陳周君

摘 要：本文從船用柴油機(jī)排放后處理技術(shù)應(yīng)用重要性分析入手，對(duì)當(dāng)前船用柴油機(jī)排放后處理技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，重點(diǎn)介紹了電控單體泵技術(shù)、選擇性催化還原技術(shù)、廢氣再循環(huán)技術(shù)等應(yīng)用，并就船用柴油機(jī)排放后處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，明確技術(shù)創(chuàng)新與聯(lián)合應(yīng)用是船用柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排與可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

關(guān)鍵詞：船用柴油機(jī);排放處理技術(shù);節(jié)能減排

引言：基于能源危機(jī)與環(huán)境污染問(wèn)題的嚴(yán)峻化發(fā)展以及海上事業(yè)的迅速發(fā)展，世界對(duì)船舶廢氣排放給予了明顯確定。加強(qiáng)船用柴油機(jī)排放后處理技術(shù)研究，提升船用柴油機(jī)節(jié)能減排效益成為新時(shí)期相關(guān)企業(yè)以及工作人員關(guān)注與研究的重點(diǎn)所在，是實(shí)現(xiàn)船用動(dòng)力柴油機(jī)可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的前提基礎(chǔ)。以下是筆者對(duì)船用柴油機(jī)排放后處理技術(shù)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)，意在拋磚引玉。

1、船用柴油機(jī)排放后處理技術(shù)應(yīng)用重要性分析

船用柴油機(jī)是船舶動(dòng)力系統(tǒng)重要設(shè)備，其性能、質(zhì)量的高低對(duì)船舶行業(yè)發(fā)展存在重要影響。隨著近些年柴油機(jī)設(shè)計(jì)與研發(fā)技術(shù)的不斷提升，柴油機(jī)性能得到大幅度改善，具備了節(jié)能、減排、降耗等特征，利于船舶行業(yè)綠色化發(fā)展。但從整體層面來(lái)看，我國(guó)船用柴油機(jī)廢氣排放處理能力仍與國(guó)外存在較大差異，需要在不斷研究中得到強(qiáng)化與改進(jìn)。通常情況下，船用柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程所排放的CO2、SOx、NOx、硫酸鹽顆粒、碳煙顆粒、未燃盡柴油等均會(huì)在不同程度上污染環(huán)境，為人類(lèi)生存與發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重危害[1]。加之，隨著近些年海洋事業(yè)的高速發(fā)展，船舶數(shù)量增多，船舶柴油機(jī)排放物對(duì)環(huán)境的影響加大。因此，面對(duì)日漸嚴(yán)峻的環(huán)境污染問(wèn)題，有必要加強(qiáng)船用柴油機(jī)排放控制力度，降低排放物質(zhì)對(duì)環(huán)境的損害與影響。與此同時(shí)，隨著世界對(duì)能源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題、生命健康問(wèn)題關(guān)注度的不斷提升，關(guān)于船舶廢氣排放國(guó)際海事組織給予了明確規(guī)定，船用法規(guī)日益嚴(yán)格。因此，加強(qiáng)船用柴油機(jī)排放后處理技術(shù)研究，提升船用柴油機(jī)節(jié)能減排效益，成為柴油機(jī)生產(chǎn)及其應(yīng)用行業(yè)，可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的客觀要求與必然趨勢(shì)。

2、幾種船用柴油機(jī)排放后處理技術(shù)及應(yīng)用分析

分析國(guó)內(nèi)外船用柴油機(jī)排放后處理技術(shù)研究現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)技術(shù)存在多樣性特征，且不同技術(shù)所具有的工作原理、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也不同。以下是較為先進(jìn)的幾種技術(shù)。

2.1電控單體泵技術(shù)

在船用動(dòng)力柴油機(jī)系統(tǒng)中，單體泵的作用在于促進(jìn)噴射壓力的產(chǎn)生。通常情況下，燃油供給系統(tǒng)主要由單體泵、供給泵、燃油噴注器等構(gòu)成[2]。運(yùn)行時(shí)，供給泵將燃油送入單體泵內(nèi)腔，并形成高壓。當(dāng)單體泵中的電磁控制閥通電后，燃油進(jìn)入供油管路，當(dāng)其中的燃油壓力超過(guò)噴嘴動(dòng)作壓力后將噴油;當(dāng)電磁控制閥斷電后，燃油壓力下降，噴油停止。多數(shù)實(shí)踐證明噴油量、噴油時(shí)間等控制對(duì)船用柴油機(jī)排放后處理存在重要影響。提高噴油控制質(zhì)量，利于船用柴油機(jī)節(jié)能減排效益提升。而電控電梯泵技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，將傳統(tǒng)機(jī)械控制轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶趴刂?，可提高控制靈敏度，滿足船舶柴油機(jī)運(yùn)行燃油噴射實(shí)時(shí)控制要求，使船用柴油機(jī)排放滿足相關(guān)規(guī)定與要求。

2.2選擇性催化還原技術(shù)

選擇性催化還原技術(shù)是目前應(yīng)用較為廣泛的后排放處理技術(shù)。通常情況下，船用柴油機(jī)選擇性催化還原系統(tǒng)由還原劑存儲(chǔ)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、選擇性催化還原反應(yīng)器、混合裝置等構(gòu)成。其中還原劑存儲(chǔ)系統(tǒng)主要由尿素泵、噴嘴、供應(yīng)管等共同組成，在部件結(jié)合應(yīng)用下能夠根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行尿素供給以及流量調(diào)整?？刂葡到y(tǒng)通常由還原劑噴射控制單元、吹灰控制單元以及廢氣旁通控制單元等構(gòu)成，承擔(dān)著還原劑控制、壓縮空氣量控制以及系統(tǒng)整體運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控重要職責(zé)。選擇性催化還原反應(yīng)器是廢氣發(fā)生選擇性催化還原反應(yīng)的重要場(chǎng)所，也是船用柴油機(jī)選擇性催化還原系統(tǒng)應(yīng)用作用有效發(fā)揮的核心所在。在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要從多層面分析，確保催化劑活性參數(shù)與反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)科學(xué)、合理，以最大程度實(shí)現(xiàn)船用柴油機(jī)排氣有害物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與處理?；旌涎b置應(yīng)用的目的在于使廢氣進(jìn)入反應(yīng)器之前能夠與尿素還原劑混合，便于反應(yīng)質(zhì)量與效率提升。船用柴油機(jī)選擇性催化還原系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，涉及到的反應(yīng)重要有“4HO+4NH3+O2=4H2+6H2O;6NO2+8NH3=7N2+12H2O”。選擇性催化還原技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)在于脫硝效果好能夠降低NOx排放。但由于所使用的催化劑具有一定毒性，且對(duì)氨氣噴入量的控制要求較高，仍需要在不斷研究中進(jìn)行改進(jìn)與完善。

2.3廢氣再循環(huán)技術(shù)

船用柴油機(jī)廢氣再循環(huán)技術(shù)能夠在降低NOx排放量的同時(shí)，提高廢氣再利用率，讓船用柴油機(jī)具備更高燃燒效率，達(dá)到節(jié)能減排雙重目的。由船用柴油機(jī)燃燒特性可知，氮氧化合物是船用柴油機(jī)主要排放物質(zhì)，包括一氧化氮、二氧化氮、四氧化二氮、一氧化二氮、三氧化二氮、五氧化二氮等，其中一氧化氮所占比例最高。要想降低氮氧化合物排放量，除從源頭處進(jìn)行控制外，也可以排放后處理。而廢氣再循環(huán)技術(shù)，則是通過(guò)構(gòu)建往復(fù)循環(huán)系統(tǒng)，適當(dāng)增加柴油機(jī)氣缸中的惰性氣體，降低混合氣中的氧濃度，從而破壞高壓、高溫環(huán)境下氮氧化合物的生成條件，達(dá)到廢氣減排目的。在應(yīng)用廢氣再循環(huán)技術(shù)時(shí)，為確保其作用有效發(fā)揮，需要根據(jù)船舶柴油機(jī)運(yùn)行工況確定廢氣再循環(huán)技術(shù)介入時(shí)機(jī)。通常情況下，船用柴油機(jī)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，所排放的氮氧化合物較少，故可不介入廢氣再循環(huán)系統(tǒng);船用柴油機(jī)處于暖機(jī)狀態(tài)時(shí)，氣缸溫度不高，介入廢氣再循環(huán)系統(tǒng)后可能對(duì)柴油燃燒產(chǎn)生不利影響，降低船用柴油機(jī)運(yùn)行綜合效益，故不需要介入該技術(shù)。

2.4其他排放處理技術(shù)

除電控單體泵技術(shù)、選擇性催化還原技術(shù)、廢氣再循環(huán)技術(shù)外，噴水技術(shù)、船用柴油機(jī)燃燒優(yōu)化技術(shù)、DOC聯(lián)合PDF技術(shù)等科學(xué)運(yùn)用，會(huì)在不同程度上降低NOx排放，使船用柴油機(jī)滿足MOTierIII限。與此同時(shí)，既有研究發(fā)現(xiàn)，多技術(shù)結(jié)合應(yīng)用所獲取的節(jié)能減排效果要好于單技術(shù)應(yīng)用。例如，將廢氣再循環(huán)技術(shù)與柴油機(jī)微粒捕集器相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)船用柴油機(jī)廢氣中氮氧化合物與有害顆粒的有效處理，降低柴油機(jī)排氣對(duì)環(huán)境的污染;將柴油機(jī)燃燒優(yōu)化技術(shù)與選擇性催化還原技術(shù)有機(jī)結(jié)合，可提高柴油機(jī)燃燒效率，避免燃燒不充分增加排氣有害物質(zhì)，達(dá)到PM與NOx共同降低目的。

3、船用柴油機(jī)排放后處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，船用柴油機(jī)排氣后處理技術(shù)將得到不斷完善，并涌現(xiàn)出其他新技術(shù)，以獲取更好污染物凈化、清除效果。與此同時(shí)，效益協(xié)同提升將成為船用柴油機(jī)排放控制技術(shù)研究的主流方向。在此過(guò)程中，可通過(guò)污染物源頭處理技術(shù)、后排放處理技術(shù)等結(jié)合應(yīng)用進(jìn)行具體體現(xiàn)。此外，柴油機(jī)自身性能的提升，也是降低船用柴油機(jī)PM、NOx等排放的重要手段。對(duì)此，可加強(qiáng)柴油機(jī)設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn)企業(yè)與使用單位合作力度，能夠根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用要求，進(jìn)行柴油機(jī)針對(duì)性設(shè)計(jì)。另外，在信息技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)等高速發(fā)展下，可提高柴油機(jī)電控水平，讓柴油機(jī)控制系統(tǒng)更智慧、更靈活。

4、結(jié)論

我國(guó)船用柴油機(jī)節(jié)能減排水平在近些年發(fā)展中雖然得到提升，但與國(guó)外相比仍存在一定差異。因此，面對(duì)船用柴油機(jī)廢氣排放的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，有必要加強(qiáng)柴油機(jī)節(jié)能減排技術(shù)研究力度，促進(jìn)后排放處理水平不斷提升。在此過(guò)程中，應(yīng)堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，善于后排放處理技術(shù)靈活與聯(lián)合運(yùn)行進(jìn)行性能強(qiáng)化，以滿足排放要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊林勇.基于SCR技術(shù)提升船用柴油機(jī)技術(shù)及應(yīng)用控制措施[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2020，20（08）：55-57.

[2]閆安，富文軍.高壓共軌柴油機(jī)DOC/POC/SCR后處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（03）：24-26.

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