摘要：在全球碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的推動(dòng)下，航運(yùn)業(yè)作為溫室氣體排放的重要來(lái)源之一，面臨著巨大的減排壓力。在此背景下，碳捕獲、利用與封存技術(shù)（CCUS）作為一種有效的減排手段，在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用和研究受到了廣泛關(guān)注。文章基于“雙碳”目標(biāo)，首先分析了航運(yùn)業(yè)的排放現(xiàn)狀，提出了采用CCUS技術(shù)作為有效應(yīng)對(duì)方式。文章深入探討了船用CCUS關(guān)鍵技術(shù)，包括船舶碳捕集方案及存儲(chǔ)技術(shù)，并研究了船用CO2捕集工藝技術(shù)、CCUS系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)及脫碳塔除霧器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。文章旨在提升CCUS系統(tǒng)的效率與可行性，助力航運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：船舶工程；碳達(dá)峰；碳中和；CCUS技術(shù)

中圖分類號(hào)：X736.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

基金項(xiàng)目：2022年浙江省教育廳一般科研項(xiàng)目；項(xiàng)目名稱：基于船舶碳捕集與封存系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)；項(xiàng)目編號(hào)：Y202250759。

作者簡(jiǎn)介：張海玲（1980—），女，講師，碩士；研究方向：機(jī)電一體化及自動(dòng)控制技術(shù)。

0 引言

全球氣候變暖已成為國(guó)際社會(huì)共同關(guān)注的重要問(wèn)題，減少溫室氣體排放、推動(dòng)綠色可持續(xù)發(fā)展成為全球共識(shí)。航運(yùn)業(yè)作為溫室氣體排放的主要行業(yè)之一，在面臨巨大減排壓力的同時(shí)，也迎來(lái)了技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型的機(jī)遇［1］。低碳高效的船用CCUS65hFzi5xky6uYXyNJ4vadg==技術(shù)作為應(yīng)對(duì)氣候變化和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要手段，其研發(fā)和應(yīng)用具有重要意義［2］。

我國(guó)能源消耗和二氧化碳排放經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段，當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主，按期實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型存在較大的困難。2020年9月，中國(guó)向世界承諾將在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。2020年12月，我國(guó)進(jìn)一步宣布，到2030年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上。這意味著需要采取更加積極的措施來(lái)推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和減少溫室氣體排放［3］。船用CCUS技術(shù)作為一種新型的減排技術(shù)，可以在船舶運(yùn)營(yíng)過(guò)程中捕集、利用和封存二氧化碳，從而顯著降低船舶的碳排放，為航運(yùn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型提供有力支持［4］。

1 航運(yùn)業(yè)排放現(xiàn)狀及應(yīng)對(duì)方式

航運(yùn)業(yè)作為連接世界的重要橋梁，在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)舉足輕重的地位。然而，隨著船舶數(shù)量的不斷增加和運(yùn)輸活動(dòng)的日益頻繁，航運(yùn)業(yè)帶來(lái)的環(huán)境壓力也日益凸顯［5］。

1.1 航運(yùn)業(yè)排放現(xiàn)狀

作為貿(mào)易運(yùn)輸?shù)暮诵姆绞?，航運(yùn)業(yè)每年承載著全球約90%的貿(mào)易量，然而，這一過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳、甲烷等溫室氣體排放量也達(dá)到了驚人的水平，幾乎占全球人為活動(dòng)碳排放總量的3%，是溫室氣體排放的主要源頭之一。在國(guó)內(nèi)，航運(yùn)業(yè)同樣面臨著嚴(yán)重的排放問(wèn)題，特別是一些港口城市，船舶排放已成為主要污染源之一［6］。

面對(duì)這一嚴(yán)峻形勢(shì)，航運(yùn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型顯得尤為迫切。據(jù)預(yù)測(cè)，若不及時(shí)采取措施加以控制，到2050年，全球船舶的碳排放量將激增150%～ 250%，其在全球碳排放總量中的占比也將攀升至18%。因此，航運(yùn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型不僅是行業(yè)自我革新的需要，更是實(shí)現(xiàn)全球碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［7］。

為了降低航運(yùn)業(yè)排放，國(guó)際海事組織（IMO）制定了一系列法律法規(guī)，如《國(guó)際防止船舶造成污染公約》（MARPOL）、《國(guó)際海運(yùn)溫室氣體減排戰(zhàn)略》等。這些法規(guī)對(duì)船舶污染物排放提出了明確要求，建立了相應(yīng)的監(jiān)測(cè)和處罰機(jī)制［8］。

1.2 采取的應(yīng)對(duì)方式

當(dāng)前航運(yùn)業(yè)在應(yīng)對(duì)溫室氣體減排方面，主要聚焦于兩個(gè)核心方向：一是推動(dòng)清潔、低碳能源的使用，二是實(shí)施能效提升技術(shù)措施。

（1）清潔、低碳能源的使用被視為航運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排目標(biāo)的核心途徑。業(yè)界正積極研究并應(yīng)用各種低碳或零碳燃料，如LNG、氫燃料、氨燃料以及生物燃油等。這些清潔替代能源相比傳統(tǒng)燃料能顯著減少碳排放，是航運(yùn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵所在。通過(guò)逐步引入和擴(kuò)大這些清潔能源的使用規(guī)模，航運(yùn)業(yè)能夠有效降低其碳排放強(qiáng)度，為應(yīng)對(duì)全球氣候變化作出貢獻(xiàn)。

（2）能效提升技術(shù)措施也是航運(yùn)業(yè)減排的重要途徑。這包括優(yōu)化船體設(shè)計(jì)、采用更高效的推進(jìn)系統(tǒng)和動(dòng)力裝置等，旨在提高船舶的能效水平，降低單位運(yùn)輸任務(wù)的碳排放。盡管這一領(lǐng)域的潛力有限，但其對(duì)航運(yùn)業(yè)減排的貢獻(xiàn)不可忽視。通過(guò)持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化，航運(yùn)業(yè)能夠不斷提升能效水平，為應(yīng)對(duì)氣候變化貢獻(xiàn)力量。

然而，在當(dāng)前的技術(shù)背景下，尚沒(méi)有一種成熟的、一勞永逸的解決方案能夠完全替代傳統(tǒng)燃料。因此，在遠(yuǎn)洋船舶短期內(nèi)仍將繼續(xù)使用傳統(tǒng)燃料的情況下，二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)成為了船舶碳減排的替代方案。這一技術(shù)通過(guò)從排放源頭中捕集、分離、提純二氧化碳，然后進(jìn)行利用或封存，有效降低船舶的二氧化碳排放。盡管CCUS技術(shù)目前仍處于發(fā)展階段，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的不斷降低，碳捕集技術(shù)有望在未來(lái)成為航運(yùn)業(yè)減排的重要手段。

2 船用CCUS關(guān)鍵技術(shù)分析

我國(guó)陸用二氧化碳的捕集與封存系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)較早，該技術(shù)主要采用化學(xué)吸收干式分離法，目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)諸多大型發(fā)電廠、石化企業(yè)成功試點(diǎn)。在船上應(yīng)用CCUS技術(shù)，重點(diǎn)需要設(shè)計(jì)一套緊湊高效的適合船上安裝的二氧化碳捕集系統(tǒng)，旨在高效回收船舶排放的二氧化碳，捕集到的二氧化碳經(jīng)過(guò)壓縮或液化處理，以便于在船上存儲(chǔ)及后續(xù)利用。在此技術(shù)框架下，碳捕集效率與船舶碳存儲(chǔ)能力的優(yōu)化是船用CCUS技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵指標(biāo)。

2.1 碳捕集技術(shù)

在船上應(yīng)用CCUS技術(shù)時(shí)，碳捕集是首要關(guān)注的環(huán)節(jié)。目前，二氧化碳的捕集主要方式有3種：燃燒前捕集、富氧燃燒捕集和燃燒后捕集，如圖1所示。

其中，燃燒前捕集是指在船舶燃料轉(zhuǎn)化成氣體后，在燃燒之前進(jìn)行二氧化碳的捕集，主要涉及重整裝置對(duì)燃料進(jìn)行處理。該技術(shù)能捕集約90%的CO2，但改造成本較大，需要增加反應(yīng)罐及系統(tǒng)，并可能需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改裝。

富氧燃燒捕集方法是通過(guò)提高燃燒過(guò)程中的氧氣濃度，使燃料燃燒更充分，從而減少二氧化碳的排放。該技術(shù)需要配備空氣分離裝置來(lái)提供純氧，這不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，還提高了能耗。此外，純氧燃燒技術(shù)目前尚不成熟，對(duì)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和材料都有較大的改造需求，因此在船舶上的應(yīng)用時(shí)機(jī)尚未成熟。

燃燒后捕集是在燃料燃燒后，通過(guò)化學(xué)吸附劑（如醇胺溶液、NaOH溶液、氨基酸鹽等）來(lái)吸收廢氣中的二氧化碳。該技術(shù)不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行大規(guī)模改造，主要集中在廢氣處理系統(tǒng)上，但改動(dòng)量較小。

綜上所述，二氧化碳燃燒后捕捉技術(shù)對(duì)于船舶系統(tǒng)的改造需求相對(duì)較小，這意味著在現(xiàn)有的船舶設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)上不需要進(jìn)行大規(guī)模的改動(dòng)就能實(shí)施這項(xiàng)技術(shù)，大大降低了船舶運(yùn)營(yíng)者進(jìn)行技術(shù)升級(jí)的成本和難度。由于初期投資成本相對(duì)較低，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于許多船舶運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)更加具有經(jīng)濟(jì)吸引力，是目前船舶尾氣捕捉應(yīng)用最為廣泛和成熟的技術(shù)。相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)船舶采用燃燒后化學(xué)吸收法（CCA）進(jìn)行了全面的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)型評(píng)估。評(píng)估顯示，該技術(shù)的捕集率根據(jù)所選用的捕捉介質(zhì)及具體的捕捉工藝，捕捉效率在60%～90%的范圍內(nèi)。此外，在相同的化學(xué)吸收劑應(yīng)用條件下，大型發(fā)動(dòng)機(jī)功率的船舶在捕捉二氧化碳方面的成本顯著低于小功率發(fā)動(dòng)機(jī)船舶。這一發(fā)現(xiàn)為船舶行業(yè)在尋求減排解決方案時(shí)提供了有價(jià)值的參考信息。但是其最突出的問(wèn)題是占地面積較大，在船舶這種空間有限的平臺(tái)上，安裝大型的碳捕集設(shè)備可能會(huì)占用寶貴的船艙空間，影響船舶的載貨能力和運(yùn)營(yíng)效率。隨著碳捕集材料的創(chuàng)新、碳捕集工藝和設(shè)備的不斷改進(jìn)，未來(lái)的碳捕集設(shè)備將變得更加緊湊、高效、低耗，這不僅能夠提高捕集效率，減少能源消耗，同時(shí)也將進(jìn)一步增強(qiáng)該技術(shù)在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

2.2 碳存儲(chǔ)技術(shù)

在船舶CCUS技術(shù)中，碳存儲(chǔ)環(huán)節(jié)緊隨碳捕集之后，是將捕獲的二氧化碳進(jìn)行安全、穩(wěn)定的存儲(chǔ)，以防止其釋放到大氣中，是二氧化減排目標(biāo)的重要步驟。如何在船舶有限的空間內(nèi)長(zhǎng)期、安全有效地儲(chǔ)存所捕集的二氧化碳是船舶CCUS技術(shù)的難點(diǎn)之一。

在船舶CCUS系統(tǒng)中，碳存儲(chǔ)技術(shù)主要關(guān)注于如何將捕獲的二氧化碳進(jìn)行壓縮或液化后儲(chǔ)存。其中壓縮儲(chǔ)存是將捕獲的二氧化碳通過(guò)壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，使其以高壓氣態(tài)形式存儲(chǔ)在專用儲(chǔ)罐中。這種方式適用于短期儲(chǔ)存和運(yùn)輸，但存儲(chǔ)密度相對(duì)較低，且壓縮機(jī)等設(shè)備會(huì)占用船舶大量的空間。液態(tài)存儲(chǔ)是指通過(guò)降低溫度和增加壓力，將二氧化碳液化后存儲(chǔ)在專用儲(chǔ)罐中。液化儲(chǔ)存具有存儲(chǔ)密度高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，適用于長(zhǎng)期儲(chǔ)存和運(yùn)輸，但其在冷卻過(guò)程中需要較高能耗。

除了以上兩種存儲(chǔ)方式，還有一些先進(jìn)的存儲(chǔ)技術(shù)正在研究中，如化學(xué)吸收和吸附存儲(chǔ)。這些技術(shù)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)獲物理吸附將二氧化碳固定在特定的材料上，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、穩(wěn)定地存儲(chǔ)。

無(wú)論采用何種存儲(chǔ)方式，儲(chǔ)存設(shè)施的安全性和可靠性是首要考慮的因素。船舶上的二氧化碳存儲(chǔ)系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)得足夠堅(jiān)固和可靠，以承受航行過(guò)程中各種挑戰(zhàn)，如振動(dòng)、沖擊和溫度變化。同時(shí)，還需要定期檢查和維護(hù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，確保始終處于良好的工作狀態(tài)。

3 船用CCUS技術(shù)的應(yīng)用研究

船用CCUS技術(shù)的應(yīng)用正在逐漸成為航運(yùn)業(yè)減少碳排放、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的重要手段。本文主要從二氧化碳捕集工藝技術(shù)、系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)及除霧器結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的研究進(jìn)行詳細(xì)闡述。

3.1 船用二氧化碳捕集工藝技術(shù)研究

醇胺二氧化碳捕集法是一種有效的二氧化碳捕獲技術(shù)，是目前國(guó)際上應(yīng)用最廣泛、適應(yīng)性最強(qiáng)的尾氣脫碳工藝。它利用醇胺類化合物（如單乙醇胺、二乙醇胺等）與二氧化碳之間的化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳從混合氣體中的分離和捕集。醇胺化合物與二氧化碳反應(yīng)生成穩(wěn)定的氨基甲酸酯，通過(guò)控制反應(yīng)條件和后續(xù)處理，可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的高效捕集和回收。

相對(duì)于陸上大型企業(yè)工廠，船舶空間受限且復(fù)雜，這對(duì)二氧化碳捕集效率的提升提出了更高要求。本文在深入研究化學(xué)吸收劑及煙氣初始工況成分的基礎(chǔ)上，專注于優(yōu)化醇胺法二氧化碳捕集過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)，通過(guò)對(duì)吸收塔、液泵、解吸塔、蒸汽發(fā)生器以及氣液分離器等裝置的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整與試驗(yàn)，得到二氧化碳捕集效率與各因素曲線關(guān)系。同時(shí)，本文還著重對(duì)吸收塔和解吸塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，顯著提升了船用醇胺法二氧化碳捕集效率，并確保該船用CCUS技術(shù)能夠適應(yīng)不同船舶空間的限制。

船用醇胺法二氧化碳捕集工藝流程如圖2所示，整個(gè)工藝流程主要包括二氧化碳的吸收、解析和再生。二氧化碳吸收過(guò)程是船用醇胺法捕集技術(shù)的核心環(huán)節(jié)。在此過(guò)程中，含二氧化碳的煙氣通過(guò)吸收塔，與醇胺溶液進(jìn)行逆流接觸。二氧化碳與醇胺發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成穩(wěn)定的氨基甲酸酯，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳的捕集。吸收塔的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮氣液接觸面積、流速分布和反應(yīng)時(shí)間等因素，以提高吸收效率。還應(yīng)對(duì)吸收劑工況、煙氣初始工況及成分、液氣比、入口煙氣二氧化碳量、反應(yīng)溫度以及入口煙氣含氧量等方面對(duì)脫碳效率的影響，并研究出脫碳效率影響曲線，得到最優(yōu)參數(shù)。

脫吸收與提純技術(shù)是實(shí)現(xiàn)二氧化碳高效回收的關(guān)鍵步驟。在脫吸收過(guò)程中，通過(guò)加熱或減壓等方式，使氨基甲酸酯分解，釋放出二氧化碳。隨后，通過(guò)冷凝、壓縮和干燥等步驟，對(duì)二氧化碳進(jìn)行提純，以滿足后續(xù)利用或存儲(chǔ)的要求。此過(guò)程需要關(guān)注能耗、提純效率以及提純后的二氧化碳純度等指標(biāo)。捕集到的二氧化碳需要進(jìn)行壓縮和存儲(chǔ)，以便后續(xù)利用或排放。壓縮過(guò)程中，需要根據(jù)二氧化碳的特性和存儲(chǔ)要求，選擇合適的壓縮機(jī)和壓縮工藝。存儲(chǔ)方面，可采用液化存儲(chǔ)或固體存儲(chǔ)等方式，同時(shí)應(yīng)確保存儲(chǔ)設(shè)施的安全性和可靠性。在設(shè)計(jì)和布局壓縮與存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí)，還需考慮船舶空間的合理利用和運(yùn)輸過(guò)程中的安全穩(wěn)定性。

船用醇胺法二氧化碳捕集工藝技術(shù)的穩(wěn)定運(yùn)行需要有效的控制系統(tǒng)支持，控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)吸收、脫吸收、再生、壓縮和存儲(chǔ)等各個(gè)環(huán)節(jié)的精確控制，包括溫度、壓力、流量等關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)，通過(guò)引入先進(jìn)的自動(dòng)化和智能化技術(shù)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和能效，降低干預(yù)和操作難度。

3.2 船用CCUS節(jié)能技術(shù)研究

船用CCUS系統(tǒng)面臨的主要能耗挑戰(zhàn)之一是熱能的無(wú)效耗散。具體來(lái)說(shuō)，存在兩個(gè)主要的熱能浪費(fèi)環(huán)節(jié)。

（1）船舶尾氣熱能利用：船舶尾氣在進(jìn)入吸收塔前的溫度約為200℃，但在完成二氧化碳吸附后，尾氣溫度顯著降低至40℃～50℃。這一過(guò)程中，大量的熱能沒(méi)有得到有效利用，造成了能源浪費(fèi)。

（2）吸收液與二氧化碳?xì)怏w冷卻過(guò)程：經(jīng)過(guò)解析過(guò)程，從吸收液中解析出的高溫二氧化碳?xì)怏w以及富含二氧化碳的吸收液（即富液），都需要進(jìn)行冷卻處理。富液需要降溫后才能重新進(jìn)入冷卻處理，而二氧化碳?xì)怏w在壓縮液化前也必須冷卻。這一冷卻過(guò)程中同樣產(chǎn)生了大量廢氣。

為減少上述過(guò)程中的熱能浪費(fèi)，本文提出了以下熱源再利用策略。

（1）尾氣余熱預(yù)熱富液：利用船舶尾氣的高溫預(yù)熱，對(duì)從富液泵中流出的富液進(jìn)行預(yù)熱。這一措施旨在減少解析塔和再沸器的能耗，從而降低CCUS系統(tǒng)的總能耗。

（2）熱貧液與冷富液熱交換：貧液泵中流出的熱貧液與富液泵中的冷富液進(jìn)行熱交換，通過(guò)這一過(guò)程，熱貧液的熱量得到回收再利用，同時(shí)富液也得以預(yù)熱，減少了整體系統(tǒng)的能耗。

通過(guò)實(shí)施上述熱源再利用策略，船用CCUS系統(tǒng)能夠在確保高效碳捕集的同時(shí)，顯著降低能源消耗，提高系統(tǒng)的整體能效。

3.3 船用CCUS系統(tǒng)中除霧器結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

脫碳過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生大量的霧滴。這些霧滴不僅影響尾氣排放質(zhì)量，還可能對(duì)脫碳裝置的性能和壽命造成負(fù)面影響。另外，船舶在航行過(guò)程中面臨各種海洋環(huán)境的挑戰(zhàn)，如高濕度、高鹽分等惡劣條件。這些條件對(duì)除霧器的性能和耐腐蝕性提出了更高的要求。因此，研發(fā)能夠適應(yīng)船舶運(yùn)行環(huán)境的高效除霧器對(duì)于提高船舶尾氣脫碳技術(shù)的效率和可靠性具有重要意義。

目前，船舶尾氣吸收塔中的除霧器是采用鼓風(fēng)脫氣的方式將水質(zhì)中的游離二氧化碳去除。水從設(shè)備上部引入，經(jīng)噴淋裝置流過(guò)填料層表面，同時(shí)空氣從下部風(fēng)口進(jìn)入逆向穿過(guò)填料層，水中的游離二氧化碳迅速解析并隨空氣排出。然而，除霧清潔器的傳統(tǒng)清洗方案存在一些問(wèn)題。目前常見(jiàn)的做法是在除霧器的上下各布置一噴淋層，定期使用船用淡水或蒸汽對(duì)除霧器進(jìn)行清洗。這種方案不僅占用了塔內(nèi)較大的空間，導(dǎo)致塔整體高度增加，從而增加了建造成本。此外，由于除霧器的葉片具有規(guī)則性，現(xiàn)有的清洗結(jié)構(gòu)清洗范圍有限，清洗效果不盡如人意，給清洗工作帶來(lái)了不便。為了解決這些問(wèn)題，需要對(duì)除霧清潔器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到增加清洗范圍及降低安裝高度的目的。

優(yōu)化后的除霧器結(jié)構(gòu)如圖3所示，為了確保高效且穩(wěn)定的清洗效果，在連接管與外部管道的安裝連接后，通過(guò)供水管，水體將被引導(dǎo)至噴淋頭一和噴淋頭二，這兩個(gè)噴淋頭的獨(dú)立設(shè)計(jì)能夠顯著提升清潔結(jié)構(gòu)的清洗范圍。具體而言，噴淋頭一和噴淋頭二的分布位置經(jīng)過(guò)精心計(jì)算，噴淋夾角通常為120°，以確保除霧器的噴淋覆蓋率在150%到200%的范圍內(nèi)，使得除霧器本體的每個(gè)區(qū)域都能得到充分清洗，有效避免了清洗死角的出現(xiàn)。

在安裝清洗結(jié)構(gòu)時(shí)，引入了固定塊這一創(chuàng)新元素，通過(guò)固定塊與除霧器本體的桿體部分進(jìn)行螺紋連接，配合安裝螺栓，可以實(shí)現(xiàn)快速而穩(wěn)定地安裝。更重要的是，這種設(shè)計(jì)使得清潔結(jié)構(gòu)的殼體能夠緊密地套接在除霧器本體上，從而極大地減少了安裝所需的空間。相比傳統(tǒng)的清洗方案，這種設(shè)計(jì)不僅避免了脫碳塔整體高度的增加，也有效降低了使用成本。

綜上所述，通過(guò)對(duì)船用CCUS系統(tǒng)除霧器清潔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可顯著提高吸收塔內(nèi)的清洗效率，有效降低安裝成本，并確保船舶尾氣吸收塔內(nèi)除霧器持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，這種改進(jìn)不僅有助于航運(yùn)業(yè)的環(huán)保水平，使其更加符合現(xiàn)代化環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)貢獻(xiàn)了重要的技術(shù)支撐和推動(dòng)力。在未來(lái)，可以繼續(xù)探索并優(yōu)化除霧器技術(shù)，以期在環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展方面取得更大的成就。

4 船用CCUS 技術(shù)的不足和展望

雖然船用CCUS技術(shù)在航運(yùn)業(yè)中具有重要的碳減排潛力，但其在實(shí)際應(yīng)用中也存在一系列不足之處。

4.1 技術(shù)不足之處

（1）捕集成本高昂：船用CCUS技術(shù)的捕集環(huán)節(jié)是成本最高的部分，通常占項(xiàng)目總成本的較大比例（約60%～80%）。高昂的捕集成本主要源于所需的化學(xué)試劑（如胺液）和能源消耗，這些費(fèi)用在船舶有限的空間和能源條件下尤為突出。

（2）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本：除了捕集成本，船用CCUS技術(shù)還需要額外的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，如儲(chǔ)存設(shè)施、運(yùn)輸管道等，這些都會(huì)增加項(xiàng)目的總投資。

（3）捕集過(guò)程能耗：捕集二氧化碳需要消耗大量能源來(lái)提供所需的熱量和壓力，這些能源往往來(lái)自化石燃料，導(dǎo)致額外的碳排放。在船舶應(yīng)用中，能源消耗的增加會(huì)進(jìn)一步影響船舶的能效和運(yùn)營(yíng)成本。

（4）目前最成熟的化學(xué)吸收法捕集技術(shù)雖然穩(wěn)定，但捕集效率仍不夠高（能捕集約90%的二氧化碳），且易受環(huán)境條件影響。在船舶應(yīng)用中，這種技術(shù)限制可能導(dǎo)致捕集效果不理想。

4.2 技術(shù)發(fā)展展望

（1）隨著全球?qū)μ紲p排的重視，船用CCUS技術(shù)將持續(xù)得到研發(fā)和創(chuàng)新?；瘜W(xué)吸收、物理吸收、膜分離等捕集技術(shù)將不斷優(yōu)化，提高捕集效率和降低能耗。

（2）船用CCUS系統(tǒng)將向更加集成化和模塊化的方向發(fā)展，以減少空間占用和降低安裝成本；系統(tǒng)設(shè)計(jì)將更加注重于船舶動(dòng)力系統(tǒng)的集成，以實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和碳排放的協(xié)同控制。

5 結(jié)語(yǔ)

面對(duì)全球氣候變化和航運(yùn)業(yè)減排的迫切需求，船用CCUS系統(tǒng)作為關(guān)鍵技術(shù)之一，展現(xiàn)出了巨大的潛力和應(yīng)用價(jià)值。在“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下，對(duì)船舶CCUS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行細(xì)致分析與研究，不僅有助于我們深入理解其技術(shù)原理、發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，更為未來(lái)的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用指明了方向。

然而，也應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)到，船舶CCUS系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用并非一蹴而就，而是需要政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等多方面的共同努力和協(xié)作。政府應(yīng)出臺(tái)更加明確的政策法規(guī)和激勵(lì)措施，為船舶CCUS技術(shù)的發(fā)展提供有力保障；企業(yè)應(yīng)加大研發(fā)投入，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)化應(yīng)用；科研機(jī)構(gòu)則應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和技術(shù)攻關(guān)，為船舶CCUS系統(tǒng)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。

總之，在“雙碳”背景下，船舶CCUS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用具有重大的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。在各方共同努力下，船舶CCUS技術(shù)將不斷取得新的突破和進(jìn)展，為全球航運(yùn)業(yè)的綠色低碳發(fā)展貢獻(xiàn)更大的力量。

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（編輯 李春燕）

Analysis and application research on key technology of ship’s CCUS system under “carbon peaking and carbon neutrality goals”

ZHANG Hailing， LIU Hongjing

（Zhejiang International Maritime College， Zhoushan 316021， China）

Abstract： Driven by the global “carbon peak” and “carbon neutral” goals， the shipping industry， as one of the important sources of greenhouse gas emissions， is facing huge pressure to reduce emissions. Therefore， carbon capture， utilization and storage （CCUS） technology， as an effective means of emission reduction， has gained wide attention in its application and research in the field of ships. This paper analyzes 1cEHqzsRjtw2hygLbHPIVQ==the present situation of carbon emissions in shipping industry， hence proposes CCUS technology to solve the problem. The paper elaborates on the key technology of CCUS system used on ships， including the ship carbon capture scheme and the storage technology. Besides， ship CO2 capture process technology， energy-saving technique of CCUS system， structure optimization of defroster in decarbonization tower are introduced in this paper， which aims to improve the efficiency and feasibility of the CCUS system and achieve carbon reduction goals in shipping industry.

Key words： ship engineering; carbon peaking；carbon neutrality; CCUS technology