杜清華

摘 要 隨著世界各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日趨重視，船舶廢氣排放物的污染引起了人們的關(guān)注。本文重點(diǎn)闡述了船舶排放廢氣特征及其控制措施。

關(guān)鍵詞 船舶;廢氣特征;控制措施

1船舶廢氣排放特征

船舶排放的廢氣主要有NOx、SOx、COx、VOC等，其中NOx與SOx對(duì)環(huán)境和人類的影響最大。特別是SO2排放后，在大氣中的氧化過程，并與云中的水霧結(jié)合形成的酸雨，對(duì)植物的生長(zhǎng)將產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，二氧化硫?yàn)榇碳ば詺怏w，易溶于水，幾乎全部被上呼吸道吸收，對(duì)眼、上呼吸道黏膜有強(qiáng)烈刺激作用。在潮濕的空氣中能與水分子結(jié)合形成亞硫酸、硫酸，使其刺激作用增強(qiáng)。二氧化硫在空氣中的本底值（未受污染的大氣組分含量）是0.0002ppm，當(dāng)空氣中二氧化硫濃度達(dá)0.3～1ppm時(shí)，多數(shù)人就會(huì)感覺出來，達(dá)到3ppm時(shí)，就有特殊的刺激氣味，達(dá)到8ppm時(shí)就會(huì)難受，20ppm時(shí)可引起眼結(jié)膜炎、急性支氣管炎，極高濃度時(shí)可致聲門水腫、肺水腫和呼吸道麻痹，二氧化硫通過氣孔進(jìn)入植物葉子，破壞葉子內(nèi)部組織，造成葉子變黃、卷葉以致植物倒伏。由二氧化硫形成的酸雨使水質(zhì)酸化，導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)變化，浮游生物死亡、魚類繁殖受到影響，酸雨危害森林，破壞土壤，使農(nóng)作物產(chǎn)量降低。而NOx排放的主要成分是NO，它是無色并具有輕度刺激性的氣體，它在低濃度時(shí)對(duì)人體健康無明顯影響，高濃度時(shí)會(huì)造成人與動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)障礙。盡管NO的直接危害性不大，但NO在大氣中可被臭氧氧化成具有劇毒的NO2。NO2吸入人體后會(huì)造成血液的輸氧能力下降，若在NO2含量超過一定標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境中停留時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)使人因肺氣腫而死亡，同時(shí)，氮氧化物還是形成光化學(xué)煙霧的起因物質(zhì)之一[1]。

2船舶NOx排放控制措施

2.1 燃油乳化

燃油摻水乳化能較大幅度地減少NOx。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷時(shí)可加入20%的水，從燃燒角度來說，這并沒有達(dá)到極限。使用乳化后的燃油將對(duì)NOx的生成量和燃油的消耗率產(chǎn)生一定的影響，其影響程度隨機(jī)器型號(hào)的不同而不同，但在一般情況下，增加一個(gè)百分點(diǎn)的水將減少一個(gè)百分點(diǎn)的NOx。燃油的乳化必須在其進(jìn)入燃油系統(tǒng)的循環(huán)回路前完成，水的增加量根據(jù)排氣中測(cè)得的NOx量來決定，因此，需要對(duì)NOx進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。對(duì)采用燃油乳化技術(shù)的船舶，燃油系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的安全系統(tǒng)，當(dāng)船舶失電時(shí)，將不會(huì)影響油水乳化的穩(wěn)定性，保證機(jī)器再起動(dòng)時(shí)仍可使用穩(wěn)定的乳化燃油。但燃油乳化技術(shù)也有其局限性，水和重質(zhì)燃油的乳化比較容易進(jìn)行，也比較穩(wěn)定;但水與柴油，輕質(zhì)柴油的乳化比較困難。當(dāng)沿海航行需要強(qiáng)制采用低硫燃油時(shí)，如果要采用燃油摻水技術(shù)就需要設(shè)置專門的乳化裝置。

2.2 廢氣再循環(huán)

該方法是將排放出的廢氣適當(dāng)?shù)牧恳脒M(jìn)氣管中，讓廢氣與空氣進(jìn)行混合，共同參與氣缸內(nèi)的熱循環(huán)。此方法能有效降低氮氧化物的排放，主要原因是排出的廢氣中含氧量較少，這樣就能降低缸內(nèi)氧氣的含量，從而有效控制氮氧的結(jié)合。另外，廢氣中的水蒸氣和二氧化碳的含量較高。在高溫時(shí)它們的比熱容比空氣的比熱容大很多，就會(huì)使燃燒過程中放出的熱量少，產(chǎn)生的溫度較低，從而使氮氧化物的濃度降低。但在引入廢氣進(jìn)行再循環(huán)過程中，一定要對(duì)廢氣進(jìn)行清潔處理，也要將廢氣冷卻在160～180℃。此方法雖然存在經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單、易操作控制、凈化效率高等優(yōu)點(diǎn)，但操作不恰當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致有害物排放的增加。所以，在操作過程中一定要細(xì)心。

2.3 延遲噴油定時(shí)

這種方法的機(jī)理就是降低燃燒時(shí)產(chǎn)生的溫度，對(duì)在熱帶區(qū)域使用此方法最為合理，因冷卻水溫較高此方法能達(dá)到降溫作用，從而使氮氧化物的生成量降低。通過調(diào)節(jié)噴油規(guī)律，減少噴入氣缸的燃油量或降低最高燃燒溫度和壓力，都能有效控制氮氧化物的生成量，也可通過改進(jìn)噴油器的結(jié)構(gòu)來達(dá)到目的[2]。

3船舶SO2控制措施

3.1 循環(huán)流化床干法脫硫

循環(huán)流化床干法脫硫工藝過程較為簡(jiǎn)單，能耗低。煙氣凈化后溫度高有利于擴(kuò)散，腐蝕性小，并且沒有“白煙”現(xiàn)象產(chǎn)生，整套工藝沒有污水、酸處理問題。工藝原理是作為脫硫吸收劑的消石灰，與預(yù)除塵后的煙氣在塔內(nèi)進(jìn)行接觸混合，煙氣中的SO2、SO3與Ca（OH）2進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最后生成相應(yīng)的副產(chǎn)物CaSO3、1/2H2O和CaSO4、1/2H2O等，從而達(dá)到脫除二氧化硫的目的。干法脫硫?qū)ξ談┮筝^高，存在脫硫劑利用率低，副產(chǎn)品綜合利用困難等問題?？紤]到脫硫劑的存放和副產(chǎn)品的儲(chǔ)存，此方法在船舶上應(yīng)用較為困難。

3.2 石灰石-石膏法脫硫

石灰石-石膏法是一種濕法煙氣脫硫技術(shù)，利用石灰石或生石灰作為吸收劑，對(duì)SO2進(jìn)行吸收、分離，將其轉(zhuǎn)化為石膏這一穩(wěn)定的物質(zhì)方法。其工作原理是：吸收劑由水和石灰石粉制成，在吸收塔內(nèi)與煙氣充分接觸，漿液中的CaCO3與SO2反應(yīng)生成CaSO3，再被加入的空氣氧化生成CaSO4，最后生成二水石膏。雖然該技術(shù)已相當(dāng)成熟，且脫硫效率高，運(yùn)行可靠，易獲得吸收劑，但石灰石-石膏法需水量大、吸收劑搬運(yùn)困難，副產(chǎn)物產(chǎn)量大，浪費(fèi)大量的硫資源，淡水消耗量大。此方法需考慮吸收劑和副產(chǎn)物的存放、搬運(yùn)等問題，船舶上操作空間有限，該方法運(yùn)行較為困難。

3.3 海水法脫硫

海水法脫硫過程是利用天然海水的堿度實(shí)現(xiàn)脫除煙氣中二氧化硫的一種方法。海水呈堿性，通常自然堿度為1.2～2.5mmol/L，主要成分有氯化物、硫酸鹽、可溶性碳酸鹽等，海水中的大量CO32-和HCO3-是海水可吸收二氧化硫的主要原因。與其他工藝相比，海水法脫硫有明顯的優(yōu)勢(shì)。海水作為吸收劑，有效節(jié)約淡水資源;吸收的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，可直接排放到海水中，不存在廢物處置問題;脫硫效率較高，可達(dá)90%以上;不會(huì)結(jié)垢堵塞設(shè)備;建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本低。海水法脫硫雖然具有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，但其設(shè)備體積和占地面積較大，且受地域因素的限制，只適合沿海地區(qū)。但海水有限的天然緩沖能力使其只適用于含硫量較低的煙氣，含硫量較高時(shí)，脫除效率較低。

4結(jié)束語

綜上所述，隨著船舶航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，船舶廢氣排放對(duì)大氣環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。同時(shí)，隨著全球環(huán)境的日益惡化和人們環(huán)保意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，控制船舶廢氣排放的要求日益強(qiáng)烈。當(dāng)前，海洋運(yùn)輸在我國(guó)運(yùn)輸行業(yè)占有著重要的地位，對(duì)船舶的需求量也越來越大，但對(duì)海洋環(huán)境、大氣環(huán)境也造成了嚴(yán)重的污染。因此，采取廢氣排放控制技術(shù)至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳曦.控制船舶NOx排放措施[J].中國(guó)航海，2013，（02）：110-113.

[2] 劉周書.船舶柴油機(jī)廢氣排放及控制技術(shù)[J].航海技術(shù)，2017， 48（11）：142-143.