第八章4船舶废气排放与污染控制技术.ppt

第四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。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。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。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。2.废气再循环 废气再循环EGR（Exhaust Gas Re-circulation）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。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。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。4.燃油-水分层喷射 燃油-水分层喷射SFWI（Stratified Fuel-Water 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。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。