【船舶大气污染排放控制及处理技术探析10000字（论文）】

船舶大气污染排放控制及处理技术分析摘要本文针对船舶大气污染，进行排放控制及处理技术的分析。对有害排放物进行处理以及对主机燃烧过程及燃料方面进行改良，并整理提出解决方案。首先，分析柴油机的有害排放物种类与各自产生原因以及燃料方面可作出的改进方案，即从有害排放物的生成机理与燃料方面入手；其次，对有害排放物进行有效的分类并加以分析控制方案，并对现有柴油机燃料进行整理与分析；最后，利用对柴油机燃烧过程的改进以及换用新能源燃料对船舶大气污染进行控制防治与处理。关键词：船舶大气污染；柴油机；燃料目录第1章绪论41.1课题研究的目的与意义41.2船舶大气污染排放控制及处理技术的研究现状41.3本研究的主要内容41.4本章小结5第2章船舶大气污染物种类及来源52.1船舶大气污染排放物类型52.2本章小结7第3章大气污染排放相关公约规定以及排放标准73.1船舶大气污染排放物的排放量限制规定73.2关于船舶大气污染处理的政策与管理93.3本章小结9第4章排放控制（减排）方法及处理技术94.1对船舶常用燃料油的管控94.2船舶常用燃油品质检测方法104.3船舶内燃机燃烧过程的改良124.4对SOx与CO2排放的控制与处理134.5对排放尾气中氮氧化物及颗粒物的处理144.6船舶新能源燃料的换用技术分析174.7本章小结18结论18参考文献19船舶大气污染排放控制及处理技术分析第1章.绪论1.1课题研究的背景及意义现今随着世界航运业的快速发展，同时也带来了严重的船舶大气污染。根据《防止和减少船舶和港口空气污染白皮书》与由美国自然资源保护协会（NaturalResourceProtectionAssociationfortheNaturalResourceResourceReductionofAirPolificationofShipsandPorts）出台的《减少船舶和港口空气污染》相关数据显示，船舶排出的硫氧化物和氮氧化物分别占全球总排放量的4%-9%和15%。随着全球大气污染控制进入一个新阶段，我们应逐步加强对船舶大气污染的控制。确保我们人民的健康和全球环境的可持续发展，研究船舶大气污染的排放控制与处理技术对于保护人类休憩的环境有着重要的意义。1.2船舶大气污染排放控制及处理技术的研究现状船舶大气污染的排放控制与处理技术目前无论在大气污染方面还是在船舶污染方面，都是重中之重，并且这个研究也可应用于所有类型的船舶。特别是，我国也是《国际防止船舶污染公约》（MARPOL）的缔约国之一。我国交通部和环境保护部制定了一系列规则规范，包括防止船舶在口岸造成空气污染的政策、标准、方案和措施。目前，燃料在内河船舶、内燃机和工程机械中的应用中都得到了长足的发展。然而，柴油机和发电机的主要燃料是劣质燃油。由于石油市场缺乏有效监管，实际含硫量普遍偏高，平均超过0.2%（M/M）。并且柴油机燃烧过程也需要进一步改良，以及缺少出台相关制度。这些导致了目前船舶大气污染严重。对于当下情况，行业内提出了对柴油机、燃料改良的方法以及推出了一系列的船舶大气防污染法律法规以对当前船舶大气污染情况进行限制。1.3本研究的主要内容主要通过对船舶大气污染排放过程的分析，对当前船舶大气污染防治的相关政策进行整理。并在柴油机燃烧过程的改进以及燃料的选择和更用方面进行了分析与研究。为了达到减少船舶大气污染排放的目的，采用了一系列船舶大气污染排放处理措施，比如柴油机燃烧过程改良、传统燃料的更新和换用等方法。1.4本章小结本章概述了船舶大气污染排放的研究背景及意义，以及本文对此课题的主要研究内容。船舶大气污染物种类2.1船舶大气污染排放物类型柴油机的废气主要是燃烧产物以及残余空气。其中包括过多的O2、NOX、HC、SOX、CO2、CO、水蒸气和颗粒物。2.1.1CO在烃类燃料燃烧过程中，会产生诸多的中间产物以及不完全产物，CO就是其中之一。在一般情况下，当反应温度达到一定水平且存在氧化剂时，CO将会继续反应生成CO2。而当气体温度突然过低时，无论氧气不足还是停留时间太短，CO都将不能再继续燃烧，会直接从柴油机中排放出来污染大气。2.1.2HC燃料中未燃烧的碳氢化合物、热解产物和化合物以及燃烧和氧化反应的中间产物统称为碳氢化合物。其中的一小部分是用润滑剂生产的，根本原因是碳氢化合物不能在空气中完全燃烧或燃烧。2.1.3NOx在柴油机中，在燃油燃烧后，在排气管排出的NOx中，NO的含量占其中的90%-95%，它还含有小量的NO2和其他成分。柴油机中的NO排出到大气后，与大气中的氧气接触，然后被氧化为NO2。通过对NOx排放量进行监测，可以达到对NO排放量的监测效果，同时也可减少排出的NO2对人身体健康的影响。氮氧化物有两个主要来源：参与燃烧的空气中的氮和可能含有少量氮化合物的燃料燃烧。NO的形成可以用下面的化学方程式来表示：O2=2OO+N2=NO+NN+O2=NO+ON+OH=NO+HNo最大的特点就是无色，它的毒性很小。可以产生光化学反应，最终会对臭氧层产生破坏，并且NO会在大气中经过缓慢氧化变为NO2，100ppm-120ppm浓度时的NO2毒性非常强，在达到200ppm时会立即致人死亡。并且氮氧化物也会对环境产生一定污染。2.1.4SO2SOx是燃料燃烧过程中硫含量物质燃烧的产物，主要包括SO2和SO3。废气中的SOx与燃料中的硫含量有关。如果燃料的硫含量为3%，则可生产约63.6kg/吨的SOx,这个数值是非常值得我们重视的。因为SO2是船舶大气污染防治中的一大重点，同时也会造成酸雨对环境产生破坏。2.1.5颗粒颗粒也被称为颗粒物，即当气体温度低于或等于325K时，通过对明净空气的过滤与稀释，在规定的过滤介质中收集到的物质。而在船舶排放过程中，颗粒物主要是高温固体颗粒物，它是柴油机在高温燃烧条件下由于缺氧、热解和脱氢压力而产生的。柴油机排放的大多数颗粒物小于0.3微米。排放到大气中会对人的身体健康产生极大危害。2.1.6CO2船舶燃料在燃烧过程中会产生大量的CO2，据2007年时的统计数据显示，全球海运行业所排出的CO2总量仅仅是全球CO2排放总量的2.7%，但由于其总量巨大，还是会对环境产生一定的恶性影响。2.2本章小结本章主要介绍了各种船舶大气污染排放物的种类、各自特点以及各自带来的危害。大气污染排放相关公约规定以及排放标准3.1对船舶大气污染排放物的排放量限制规定对于船舶大气污染排放物排放量的限制规定如下：自2019年1月1日起，无论是大型内河船舶还是沿海船舶都应使用符合新修订的国家海洋燃料油标准要求的燃料。凡是2020年3月1日起进入污染控制区的船舶，都要求只能带着和使用NOx排放量不超过130千瓦时的规定船用燃料。到2015年后，根据标定，所有类型的船舶的燃烧排放都应满足《国际防止船舶污染公约》第2条中规定的氮氧化物排放要求。3.1.1关于NOx排放的限制规定根据《防污公约》附件六第13条规定，在2000年1月1日之后的时间里，对于每台安装在船上，输出功率超过130kW的船用柴油机，其输出功率不得超过其规定好的NOx排放限值。并且，根据2008年10月通过的新规定，船舶和柴油机具体的NOx排放限值因时间而异：对于安装在2000年1月1日-2011年1月1日期间造出的船舶上的船用柴油机，规定的NOx排放限值应为第一阶段标准所要求的限值，即当n<130r/min时要求为17.0g/(kW*h)当130r/min≤n<2000r/min时要求为45n(-0.2)g/(kW*h)当n≥2000r/min时要求为9.8g/(kW*h)而对于2011年1月1日-2016年1月1日期间造出的船上安装的船用柴油机，其NOx的排放量限制值按第二阶段标准要求，即（1）当n<130r/min时要求为14.4g/(kW*h)（2）当130r/min≤n<2000r/min时要求为44n(-0.23)g/(kW*h)（3）当n≥2000r/min时要求为7.7g/(kW*h)第二阶段NOx排放量的限制值约为第一阶段标准的五分之一。而2016年1月1日及以后的时间里，对于造出的船舶上安装的柴油机有着如下的规定：当船舶在排放限值区航行时，NOx排放限值应满足第三阶段标准的要求，即（1）当n<130r/min时要求为3.4g/(kW*h)（2）当130r/min≤n<2000r/min时要求为9n(-0.2)g/(kW*h)（3）当n≥2000r/min时要求为2.0g/(kW*h)第三阶段NOx排放量的限制值约为第一阶段标准的五分之一。对于1990年1月1日-2000年1月1日这一时段中，如果有新建船舶出厂并且其新建船上装有输出功率在5000kW以上、每缸排量在90L以上的柴油机，其柴油机NOx排放限值应符合第一阶段标准的要求。3.1.2关于SOx排放的限制要求《船舶大气污染防治条例》第14条规定了SOx排放的限制。这些规定限制了船用柴油机所用燃料中的硫含量。IMO燃料的具体硫含量限值和实施时间如表1-1所示表1-1燃料的具体硫含量限值和实施时间实施时间SOx排放限制区全球2010年7月1日前1.50%4.50%2010年7月1日后1.00%2012年3.5%2018年对全球燃油状况进行评审2015年0.10%2018年0.50%2020年2025年3.2关于船舶大气污染处理的政策与管理3.2.1对于使用岸电减排的政策与管理当船舶停靠在码头时,其主要船载系统的供电可以转而使用陆地的电源，以此可以停止使用船舶上的自备辅助发电机，如果船舶停泊靠港时选择使用了陆地电源作为辅助系统动力源也就是使用岸电系统供电，那么其靠港停泊期间污染物排放数量将会大大减少。而这就是船舶岸电减排方法。根据交通与通信研究所的数据，截至2018年6月底，我国地面电气装置主要港口的覆盖率达到40%。然而，轮船地面电力的推进装置的覆盖率不到1%，因此我们还要大力推行岸电减排政策。我国也致力于减少低能源排放。并且已作出努力，促进利用陆地能源。在船舶污染控制系统建设方面，降低岸电成本，鼓励船舶靠岸，建立船舶供电和船舶发电奖励机制。导向停泊船只使用岸电系统。3.2.2对于停港减排的政策与管理实施强制性停靠港减排量政策，保证停靠港口的所有船舶都能够大大的减少废气的排放量。对于船舶管理方面，应当在靠泊前进行燃料转换，停止对高硫燃料的使用，并且所有的靠港船舶都应具有这种转换能力。同时监管部门必须维护对各类船舶进行检查的监视记录，确保这一策略得到严格实施。违反政策的船舶也将受到处罚；对于能够积极参与到减少环境污染中来的船舶，将给予额外的岸电设施和奖励、奖金。例如，如果船舶能够在一定的停泊距离内减速行驶，并使用更清洁的燃料，那么就会有各种补贴并减少一定收费，以此使船舶更有积极性参与到减少废气排放中来。3.3本章小结本章主要介绍了当前在政策与条约上对船舶大气污染排放的限值要求，与使用岸电与停港减排两种现有的防船舶大气污染政策措施。排放控制（减排）方法及处理技术4.1对船舶常用燃料油的管控由于船舶常用燃料油在燃烧过程中易产生大气污染物，因此需要对船舶常用燃料油进行管控。石油产品的质量直接影响到船舶的排放水平，由于我国大部分燃料一般来源于高硫地区的出口，并且我国目前对燃油的炼化技术能力并不是很高，比世界平均水平低，因此导致了石油产品质量差的问题。此外，由于对石油产品市场的监管并不是很严格，缺乏一定的监管力度，所以实际上市场上石油产品的含硫量都比较高，石油产品的质量没有确定性的保障，这也直接影响了船舶二氧化硫和颗粒物的排放水平过高，使船舶对大气的污染排放加剧。对于如何防止船用燃料油硫含量过高对大气环境产生污染这个问题，目前大多数远洋船在选择在公海上航行时使用高硫燃料，抵达码头后换用成低硫燃料，以此来降低船用燃油燃烧排放所造成的大气污染。并且在船舶航行期间，船舶人员应加强日常检查，对于因人为而造成的柴油含硫量超过标准的情况，应当尽量避免。船舶人员要定期清洗、检查油箱，提高燃油的一致性，为了保证新添加的燃油不会被污染，要及时对油箱中的杂质和沉积物予以检查和清除，从而提高燃油检测合格率。油源供应商应通过填写向船舶供应油或油样品的有关文件的方式，以对轮船的管理进行监督和控制。燃料供应和接收的文件中应注明接收燃料的轮船名称、轮船的识别号、船舶工作的时间和地点、燃料供给商的名称、地址和坐标以及燃料类型和数量、密度和硫含量。以此达到对燃料购入时的严格把关，保证燃料的质量，减少因燃料质量不高造成的过重排放污染。如果拟安装在船上的机械发现其使用燃油不符合标准，应要求用必要的燃料更换加油设施或采取措施以对危险进行消除。如果情况严重，必须停止供油。对于海事执法机构来说，在对船舶进行检查时，对船舶燃油进行取样的过程中，应能准确执行样品的贮存规范，及时提供样品，以此提高油品检测的准确性，保证燃油的质量。并且要定期审计石油、样品和账目以及相关文件。重点核查成品油登记是否符合标准，轮船所用的燃料油应符合GB/T17411规则中的规定，以此来提高燃料油的综合质量。4.2船舶常用燃油品质检测方法除了加强监管外，船舶燃油本身品质也需要检测及提升。目前对于船舶常用燃油品质的检测，一般采用快速检测和实验室试验的方法。4.2.1快速检测方法根据交通运输部发布的《船舶大气污染物排放控制管理导则》的要求，船舶燃油快速检测仪主要用于首次核查所用燃油的硫含量。如果试验结果表明燃料的硫含量超过限值，初步结果将超过标准的10%。建议进行实验室检查。船用燃料的快速鉴别只是对船用燃料硫含量的初步测定。提高骰子测试的相关性和相关性。试验结果仅供参考，不得作为行政授权的依据。4.2.2实验室试验方法燃料实验室的检测机构应具有资质认证，包括检测质量监督检验机构和检验文件是否存在不合格情况。对于检验过程中有违法记录或涉嫌违法的船舶；海事管理机构应对船舶燃料进行抽样检验，将油样送有检查资格的燃油检验机构。检验机构在对油样的检验过程中，应严格按照《防污公约》附件六规定的检验程序和国家标准规定的有效检验方法操作。测量检验报告应当记明油中的硫含量，并与国家船舶燃料油、柴油标准中的要求进行比较，以确定船舶燃料油的硫含量是否符合标准（如表1-2），并以此作为海事行政许可的依据。表1-2IMO燃料的含硫质量分数限制及实施时间硫含量适用限值%m/m:V实验边际值：W实验结果：ZZ≤VV≤Z≤WZ>W0.100.11符合要求符合要求不符合要求0.500.53结果“Z”精确到小数点后两位4.3船舶内燃机燃烧过程的改良对船用柴油机进行改进，可以大大减少船舶在运行过程中有害气体及污染物的排放量，以此达到减少船舶大气污染排放的目的。结果表明:当在燃烧温度高于1500k并且过量空气系数低于0.6的情况下，碳颗粒会于超浓混合气中产生，而NO在富氧混合气中产生;因此，为了减少NOx与颗粒物同时排放，有必要找到限制NOx与颗粒物同时排放的条件。为了减少NOx的排放，可以适当降低燃烧温度，这可以通过在预混燃烧阶段减少可燃混合物的量来实现。在燃烧阶段，保持燃料与空气的良好混合和高火焰温度是非常重要的。为了实现这些目标，一般采用高压喷射、先导喷射和电控喷射、柴油废气再循环和直接注水以及采用新型燃烧方式等有效方法对其燃烧过程进行改良。4.3.1高压喷射与推迟喷射船舶控制大气污染排放的一大做法就是通过高压喷射来对污染排放进行减少。高压喷射一般需要超过150MPar的喷射压力才可以进行。通过减小其喷嘴直径的方法，可以增大燃烧室开口程度，极大的缩短其喷射时间，以减少废气污染的排放量。结果表明，燃料的雾化质量也可以通过使用高压喷射的方法进行提高，其具体方法是需要增加在燃料中的空气量，加速油气混合，以此来提高燃烧速度。当注射终点恒定时，注射时间就可以延迟。当燃料消耗量和颗粒物排放量相等时，最大燃烧压力和NOx排放量会随之大大降低。以此达到减少NOx排放量的目的。相反，延迟喷射只能减少缸内NOx的生成，从生成的阶段对NOX进行减少排放。虽然一方面这种方法对柴油机的最高燃烧温度有着降低的作用，但同时也会导致严重的再燃烧，会提高排气温度，降低柴油机的效率。4.3.2加水处理加水处理的原理是采取一定措施向气缸中注入一定量的水，因为水的汽化潜热很高，在燃烧过程中可以吸收大量的热量，从而降低最高燃烧温度，减少了NOx的排放。对于加水处理，我们一般采用燃油乳化、进气加湿、直接喷水和蒸汽喷射的方法燃油乳化的原理很简单，燃油与水混合形成乳化油燃料，以此用于柴油机燃烧供应。柴油机喷入乳化油后，乳化油中的水分蒸发，降低了峰值燃烧温度，有助于减少NOx的排放量。燃油乳化在一般情况下可降低NOx排放量的30%-50%，每增加1%的水将会减少1%的NO。通常乳化油中含有10%的水，可以使NOX下降6%-12%，对于标准设计的改动机，在其满负荷时加入20%的水，则对燃油消耗几乎无影响，当水量增加时，燃油消耗量会稍微增加。进气加湿是通过压缩机将水以高压水雾的形式注入增压空气中。有时有必要加热和提高增压空气的温度，以防止水雾凝结。这种方法可以在不增加燃料消耗的情况下将NOx排放量减少50%-60%。直接喷水技术通常使用两个喷嘴，一个用于喷油，另一个用于喷水。水油比为（0.4-0.7）:1。缸内注入油水层可以降低燃烧温度，减少NOx排放。喷水系统可随时开启和关闭，油水系统相互独立，可随时切断，不影响柴油机在任何负荷下有水和无水的正常转换运行。该方法可将氮氧化物排放量降低至40%-50%，氮氧化物排放量随着喷入气缸的水的增加而减少。蒸汽喷射方法通常包括将低压空气喷入低压蒸汽或直接将高压蒸汽喷入汽缸。第一种方法构造简单，低压蒸汽资源丰富。第二种方法需要更复杂的设备，但同样也有着大大降低燃料消耗的好处。4.3.3电控喷射及引导喷射增加喷射压力可以减少颗粒物的排放，但只增加喷射压力会导致增加NOx的排放量。因此，为了同时减少NOx和颗粒物排放量，未来的直喷柴油机必须优化控制喷射规律。电控喷射及引导喷射通过电子控制单元处理发动机转速、进气量、冷却水温度、进气压力以及排气中的含氧量等相关电信号，并确定了燃油喷射系统的喷油量和发动机喷油正时，以获得所要求的燃烧规律，以此达到对它既能保证发动机的性能，又能抑制NOx和颗粒物形成的目的。4.4对SOx与CO2排放的控制与处理目前，对于SOx排放控制，我们主要通过控制燃料的硫含量，以达到降低SOx的排放量。并且使用低硫油的话，也会有益于对硫氧化物排放的控制。还有一种方法是水洗，它可以将98%的二氧化硫和78%的颗粒物进行去除。并且，在燃料成本方面，也可以大大节省。水洗的主要操作方式是直接排入海水进行洗涤或排入淡水进行洗涤。海水洗涤一般为开式循环，海水直接进入洗涤设施。它与硫反应生成H2SO4，用海水的碱性部分中和；在闭路中冲洗淡水，通过在淡水中加入适当的氢氧化钠，与所吸收的二氧化硫发生中和作用。这种方法对资源量的消耗很低，几乎没有废水排出到海洋中。控制CO2排放有以下几种做法：通过船舶航线优化设计、提高船舶动力装置的综合效率（柴油机效率、螺旋桨效率等）以及采用新能源和再生能源。4.5对排放尾气中氮氧化物及颗粒物的处理废气后处理的意思就是，要在废气在进入大气环境之前，对其进行处理，使其废气中的有害成分有效减少。柴油机的废气一方面被处理以捕获烟尘等颗粒物，另一方面通过催化转化将NOx还原为N2和O2。4.5.1DEATS装置DEATS装置是一种结构简单、零部件最少、成本最低和效率最高的柴油机排放后处理装置，其安装后可以使船舶排放能够满足美国欧Ⅲ、欧Ⅳ、欧Ⅴ和欧Ⅱ的排放标准。其通过适当的催化剂和过滤器去除NOx和颗粒污染物，并将添加剂准确有效地注入排气系统，以确保催化剂和颗粒污染物过滤器的安全。以此减少污染排放，改善空气质量，减少温室效应，有利于保护生态环境，减少威胁人类生命健康的颗粒污染物排放，使船舶尾气排放达到政府规定的排放标准。在DEATS装置添加剂的选择上，采用尿素水溶液可获得很高的NOx转化率，但需要再加入一种液体才能完成转化，与尿素相比，其催化剂的成本较低。（当选用尿素为添加剂时的化学物质转换过程）（DEATS装置图）4.5.2SCR船舶尾气处理技术SCR船舶尾气处理系统是一种柴油机后排气处理装置，其正常的工作温度条件是300-400℃，化学反应是它主要依靠的工作原理。在工作温度升高时，尿素或氨气将会作为还原剂，与NOx发生选择性反应，并且NOx在排放后，会变为氮气与水蒸气。（SCR化学反应过程图）（SCR化学反应过程及方程式）SCR系统主要是由两部分结构组成。其中，第一个主要部分反应器是由陶瓷催化元件构成。第二个主要部分尿素系统的具体组成为储存部分、供应部分、加药部分和喷射部分以及控制系统。可控硅系统正常工作时，对工作温度要求很高，受一定工作温度范围的限制。如果温度控制不好，无论是过高的温度环境还是过低的温度环境都会对系统的正常运行产生一定的影响。目前，大多数船用可控硅系统都被用于四冲程发动机。SCR系统在二冲程柴油机中被称作高压SCR系统，它一般安装在增压器前面，它的进气压力和安装在四冲程柴油机上相比远远要高出很多。SCR系统的工作流程如下:淡水与固体尿素充分搅拌形成的约40%的混合溶液，在一定温度下注入尿素罐使用。尿素溶液在尿素供给泵的作用下从储罐泵被输送到计量模块，计算机接收通过氧化锆传感器传送的SCR反应罐前后烟气中的NOx含量。并将传感器测得的NOx值与柴油机台架试验测得的NOx值进行比较。通过计算机给出尿素溶液的喷射说明，提取一定量的尿素溶液，将热解溶液与风机提供的热风混合，在柴油机排气管内形成硫化物溶液。在柴油排气管的混合区，尿素溶液在高温下分解成NH3和H2O，在进入反应器前与废气混合。在催化剂存在的情况下，NH3可以快速将NOx还原为N2和H2O，从而达到减少船舶废弃物排放的目的。而在选择SCR系统也需要注意一些问题，SCR的选择应考虑正确的催化剂检测、模拟排气检测装置的识别、SCR反应器中NOx还原率的检测以及SCR系统中其他装置的功能检测等问题。柴油机和其他SCR系统材料（如尿素催化剂）联合开发的产品必须符合船舶规范和产品认证。此外，由于SCR反应器体积大，新旧容器安装困难。船用发动机制造商和船用SCR供应商应为在船用发动机舱室布局中安装系统提供完整的解决方案。4.5.3废气再循环系统EGR技术可以降低柴油机工作时的燃烧温度，采用废气再循环会使进气中的CO2浓度升高，降低O2浓度，使进气的比热和热容量增大，以此降低了最高燃烧温度，对NOx的生成进行了适当的减量。废气再循环对燃烧过程有所减缓作用，但是对颗粒物排放和燃料消耗有所增加。EGR技术具体内容是使部分排气在气缸中循环。在一般的情况下，重新进入发动机气缸的废气占排出总量的10%-20%。根据目前的试验结果，EGR可将NOx排放量减少30-40%。然而，EGR系统可能会导致颗粒物污染涡轮和冷却器，同时也会磨损气缸。对于使用蒸馏油的中高速柴油机，使用EGR并没有什么严重的影响；但对于使用重油的低速柴油机，由于其颗粒物含量本身较高，如果使用EGR的话，则会导致问题更加严重，这也会使启动更加困难。4.6船舶新能源燃料的换用技术分析当前社会现代化工业飞速发展，对化石燃料的需求量越来越大，全球对能源的各方面需求也在不断增大，同时化石燃料的价格也因此飞速上涨。化石燃料在燃烧过程中会产生各种气体污染物，对我们的生存环境产生大量的污染和危害。最为典型的就是化石燃烧燃烧引起的大气臭氧层破坏和温室效应等问题日益威胁着人类的健康，破坏了生态环境。对于船舶燃料燃烧排放污染气体的排放标准，国际社会的统一要求也越来越严格。与此同时，有一个更重要的问题，就是能源枯竭问题目前也急待解决。因此，无论是出于节约资源的初衷，还是为了保护我们的生态环境，探索替代化石燃料的新能源都已经成为了一个不可忽视的重要课题。4.6.1LNG能源由于LNG产生的SOx和颗粒物的排放量较小，并且NO和CO的排放量可分别降低85-90%和15-20%，因此用LNG能源替代化石燃料可以实现SOx和NOx的双重控制。完全符合船舶排放控制的要求。同时，使用天然气新能源也是我们国家对于能源的保护节约的一大战略，符合国家能源战略中一次排放控制和技术的要求。而且当使用天然气时，与之前使用的柴油的效率比例可以达到50%-80%，对于大部分船舶来说，这样的能源供给已经足够满足其动力需求。在使用LNG能源的基础上，燃油消耗可降低大约四分之一。而对于换用LNG燃料的过程，高压气体压缩机的压力是高压供气系统最重要的核心单元。高压气体压缩机应将气体燃料压力增加到15-30mpa。液化天然气储罐中的气体压力不断变化，这是因为液化天然气船在装载和压载条件下的BOG量不同。从正常温度到极低温度，BOG量可以在很宽的温度范围内变化，并且各种装载的液化天然气的组成也是不同的。因此，气体压缩机也必须满足一定的要求。例如，它可以在不同的吸入压力下工作，可以在广泛的温度范围内工作，并且可以适应气体。为了确保高压气体压缩机的可靠运行，通常安装两个板。设计中采用了高可靠性的迷宫密封。为了保证所需的注射压力，也采用多级压缩法，通常是五级压缩法。以此保证了LNG燃料的正常更换，保证了LNG能源换用后对传统化石能源污染排放的减控效果。4.6.2燃料电池同样，燃料电池也被认为是替代原有化石能源的一种非常重要的新能源。燃料电池的主要工作方法能量类型的转换，它可以将燃料的化学能转化为电能。并且在其转化过程中，几乎不产生大量的废气和余热，并且对于中间转换能的损失也几乎为零。转换效率大于50%。同时，燃料电池的推广可以使二氧化碳的排放量下降一大截。燃料电池的燃料是富氢气体，对于富氢气体的具体所指，一个很典型的例子就是天然气。与传统的热机相比，使用燃料电池会使二氧化碳排放量变成原本的三分之二左右，这对于控制目前的温室效应来说具有重大的意义。此外，燃料电池仅用于电化学反应，而无需高温燃烧过程。因此，它们排放的氮和硫氧化物很少，并在一定程度上减少了船舶所造成的大气污染。燃料电池的选择性使用还包括多种燃料。并且原料极为容易搜集，因此，燃料电池可以很好地适应能源需求的快速发展与多样化，可大大减少我们对于传统化石能源的需求，以降低传统能源的消耗。4.7本章小结本章通过对柴油机燃烧过程的改良以及一些新能源燃料的换用，以达到减少船舶大气污染排放物的目的。结论随着船舶大气污染排放控制政策的不断完善，技术手段的不断完善，实现路径也不断清晰。今后要加强基础研究，加强监督管理，落实责任，为进一步改善空气质量提供支撑。总之，我国是海洋大国，是造船大国，也是运输大国，航运业在我国社会经济发展的地位非常重要。更应做好船舶大气污染的控制与处理工作，以保护生态发展环境，实现可持续发展。参考文献[1]王荫荫、张雷波、尹立峰、李敏姣.船舶大气污染防治现状及可实现路径探讨[J].资源节约与环保,2020,No.227(10):112-113.[2]崔晓阳.船舶污染的防治与港口环境污染有效治理分析[J].节能与环保,2020,No.310(05):22-23.[3]柯淑珠,周竹军.我国船舶大气污染防治现状与问题探讨[J].中国海事,2019,000(008):18-21.

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