ． ７
或以后①
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２ ． Ｏ
了修 正 ， 规定 ： 船 舶 柴 油 机 的排 放 要 求 于 ２ ０ １ １ 年达
￣ Ｊ ｌ Ｔ ｉ ｅ ｒ １ Ｉ 标准 ， ２ ０ １ ６ 年达Ｔ ｉ ｅ ｒ ｍ标 准 。 在 这种 严 峻形 式下 ， 满足 新 的排 放 法规 的新技
王 虎
（ 合肥 熔安动 力机械 有 限公 司） ［ 摘要 ］ 随 着大 气环 境 恶化 ， 国际上对 船舶 柴 油机 的排 放要 求越 来越 严格 。世 界各 国主要 的船 舶 柴油机 制造公 司和研 究所都在积 极 开发降低 柴 油机排放 的新技 术 。本文 主要 介 绍 了 目前 船舶行
间。
② Ｔ ｉ ｅ ｒ ｌ ｌ Ｉ 标 准不适 用于 ：
（ ａ ） 船 长 小于２ ４ 米， 经特 殊设 计 并仅 用于娱 乐 目 的的船上 安装 的柴 油机 ： （ ｂ ） 船 上 主机 额 定 功率之 和 小 于７ ５ ０ ｋ Ｗ 船 舶 上
２ 船 舶 柴 油 机 排 放 法 规
王
虎： 船 舶 柴 油 机 排 放 和 控 制 技 术介 绍
３ 柴 油 机 主 要排 放 物 的 危 害
柴 油 机 在 燃 烧 过 程 中产 生 的 有 害 成 分机 主 要 排 放 物 的 生成 机 理
的新 技术 ， 来满 足 日益 严格 的排放 法规 。
标准 ： 当船 舶 在排 放 控 制 区外 航 行 时 ， 应 至 少符合
Ｔ ｉ ｅ ｒⅡ标 准 。 国际海事组 织将 于２ ０ １ ２ 年起 并不迟 于
船舶废气排放控制技术
船舶废气排放控制技术1.2排放控制标准MARPOL73/78附则VI对于船舶废气中的硫氧化物和氮氧化物的排放含量作了限制，禁止故意排放消耗臭氧的物质，附则规定了燃油中硫的含量不超过4.5%m/m的全球上限，并呼吁国际海事组织在议定书生效后监控全球燃料的平均含硫量。
附则还设立波罗的海区域、北海区域为硫氧化物排放特别控制区，从而对硫的排放进行更严格的控制，在上述区域，船舶使用的燃油中硫的含量不得超过1.5%m/m，或者，船舶必须要安装废气清洁设备或者使用其它技术手段控制硫氧化物的排放。
附则VI规定2000年1月1日起输出功率超过130kW的柴油机，其NOx排放限制如下：1.对转速低于130r/min 的低速柴油机NOx≤17.0g/kw·h。
2.对转速在130r/min N2000R min时，NOx≤45.0×n(-0.2)g kW•；h。
3.对转速n 2000r/min，NOx≤9.8g/kW•；h。
国际海事组织(IMO)防止大气污染规则的生效，导致各国对船舶柴油机排放的进一步认识，出台一系列地方排放标准或国家船舶排放控制计划，如瑞典提出，国内船舶(如渡轮)NOx排放限制为24kW•；h。
挪威的目标为国内航线每年减少10000tNOx(大约总量的20%)，估计波罗的海国家也会有类似的计划。
如果不符合IMO规则，就可能以增加港口使用费的手段加以控制。
2船舶废气SOx、NOx的生成特征SOx主要是燃料中的含硫的燃烧产物，以废气的形成排放于大气，尤其SO2容易氧化形成酸雨危害人类，因此主要是取决于柴油机所燃用燃料的含硫量。
而NOx包括NO、NO2、N2O4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%，而的N2O4浓度更低，因此，主要研究的氮氧化物便是NO，NO可由空气中的氮生成(称为热NO)，也可由燃料中含氮的成分生成(称为燃料NO)，对于柴油机来说，由于其所使用的燃料中一般含氮量不到0.02%，因此，排气中的NO主要是由空气中所含氮在高温下氧化而成(热NO)其氧化过程为(扩充的捷尔杜维奇)N2+O→NO+N O2+N→NO+O N+OH→NO+H上述反应中的氧原子是氧气(O2)在高温分解时所产生的，氧原子的存在诱发了NO生成的连锁反应。
船舶有害气体排放控制
利用可再生生物资源生产的生物燃料，在燃烧过 程中产生的有害气体排放相对较低，有助于降低 船舶的碳足迹。
氢燃料电池
使用氢燃料电池作为动力源，其产生的唯一尾气 为水，无有害气体排放，但当前在船舶上的应用 仍面临技术和经济挑战。
03
CATALOGUE
船舶排放监测与监管
排放监测系统
排放监测设备的安装与运行
THANKS
感谢观看
我国《大气污染防治法》、《海洋环境保护法》等法律法规 也对船舶有害气体排放提出了明确要求，加强了对船舶污染 的防治。同时，我国还积极参与国际合作，共同打击船舶污 染行为。
02
CATALOGUE
船舶有害气体排放控制技术
燃烧控制技术
燃油喷射优化
通过改进燃油喷射系统，提高 燃油的雾化效果和混合气质量 ，实现更充分的燃烧，减少有
排放控制区（ECA）
在特定地理区域内，设立排放控制区，要求船舶在该区域 内使用低硫燃料或采取其他减排措施，以减少硫氧化物的 排放。
罚款和激励政策
对违反排放规定的船舶进行罚款，同时对积极采取减排措 施的船舶给予一定的政策激励，如税收减免、补贴等。
行业自律与绿色航运实践
01
行业自律组织
航运公司、船舶制造商、燃料供应商等相关方可加入行业自律组织，共
国际合作与政策协调
制定国际排放标准
加强国际海事组织（IMO）等国际组织的作用，推动各国政府共同制定更严格的船舶有害气体排放标准，确保全 球航运业在环保方面取得实质性进展。
政策激励与约束
各国政府可通过提供政策激励（如税收优惠、补贴等）和约束措施（如排放税、罚款等），引导航运企业积极采 用环保技术和措施，降低有害气体排放。
提升船员环保意识与技能培训
船用柴油机尾气控制与净化措施研究
船用柴油机尾气控制与净化措施研究摘要：柴油机具有非常多的优点，首先，它具有非常强的经济性，其次，他还有非常好的动力性。
正是由于这些优点，所以在船舶上得到了非常广泛的应用，但是，船用柴油机尾气中有许多污染物，比如说二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮等，这些物质会对环境造成很大的危害，所以国内和国外的许多专家都对船用柴油机尾气控制与进化进行了许多探究，以期望能够解决这些污染物，本篇文章主要探究的是船用柴油机尾气控制与净化措施。
关键词：船用柴油机；尾气控制；净化措施船舶使用最广泛的动力装置便是柴油机，但是柴油机的燃烧给环境带来了非常大的危害，柴油机工作时会产生碳氢化合物、二氧化碳，二氧化硫等，在这些气体中像碳氢化合物，二氧化氮，这些都会产生具有非常强的毒性的光化学烟雾。
氮氧化物和二氧化硫是比较容易和水相溶的，并且能够生成酸雨，一氧化碳对人体会产生非常大的危害，可能会使人中毒，所以船用柴油机的使用会对环境和人体造成非常大的伤害，因此对船用柴油机尾气控制与净化措施的研究便迫在眉睫了。
一、国内外船用柴油机排放标准1.1国际上的排放标准在1997年9月，国际海事组织规定了船舶柴油机废气中氮氧化物，二氧化硫等污染物的排放标准，在2008年2月，国际海事组织进一步对MARPOL公约进行了修订，要求在2016年1月1日之后的船舶排放控制区内，低速柴油机氮氧化物的排放量要比3.4要低，高速柴油机排放量要比2.0要低，这和2011年颁布的相比，降低了75%，一些北美的区域自从2011年8月1日形成了第一个氮氧化物的排放控制区，也就是说在加拿大和美国两个国家的海岸线370千米范围内设置了排放控制区，而且在2013年的1月1日，加勒比海域也确定为氮氧化物的排放控制区，在这之后，像一些欧洲北海以及日本海等地区也确定为氮氧化物的排放控制区，如今，国际上对于海洋生态环境的要求越来越严格，所以会有越来越多的国家和地区对船舶柴油机尾气的排放提出控制措施与净化措施。
船舶排放废气特征分析及控制技术探讨
船舶排放废气特征分析及控制技术探讨随着近几年全球气候变化问题的加剧，全球各国都将环保问题放在了极为重要的位置，其中船舶排放废气的问题也逐渐受到人们的关注。
船舶排放废气主要包括硫化物、氮氧化物、颗粒物等，对人类健康和环境都产生了不可忽视的危害。
本文将对船舶排放废气的特征进行分析，并探讨控制技术。
1、硫化物排放特征燃油中的硫含量是决定船舶硫化物排放量的关键因素。
普通重油的硫含量在2.5%~3.5%之间，而超低硫油的含硫量只有0.1%以下。
排放的硫化物主要有二氧化硫、硫酸雾菌等，会造成大气污染和气候变化。
船舶燃油中的氮和空气中的氧在燃料燃烧时会形成氮氧化物（NOx），主要成分为氮氧化物和二氧化氮。
氮氧化物排放对于大气的氮氧化还原平衡、酸雨的生成等均有重要影响，同时也会对人体健康产生危害。
颗粒物主要分为可吸入颗粒物和细颗粒物两类。
可吸入颗粒物的大小一般在10微米以下，容易引起人体呼吸道疾病；细颗粒物的大小更小，在2.5微米以下，能够直接进入肺泡，引起重大的健康危害。
1、先进的燃烧技术对于船舶排放废气中的硫化物和氮氧化物而言，采用先进的燃烧技术是目前最为常见的解决方案。
例如，采用低硫燃料、涡流燃烧室、燃烧后处理等技术，可以有效地降低船舶排放废气对环境的影响。
2、废气吸收技术船舶排放废气吸收技术的本质是将废气处理后再排放，以达到减少对环境的污染。
常见的技术包括海水法、干法、氨法等。
其中，海水法是一种较为常见也比较有效的技术，通过海水和废气的接触以减少废气中的污染物。
3、颗粒物捕集技术颗粒物捕集技术也是控制船舶排放废气中颗粒物排放的常见方法，其原理是通过物理或化学方法将颗粒物捕集，并在相应的装置中进行处理。
目前市场上有不少第三方厂商都提供此类装置的定制。
总结船舶排放废气是一个复杂的问题，需要全球各国加强合作推进研究。
在未来的发展中，应该继续增强技术创新的力度，以制定更为先进的控制方案来减少船舶排放废气对环境的影响，建立可持续发展的航运产业。
船舶柴油机废气排放控制
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｋ ４ ２ １ ． ５ 文献 标 识 码 ： Ａ
Ｖ Ｉ 《 防止船 舶造 成大 气污 染规 则 》， 分别 规 定 了在 不
１国 际 海 事 组 织 制 定 的 法 规 及 其 要 求显
针 对船 舶 柴 油机 排 放对 大 气 的 污染 愈加 严 重 ，
２ ０ １ ２年 以前 ２ ０ １ ２拒 ～ ２ ０ ２ ０焦 ≤３ ． ５ ％
≤ １ ． Ｏ％
定 等 。Ｉ ＭＯ对 Ｎ Ｏ 和燃 油 硫 分 的控 制 标 准 … 见 表
（ ｒ． ｍ ｉ ｎ一 ）１ ｅ ｒＩ （ ２ ０ ０ ５年 ５』 Ｉ Ｔ ｉ ｅ ｒ Ｉ Ｉ （ ２ ０ １ １年 Ｔ ｉ ｅ ｒ Ｉ Ｉ Ｉ （ ２ ０ １ ６年 １ ９ 日生 效 ） 全球实施 ） 控 制 区 域 实施 ） ＜ｌ ３ ０ １ ７ ． ０ ｌ ４ ． ４ ４ ４． ｎ一 ０ ２ ３
型 的燃烧 室 由于燃 烧 组 织 的方 式 不 同 ， 其 有 害成 分
排放 也有所 不 同 。非 增压 直喷 式柴 油机在 额定 工况 下， 强涡流 发 动机 中产 生 Ｎ Ｏ 较 多 。非 直喷 式 柴油 机 的排气 有 害成分 比较 发 现 ， 其 中 弱 涡流 增压 发动 机 的排放 除 Ｎ Ｏ 略 高一些 外 ， 一氧 化碳 Ｃ Ｏ、 未 燃烃
２ ． １ ． ２ 高压 共轨 技术
高压共 轨燃油 喷射 系统 通过对 喷油要 素 的优化
作者简介 ： 翟鸣坤（ １ ９ ８ ９一） ， 男， 硕士研究 生， 研究方 向为轮机工 程 郭军武（ １ ９ ７ ０一） ， 男， 硕士 ， 轮 机长 ， 副教 授 ， 从 事现 代 轮 机管 理研 究 。
船舶柴油机废气排放及控制技术
船舶柴油机废气排放及控制技术摘要：现阶段，海洋运输在中国运输行业占有着重要的地位，中国进出口货物几乎全部依靠海洋运输渠道，对船舶的需求量也越来越大。
但是也对海洋环境、大气环境造成了严重的污染，据调查显示柴油机排放出的SO占全球排放总量的13%，而NO排放量占总量的15%，这么惊人的数字显示船舶废气排放对环境造成了严重的污染，危害人的身体健康，采取废气排放控制技术是至关重要的。
关键词：船舶废气；排放；控制；随着我国经济的不断发展和进步，我国海上运输行业发展越来越庞大，但是船舶柴油机的废气排放量也越来越大，已经引起了国际组织上的高度重视。
一、排放控制标准为了减少船舶排放造成的大气污染,国际海事组织在伦敦通过了MARPOL73/78公约议定书,新增了MARPOL73/78附则VI防止船舶造成大气污染规则。
该附则对于船舶废气中的硫氧化物和氮氧化物的排放含量作了限制,禁止故意排放消耗臭氧层的物质,附则规定了燃油中硫的含量不超过4.5%m/m的上限,并呼吁国际海事组织在议定书生效后监控全球燃料的平均含硫量。
附则V I规定输出功率超过130kW的柴油机,其NOx排放限制如下:当转速低于130r/m in时,NOx≤17.0g/kwh;当转速在(kw h);当转速n>2000r/m in时,NOx≤9.8g/kw.h。
该规则已于2005年5月19日生效。
2008年10月国际海事组织MEPC第58次会议召开,会议一致通过了MARPOL附则防止船舶造成大气污染规则的修正案。
附则的主要变化是渐进地减少船舶废气的含硫量。
从现今的4.50%减少到3.50%(2012年1月1日生效),最后达到0.50%(2020年1月1日)。
含硫废气控制区SECAS将于2010年7月1日起实行1.00%控制量(现在是1.50%),并于2015年1月1日起进一步减少至0.10%。
氮氧化合物(NOx)排放控制量的渐进减少最严格的措施--所谓“散型”（Tier III）主机也得以通过。
船舶有害气体排放控制
燃料系统
船舶燃料系统中的燃料储存、 输送和加注过程中会产生少量
有害气体。
货油系统
船舶货油系统中的油料储存、 输送和加注过程中也可能产生
少量有害气体。
其他设备
船舶上的其他设备，如空调系 统、锅炉等也可能产生少量有
害气体。
船舶有害气体排放的影响
大气污染
船舶有害气体排放对大气环境 造成污染，影响空气质量和人
类健康。
气候变化
船舶有害气体排放也是导致气 候变化的重要因素之一，对全 球气候产生负面影响。
海洋生态系统
船舶有害气体排放对海洋生态 系统也会产生负面影响，如影 响海洋生物的生存和繁衍等。
经济和社会影响
船舶有害气体排放还可能对经 济和社会产生负面影响，如影 响航运业的发展和增加医疗保
健支出等。
02
船舶有害气体排放控制的重要 性
04
国际船舶有害气体排放控制法 规和政策
国际海事组织（IMO）的相关法规和政策
பைடு நூலகம்
IMO 2020硫氧化物排放 限制规定
规定自2020年起，全球船舶在硫氧化物排 放方面需满足更严格的限制，以减少对大气 的污染。
IMO温室气体减排战略
制定长期目标，通过技术改进、能效提升等 手段，逐步减少船舶温室气体排放。
氮。
硫氧化物
船舶燃料中含硫成分燃 烧后产生的气体，主要 是二氧化硫和三氧化硫
。
碳氢化合物
船舶发动机不完全燃烧 产生的气体，包括烃类
化合物和苯系物等。
颗粒物
船舶发动机燃烧过程中 产生的微小颗粒物，包 括固体碳粒和液体烃类
颗粒。
船舶有害气体排放的来源
01
02
03
第四节 船舶废气排放与污染控制技术
控制船舶NOx排放措施陈曦潘虹[摘要]随着航运业的不断发展，船舶柴油机废气排放已日益引起人们的重视，许多国家和国际组织都在积极采取各种有效措施，把限制船舶排放物对大气的污染提到了议事日程上。
本文从立法、经济、技术等几方面介绍了降低船舶NOx排放的控制措施，并对我国应对NOx排放控制提出了相应的管理对策和建议。
[关键词] 船舶 NOx排放控制措施1. 前言近年来，随着航运业的繁荣和发展，船舶大气排放污染问题也日益严重，其中船舶排放的有害废气主要有NOx、SOx、COx、VOC等，而NOx是船舶排放产物中对人类和环境危害最大的。
据挪威1998年向国际海事组织提供的资料表明，预计到2000年船舶年排放NOx达602万t，占世界排放总量的7％；SOx达634万t，约占世界排放总量的4％。
船舶大气污染已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，船舶排放的废气甚至成为该地区的主要污染源。
所以对NOx排放的控制措施的研究，已成为当今研究的热点之一。
2. 控制船舶NOx排放的措施2.1 立法措施通过立法强制性限制船舶排放，并辅以有助于法规有效实施的政策手段，无疑是最有力的措施。
在这方面，无论在起动速度，还是在限制广度和严度方面，欧美、日本等工业发达国家走在了前面，并对国际性排放限制法规的制订与实施起到牵引与推动作用。
2.1.1 国际海事组织国际海事组织(IMO)在73/78防污公约（MARPOL）附则Ⅵ《防止船舶造成大气污染规则》中规定：对于NOx，限制排放。
2000年1月1日及以后建造的新船，低速机(n≤130r/min)为17.0g/kWh；中速机(130≤n≤2000r/min)为45.9n(-0.2)g/kWh；高速机(n>2000r/min)为9.84g/kWh。
MEPC第57届会议对NOx排放规则作了最新修正，通过了关于新主机（根据其安装日期）的更为严格的氮氧化物排放标准修正案：第一层次要求2000年1月1日及其以后至2011年1月1日以前安装的柴油主机根据已生效的MARPOL附则Ⅵ适用17g/kWh的标准；第二层次要求2011年1月1日以后安装的柴油主机的NOx排放标准为14.4g/kWh；第三层次要求当船舶航行于指定的排放控制区域内时，2016年1月1日以后安装的柴油主机的NOx 排放标准为3.4g/kWh；在排放控制区域外仍适用第二层次的要求。
船舶柴油机废气排放与控制课件
制定全球统一的船舶废气排放标准，限制船 舶废气中的有害物质含量。
欧盟
实施严格的船舶废气排放法规，对进入欧盟 区域的船舶进行严格的检查和处罚。
美国
制定国内船舶废气排放标准，并实施严格的 排放控制措施。
中国
根据国家环保法规，制定符合国情的船舶废 气排放标准，加强船舶废气排放监管。
02
缺点
03
需要针对不同型号的柴油机进行定制化设计，实施难度较大。
船舶柴油机废气排放后处理技术
1 2
船舶柴油机废气排放后处理技术
通过在废气排放前安装过滤或转化装置，减少废 气中的有害物质。
优点
能够有效去除废气中的有害物质，满足严格的环 保要求。 Nhomakorabea3
缺点
后处理装置的维护成本较高，可能影响柴油机的 性能和寿命。
新型船舶柴油机已开始应用于各类船舶，如货船、油轮、客船等，以满足日益 严格的环保法规要求。
船舶柴油机废气排放控制技术的创新与发展
废气排放控制技术
船舶柴油机废气排放控制技术包括废气再循环、颗粒物排放控制、氮氧化物排放 控制等。
技术创新与发展
随着科技的不断进步，船舶柴油机废气排放控制技术也在不断创新与发展，以实 现更高效的废气处理和更低的排放。
废气的组成
船舶柴油机废气主要由二氧化碳 、一氧化碳、氮氧化物、硫氧化 物、颗粒物等组成。
废气排放对环境的影响
01
02
03
温室效应
二氧化碳等温室气体排放 加剧全球气候变暖。
酸雨形成
氮氧化物和硫氧化物排放 导致酸雨的形成。
空气质量恶化
颗粒物排放对空气质量产 生负面影响，威胁人类健 康。
国内外船舶废气排放标准与法规
船舶废气排放控制技术.doc
船舶废气排放控制技术1.2排放控制标准MARPOL73/78附则VI对于船舶废气中的硫氧化物和氮氧化物的排放含量作了限制，禁止故意排放消耗臭氧的物质，附则规定了燃油中硫的含量不超过4.5%m/m的全球上限，并呼吁国际海事组织在议定书生效后监控全球燃料的平均含硫量。
附则还设立波罗的海区域、北海区域为硫氧化物排放特别控制区，从而对硫的排放进行更严格的控制，在上述区域，船舶使用的燃油中硫的含量不得超过1.5%m/m，或者，船舶必须要安装废气清洁设备或者使用其它技术手段控制硫氧化物的排放。
附则VI规定2000年1月1日起输出功率超过130kW的柴油机，其NOx排放限制如下：1.对转速低于130r/min 的低速柴油机NOx≤17.0g/kw·h。
2.对转速在130r/min N2000R min时，NOx≤45.0×n(-0.2)g kW•；h。
3.对转速n 2000r/min，NOx≤9.8g/kW•；h。
国际海事组织(IMO)防止大气污染规则的生效，导致各国对船舶柴油机排放的进一步认识，出台一系列地方排放标准或国家船舶排放控制计划，如瑞典提出，国内船舶(如渡轮)NOx排放限制为24kW•；h。
挪威的目标为国内航线每年减少10000tNOx(大约总量的20%)，估计波罗的海国家也会有类似的计划。
如果不符合IMO规则，就可能以增加港口使用费的手段加以控制。
2船舶废气SOx、NOx的生成特征SOx主要是燃料中的含硫的燃烧产物，以废气的形成排放于大气，尤其SO2容易氧化形成酸雨危害人类，因此主要是取决于柴油机所燃用燃料的含硫量。
而NOx包括NO、NO2、N2O4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%，而的N2O4浓度更低，因此，主要研究的氮氧化物便是NO，NO可由空气中的氮生成(称为热NO)，也可由燃料中含氮的成分生成(称为燃料NO)，对于柴油机来说，由于其所使用的燃料中一般含氮量不到0.02%，因此，排气中的NO主要是由空气中所含氮在高温下氧化而成(热NO)其氧化过程为(扩充的捷尔杜维奇)N2+O→NO+N O2+N→NO+O N+OH→NO+H上述反应中的氧原子是氧气(O2)在高温分解时所产生的，氧原子的存在诱发了NO生成的连锁反应。
船舶柴油机NO_x排放的控制措施_王晓中
中 速 机 (n＝ 130～ 2000r/min)为 9× n - 0 . 2 g / ( k W·h ) ;
高 速 机(n＞ 2000r/min)为 2.0g/(kW·h)。
2 船舶柴油机 NOx的排放控制
船舶柴油机的排放控制措施分为机内 控 制 和 机 外 控 制 。机 内 控 制 是 指 在 可 燃 混 合气燃烧之前采取的降低污染物排放的措 施 ,包 括 了 燃 油 乳 化 、气 缸 直 接 喷 水 、增 压 空 气 加 湿 、废 气 再 循 环 技 术 (EGR)等 。机 外 控制则是指是在采取上述措施的基础上, 为了进一步降低排放量,以期满足附则Ⅵ 的要求所采取的措施,包括了选择性催化 还 原 技 术 (SCR),废 气 洗 涤 法 等 。以 下 对 目 前船舶柴油机常用的控制NOx排放的措施 加以重点说明。 2.1 气缸直接喷水(DWI)
[2] 江 彦 桥 .海 洋 船 舶 防 污 染 技 术 [M].上 海 交 通 大 学 出 版 社 ,2000.
[3] 孙 永 明 . 海 洋 与 港 口 船 舶 防 污 染 技 术 [M].人 民 交 通 出 版 社 ,2010.
图 1 气缸直接喷水系统 1 - 淡水柜; 2 - 液压高压水泵; 3 - 流量保险装置; 4 - 控制单元; 5 - 电磁阀; 6 - 喷水针阀;
科技资讯 2012 NO.04 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 船舶柴油机 NOx 排放的控制措施①
工 业 技 术
王晓中 蒋爱国 (上海海事大学商船学院 上海 200135)
摘 要：MARPOL73/78公约附则Ⅵ——“防止船舶造成大气污染规则”对船舶柴油机氮氧化物(NOx)的排放进行了严格的限制,已有高
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4.总结
环境问题日益严重，大气污染已经影响人类生活， 认真执行相关行业规范，减少废气污染排放，关系到 人类未来的发展。 排放标准日趋严格，提高船舶废气排放技术，减 少废气排放，促进船舶运输行业健康发展，实现节能 减排的技术目标，将是船舶运输行业未来发展的关键。
3.船舶柴油机废气排放控制措施
3.1船舶废气SOX、NOX 的生成特征：
SOX 主要是燃料中的含硫的燃烧产物,主要取决于柴 油机所燃用燃 原子浓度以及反应温度对NO生成最为重要。NO生成 量还与反应时间有关, 如果燃气在高温富氧环境下停留 时间长, NO 生成量就会增加。因此,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。
船舶柴油机废气排放与控制
目录
1船舶柴油机排放废气的危害
本文目录 结构
2船舶柴油机废气排放标准
3船舶柴油机废气排放控制措施
4 总结
1.船舶柴油机排放废气的危害
船舶排放的废气主要有NOX、SOX、COX等, 其中NOX 与SOX 对环境和人类的影响最大。 SO2 排放后, 在大气中的氧化过程, 并与云中的水雾结 合形成的酸雨, 对植物的生长将产生严重的危害，二氧化 硫为刺激性气体, 易溶于水, 几乎全部被上呼吸道吸收, 对 眼、上呼吸道粘膜有强烈刺激作用，可引起眼结膜炎、急 性支气管炎。 NOX 排放的主要成分是NO, 它是无色并且具有轻度刺 激性的气体, 它在低浓度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。同时 NO极易氧化 成NO2， NO2 吸入人体后会造成血液的输氧能力下降, 而 且在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。
2.3硫氧化物(SOx)排放的控制标准
附则Ⅵ对硫氧化物(SOx)的一般要求规定,船舶使用的任何 燃油的含硫量不得超过4.5%。在硫氧化物(SOx)排放控制区 的船舶所使用的任何燃料中,含硫量不得超过1.5%。船舶可 使用经主管机关按IMO制订的导则认可的废气净化系统将船 舶的硫氧化物总排放量减少至6.0g/(kW· h)或以下,也可使用其 它技术将硫氧化物总排放量限制在同等水平,但是应当经过主 管机关依据IMO导则认可。
2.船舶柴油机废气排放标准
2011 年3 月14 日,全国人大审议 通过了“十二五”规划纲要，提出化 学需氧量、二氧化硫分别减少8%，同 时将氨氮和氮氧化物首次列入约束性 指标体系，要求分别减少10%，氮氧 化物已经成为我国下一阶段污染减排 的重点。 在港口和一些航线密集、船舶流 量大的海区，船舶大气污染已经不容 忽视。限制船舶柴油机废气污染物的 排放，执行节能减排标准，促进行业 健康发展，已经刻不容缓。
3.2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。 船舶采用的控制措施主要是使用低硫燃料和脱硫燃 油, 而对排烟脱硫处理将是今后船舶防止SO2污染的主 要发展方向。
3.3控制NOX 排放的措施
减少NO 排放的技术措施很多，但归纳起来主要有三方面： 机前净化措施、机内净化措施和机后净化措施。 （1）机前净化措施。对于进入柴油机前的燃油或空气进行 预先处理，以期减少缸内燃烧过程中所产生的NO 排放物， 其主要措施为改变燃油品质和燃油掺水。 （2）机内净化措施(即燃烧过程中的处理)。在燃烧过程中 控NO 含量的主要措施有：推迟喷油定时、增压空气中冷、 提高喷射质量。 （3）机后净化措施。机后净化措施是对排出的废气在进入 大气环境前进行处理，使废气中有害成分的含量进一步降低。 机后净化主要包括废气再循环(EGR)、无催化反应法(SNCR) 和选择性催化还原法(SCR)。
2.1船舶柴油机NOx 和SOx 排放的行业标准
MARPOL73/78公约附则Ⅵ—“防止船舶造成大气 污染规则”对船舶柴油机的排放限制主要涉及到的就 是氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)的排放。
2.2氮氧化物(NOx)排放的控制标准
除应急发电柴油机、救生艇发动机以及应急设备或装置 使用的柴油机外,每一台在2000年1月1日或以后建造的船舶上 输出功率超过130kW的柴油机,以及每一台在2000年1月1日 或以后经过重大改装的输出功率超过130kW的柴油机,其氮氧 化物(NOx)的排放量必须满足如下指标: 低速机(n＜130r/min)为17g/(kW· h); 中速机(n＝130～2000r/min)为45×n-0.2g/(kW· h); 高速机(n＞2000r/min)为9.84g/(kW· h)。