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淺析船舶柴油機排放控製技術

  隨著國際環境的逐步惡化,人們對環境問題更加重視起來,船舶柴油機在行駛過程當中由於燃燒不充分等因素的影響很容易產生各種氮氧化物等汙染物,對環境造成了嚴重的影響。國際海事組織針對當前船舶柴油機所產生的汙染物,陸續頒布了更加嚴格的排放標準,為了達到節能減排的要求,有效控製汙染物的產生,加強船舶柴油機廢氣減排技術的研究已經勢在必行。
淺析船舶柴油機排放控製技術_湖北銳意自控

  一、船舶柴油機所產生的汙染物種類以及形成因素
 
  船舶柴油機排出的廢氣主要是燃油燃燒後的產物,還有少部分的剩餘空氣組成,有害成分包括一氧化碳、碳氫化物、氮氧化物、硫氧化物、微粒物等。二氧化硫和二氧化氮會與大氣中的水蒸氣結合形成酸雨,造成建築物的腐蝕,植被的破壞。氮氧化物會在地麵形成光化學煙霧,影響人們的生活。這些有害物質對人的呼吸道也會造成很大傷害,因此,必須采取有效的控製廢氣排放措施,以實現可持續發展戰略。
 
  二、燃燒改善技術
 
  如果船舶柴油機在運行過程當中的燃料燃燒並不充分則不僅會導致燃料的嚴重浪費,還會導致廢氣的過量排放,因此,從柴油機的燃燒過程入手改善燃燒技術是柴油機廢氣減排的重要措施,現階段船舶柴油機燃燒改善技術主要有以下幾種不同的技術:
 
  (1)電控高壓共軌燃油噴射
 
  所謂電控高壓共軌燃油噴射是指通過高壓油泵對燃油進行加壓處理,並通過共軌管完成燃油蓄壓,最後在燃油電磁閥的控製之下完成燃油噴射。電控高壓共軌燃油噴射完成了供油與噴射之間的互相獨立,同時也實現了精確噴油,燃燒過程更加充分,在提高燃燒效率的同時也進一步降低了廢氣排放以及噪音。在最近幾年當中電控高壓共軌燃油噴射技術得到了進一步的發展,共軌結構更加完善,蓄壓器的蓄壓功能也逐漸提升,在廢氣減排方麵的性能也更加完善;
 
  (2)變截麵渦輪增壓
 
  在不同的荷載作用之下柴油機所需要的動力是處於一直變化的狀態當中的,可變渦輪增壓技術可以通過噴嘴環葉片的角度來對氣流參數進行調整,從而實現功率的動態變化,最終實現柴油機功率與工況之間的相互匹配;
 
  (3)新燃燒技術
 
  在柴油機內部柴油燃燒過程當中,氮氧化物的生成都必須要滿足一定的條件才能實現,因此隻需要改變溫度、含氧量等條件就可以改變氮氧化物生成所必須要的條件,從而降低廢氣的排放量。
 
  三、采用清潔燃料
 
  清潔能源的發展為廢氣減排提供了新的途徑,在最近幾年當中植物油、乙醇、天然氣等清潔燃料也可以被應用於柴
 
  油機中,這些能源都屬於二次能源,同時燃燒過程中也並不會產生廢氣,從而能夠有效實現廢氣減排。
 
  現階段在船舶領域當中已經成功開發了雙燃料發動機、氣體燃料發動機以及生物燃料發動機等新型發動機。雙燃料發動機可以同時采用柴油和液化天然氣作為燃料,柴油機在使用過程當中可以實現不同燃料之間的切換,從而能夠有效降低廢氣排放。
 
  氣體燃料柴油機能夠進一步提升燃料燃燒的充分性,降低所排放的廢氣中有害物質的排放量,從而滿足現階段日益嚴格的法規的限製,但是氣體發動機在安全性能方麵還麵臨著較大的挑戰,無法徹底滿足實際應用的需求。生物燃料發動機在續航能力方麵則存在著較大的限製,一般情況下無法用於大型船舶的遠距離航行需求,但是生物燃料發動機可以做到真正的無汙染燃燒。
 
  四、廢氣尾氣排放控製技術
 
  船舶柴油機在運行過程中所產生的廢氣以氮氧化物為主,同時還存在硫化物以及顆粒粉塵等廢氣汙染物,通過綜合性技術控製廢氣與尾氣的排放也能夠實現降低對大氣所造成的汙染。由於燃燒改善以及清潔燃料技術的不完善,現階段廢氣尾氣排放控製技術是現階段最為常用的技術。
 
  針對當氮氧化物廢氣的排放控製技術主要體現在以下幾個方麵當中:
 
  (1)針對燃油的預處理,所謂燃油的預處理主要是指采用低氮燃料或者對燃油進行乳化處理;
 
  (2)柴油機內部結構的改進,柴油機結構的改進主要包含噴油器結構的改進、噴水技術的改進以及廢氣再循環係統的改進等;
 
  (3)廢氣的再處理,廢棄的再處理主要是指通過催化還原法、吸附催化法等方式將柴油機所排放的氮氧化物進行催化還原處理,從而降低廢氣中有害氣體的含量。
 
  硫化物是柴油機廢氣中的另一種重要成分,根據統計數據顯示,柴油機中硫化物的排放量與燃料中硫的含量基本成正相關,對燃料進行處理,降低燃料中的含硫量是降低柴油機廢氣的重要措施。同時也可以采用後處理的方式對廢氣中的硫化物進行處理,一般情況下采用海水洗滌法對船舶柴油機廢氣中的硫化物進行處理。
 
  粉塵也是船舶柴油機廢氣的重要成分,對粉塵進行處理也是船舶柴油機廢氣處理的重要內容。當前階段船舶柴油機廢氣排放控製中的粉塵處理主要采用機內控製以及機外淨化兩種不同的方式。其中,機內控製是從提高噴油壓力,改善油氣混合質量入手;機外淨化技術有微粒捕集器(DPF)、旋風分離器、船舶廢氣反應器(IESI)和靜電沉澱分離器技術。
 
  結語:
 
  船舶柴油機在運行過程中所排放的廢氣存在著大量的汙染物,對於大氣汙染也會產生較大的影響。在現階段生態環
 
  境逐步惡化的前提之下,做好船舶柴油機廢氣減排工作具有非常重要的意義。通過對船舶柴油機廢氣排放控製技術的研究與分析,可以從燃燒改善技術、清潔燃料技術以及廢氣尾氣排放控製技術三個方麵著手,來有效降低船舶柴油機廢氣的排放。
 
  船舶廢氣排放監測係統廠商與產品推薦
 
  單位名稱:湖北銳意自控係統有限公司
 
  產品推薦:船舶廢氣排放監測係統Gasboard-9085
 
淺析船舶柴油機排放控製技術_湖北銳意自控

 
  結合紫外差分光譜氣體分析技術、非分光紅外氣體分析技術及長壽命電化學傳感器技術,可同時在線監測船舶排放廢氣及廢氣處理工藝過程中的SO2、NO、CO、CO2、HC、O2等多組分氣體體積濃度。是根據MARPOL附則VI、GB15097-2016和GD01-2011等國際、國內行業標準要求推出的一套可靠的船舶廢氣排放監測解決方案。
 
  產品特性:
 
  ①可實現多個采樣點的循環監測;
 
  ②適用於震動、高溫和潮濕的監測環境;
 
  ③內置自動調零裝置,可實現無標氣自動校準;
 
  ④采用7寸寬大觸摸屏顯示,操作管理方便;
 
  ⑤帶數據儲存功能,數據可保存1年;
 
  ⑥可通過RS-232或RS-485、4-20mA輸出接口將監測數據傳輸到上級集中控製係統,為實現遠程監測、工藝調整提供實時依據;
 
  ⑦含聲光報警輸出(可選配聲光報警器),及時提醒故障、超排信息。
 
  (參考資料:劉周書《船舶柴油機廢氣排放及控製技術》,董明《船舶柴油機節能減排技術解析》)
 
  (來源:工業過程氣體排放監測技術)
 
  
 
  


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