浅析船舶柴油机尾气氮氧化物减排技术

《浅析船舶柴油机尾气氮氧化物减排技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浅析船舶柴油机尾气氮氧化物减排技术（交通运输部北海航海保障中心烟台航标处山东烟台264000）摘要:木文综述船用柴油机尾气中NOX的危害、生成机理和影响因素,通过综合对比，论述了利用选择催化还原技术降低NOX排放的可行性，简述了该技术的原理和优缺点。最后，木文立足市场需求，简述了该技术的应用方向。关键词：海事船舶；柴油机；氮氧化物；机外净化1氮氧化物的危害与排放标准1.1船舶柴油机氮氧化物的危害船舶柴油机排放废气NOXti含NO、N204、N02等，能造成酸雨，严重破坏环境。N02有剧毒，与血红蛋白反应，降低血液输氧能力，对心肝肺

2、有毒害作用。高浓度的NOX能伤害中枢神经系统。据IM0统计表明，全球柴油机动力船舶NOX年排放量1000万吨以上，占世界NOX总排放量的14%-15%!通过气候作用，被污染大气可飘散至1000公里以外的地区，对环境造成影响。1.2NOX排放要求1997年9月，IMO颁布了《船舶柴油机氮氧化物排放控制技术规则》。在2000年1月1U以后，所有建造、重大技术改造功率超过130KW的船舶柴油机NOX排放提出了具体规定（TierI,如表1）:2005年3月，CCS发布《关于实施MARPLO公约附则VI的技术信息通报》，附则VI在我国正式实

3、施。2008年10只，IM0通过Tier11/111法规，TierII将NOX排放的水平降低到TierI标准的80%左右，Tierlll更是降低到20%左右（具体如表1）。表1不同阶段NOX排放规定（TierI,TierII,Tierlll）2氮氧化物（NOX）的生成机理及影响因素2.1氮氧化物生成机理NOX以NO为主，NO的生成主要有3种方式，即高温NO、燃料NO、2.1.1瞬发NO。高温NO的原理主要化学反应方程为：O+N2=NO+NN+O2=NO+O2.1.2N+OH=H+NO燃料NO的原理NH+O=N+OHNH+O=ON+

4、HHCN+O=NCO+HCN+O2=NCO+ONCO+O=NO+CONCO+O2=NO+CO+O由以上反应可以看出，NO的生成主要取决于氧原子及氧的含量。2.1.3瞬发NO的原理氮气与CH、C2等碳氢原子团反位生成氰化物，后者与火焰中的0、0H等反应生成NO。方程式主要有：CH+N2=HCN+NC+N2=CN+NCH2+N2=HCN+NHCH2+N2=H2CN+NHCN+O=NCO+HCN+02=C0+NN+OH=NO+HN+02=N0+0影响因素有3个：①碳氢化合物通过分解生成CH等原子团的量；②CH等与N反应生成氰化物的速率；

5、③氮化物之间相互转换速度。3主要影响因素综上可知，燃烧温度、02浓度、燃气在气缸中滞留吋间等因素影响着NOX的生成浓度。3.1过量空气系数和燃汕品质理论研宄表明，通过调整过量空气系数可以减少NOX排放：在某一过量空气系数处，NOX浓度最大。在低于过量空气系数侧，氧气和氮气浓度较低,生成的NOX浓度也低；在高于过量空气系数侧，过量空气起稀释做用，NOX浓度也降低。对于柴汕机来说，进排气门间隙可调范围是提前设定好的，气门过大或过小会使热态下工作的气门产生冲击或关闭不严。因此，此种方法并不可取。3.2喷油定时理论上讲，推迟喷汕正吋是降低

6、NOx排放浓度的简单有效的措施。但是，喷油过迟，燃油来不及燃烧，活塞已越过上死点下行，气缸内压力及温度降低,后燃烧严重，排烟温度升高，热效率和功率下降。因此，此种方法也不切实际。3.3进气压力和进气温度现在很多柴油机都使用废气涡轮增压技术，一方面，由于经高压压缩,单位体积空气量增加，造成NOx浓度较高；冋吋，进气温度升高也影响NOx生成量：低于一定的空然比时，NOx浓度随着进气温度升高而增加。但是，废气涡轮增压技术优势也很明显，一般来讲，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%—30%，有的可达40%甚至更多，在提高燃汕

7、经济性方面具有无可比拟的优势，因此，单纯从降低氮氧化物方面考虑就放弃涡轮增压也不太可取。4降低NOX排放的措施一NOx的选择催化还原结合当前技术，降低NOx排放较为可行的技术是排气中加入还原剂，还原NOx,研究较多是的选择性催化还原技术。4.1NH3-SCR选择性催化还原技术将尿素做为还原剂的选择性催化还原技术（NH3-SCR）较为成熟，以高活性和耐硫性V2O5、W03、AI2O5等为催化剂，可降低大部分NOx，主要反应为（NH2）2CO+H2O=CO2+2NH3+H2O;4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O；6NO2+8NH

8、3=7N2+12H2OSCR装置（如图2）包括3个主要系统：催化反应器、加药和储存系统及控制系统。以柴汕机的负荷作为尿素喷注量的控制参数，用微处理器控制喷入氨的量（与NOx产生量成正比）：将负荷设计成程序，输入微处理器，控制氨气剂量。该装置安装在废