摘 要

本文以现有的船舶柴油机污染物排放法规及标准和船用柴油机排放后处理技术为基础，着重从三个方面进行了分析和研究。首先介绍了目前国内外在船舶柴油机污染物排放这一领域的技术研究现状，并对其进行了分析。其次介绍了目前关于船舶柴油机污染物排放的法规及标准，并分析了船用柴油机污染物的种类及其形成的影响因素。最后就前面的分析结果制定了三种用于船用柴油机排放后处理的有效技术方案：船舶发动机尾气脱硫脱硝一体化技术；低硫油 低温SCR脱硝工艺和EGR DOC DPF SCR后处理系统。对这三种方案的具体实施和排放控制的效果进行了深度的分析。以此来推动船用柴油机排放控制技术的变革，为人类社会可持续发展添砖加瓦。

关键词：船用柴油机 排放 后处理 SCR

Abstract

Based on the existing regulations and standards of marine diesel engine emission and the post-treatment technology of marine diesel engine emission, this paper focuses on the analysis and research from three aspects. First of all, this paper introduces the research status of marine diesel engine pollutant emission technology at home and abroad, and analyzes it. Secondly, it introduces the current regulations and standards of marine diesel engine pollutant emission, and analyzes the types of marine diesel engine pollutants and the influencing factors. Finally, based on the above analysis results, three kinds of effective technical schemes for the post-treatment of marine diesel engine emissions are formulated: integrated technology of desulfurization and denitrification of marine engine exhaust gas; low sulfur oil low temperature SCR denitrification process and EGR doc DPF SCR post-treatment system. The implementation of these three schemes and the effect of emission control are analyzed in depth. So as to promote the change of marine diesel engine emission control technology and contribute to the sustainable development of human society.

Key word Marine diesel engine emissions SCR

目录

船用柴油机排放后处理技术应用研究 1

第1章 绪论 2

1.1目的和意义 2

1.2船舶污染物种类 2

1.2.1氮氧化物 2

1.2.2颗粒 3

1.2.3硫氧化物 5

第2章 6

2.1国外研究现状 6

2.2国内研究现状 6

2.3 国外排放标准 7

2.4国内排放标准 8

第3章 10

3.1 硫氧化物排放控制技术 10

3.1.1开式海水系统 10

3.1.2闭式淡水系统 10

3.1.3混合式脱硫系统 10

3.2颗粒物排放控制技术 11

3.3氮氧化物排放控制技术 11

3.3.1 SCR与EGR比较 12

3.4氮氧化物与颗粒的排放控制矛盾 13

第4章 15

4.1 SCR系统工作原理 15

4.1.1高压SCR系统 16

4.1.2低压SCR系统 17

4.2 SCR对柴油机性能的影响 17

4.3 SCR系统催化剂活性 19

4.4 SCR系统中的氨泄漏 19

第5章 20

5.1台架实验研究 20

5.1.1试验数据计算 20

5.2实验分析 23

5.2.1 SCR系统尿素喷射控制策略 24

5.2.2 SCR对其他气体的影响 25

结论 27

参考文献 28

致谢 29

绪论

1.1目的和意义

如今，人类社会飞速发展，科技不断进步，海上船舶运输行业也成为国际舞台上不可或缺的角色。然而，这种发展的代价却是对环境的严重污染，因此，如何能够在发展中保证节能和环保是当今世界各国首要解决的问题。而造成环境严重污染的主要元凶之一就是发动机污染物排放。船用柴油机是船舶运输业上至关重要的环节，由于船用柴油机一般转速较低，所用的燃料一般为重油、渣油等过于劣质的燃油，这就导致船用柴油机高污染排放的问题一直得不到有效缓解。对船用柴油机，在过去其经济性和机动性一直是其发展的重点方向，但是现如今船用柴油机的高污染排放和噪声问题也逐渐受到人们的关注。在这样的情况下，为了保护环境不被污染，同时不影响船用柴油机的经济性，对船舶排放污染物的限制已经变得刻不容缓。

氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳和碳氢化合物等是船用柴油机排放污染物的主要成分。其中氮氧化物和硫化物在大气中可以经过一系列反应最终形成酸雨，酸雨对人类生存环境和动植物都有极大的危害。一氧化碳作为一种有毒气体也是有着很大的环境污染性。社会的发展离不开船舶，而且，近代以来船舶运输也在国际上扮演着越来越重要的角色。为了控制船舶污染物的排放，国际海事组织（IMO）制定了针对船舶空气污染防治的环保法规《防止船舶污染国际公约（MARPOL）》附件VI，附件Ⅵ中对氮氧化物的排放做出了三个阶段的限值。在我国国内，也相应的采取了措施，比如我国首部关于船舶柴油机排放控制的国家标准《船舶发动机排气污染物排放限制及测量方法（中国第一、二阶段）》于2016年正式发布。对船舶柴油机氮氧化物、硫化物和颗粒物等多种排放污染物做出了明确的限制。

那么，面对国际颁布的一系列环境保护法和海事组织出台的相对应的防止船舶污染的公约，以现在的柴油机的排放和控制效果能否做到遵守规则呢，显然是不能。据研究，目前大多数柴油机的排放标准可以满足MARPOL73/78 公约附则Ⅵ中阶段二规定的氮氧化物的排放限值。然而阶段三的排放限值相较于阶段一下降了80%，这种大幅度的下降导致排放标准大大提高，现有的柴油机的排放根本达不到这样的标准，所以，柴油机的后处理技术应用则变得尤为重要。

1.2船舶污染物种类

1.2.1氮氧化物

（1）生成机理

氮氧化物是船舶排放污染物中的重要成分，而且氮氧化物在柴油机缸内的生成反应也是十分复杂的[^[1]]。根据泽尔多维奇理论，氮氧化物是由空气中所含的氮在柴油机缸内高温、富氧的环境下反应生成的，反应式如下：