【作者】

Daniel Struckmeier等

【摘要】

降低发动机排放是海洋工业多年以来排放控制技术发展的主要驱动力。在经过IMO、各国家和国际组织不同层级的讨论之后，未来很多年内该领域的发展将得到推动。目前主要的关注点是降低NOx、SOx、颗粒物(PM)、CO2、温室气体(GHG)和黑炭(BC)的排放。本文将对全球范围内二冲程发动机和四冲程发动机减排技术方案进行综述。 NOx排放遵循IMO Tier II法规且在排放控制区(ECA)内遵循IMO Tier III法规。后处理装置如EGR和SCR被认为是减少NOx排放的标准方案。未来，天然气和甲醇等燃料也将在燃烧过程中减少NOx的生成。由于SOx排放与燃料中的硫含量直接相关，PM排放也与硫含量存在关联，因此降低SOx和PM排放是IMO 2020 硫含量0.5%标准的出发点。由于CO2排放降低等同于节约燃料，因此CO2排放一直以来都受到关注，推动了许多能效提升技术和优化解决方案的发展。CO2与其他GHG重点关注加强能效设计指数(EEDI)要求，最新的IMO协议决定到2050整个海洋工业需要至少减少50%的温室气体排放。BC对气候，尤其是北极地区影响很大，因此越来越受到关注。 本文给出了对于排放控制研发项目的见解，以及对诸如带有在线数据诊断功能的低压SCR和高压SCR等解决方案的优势进行分析。 本文概述了最近的市场活动，表明造船厂和船东对NOx排放水平的关注增加，甚至低于IMO Tier III排放标准所要求的水平，以便与天然气或双燃料发动机等不同的发动机技术竞争。一些要求参考陆基NOx排放限值，如欧V要求海上推进装置满足NOx排放减少最高90%，最低1.8g/kWh。为了确保NOx减少达到90%，同时保持TBO和尺寸维持在MAN Tier III SCR系统的水平上，必须发展先进的装置以便在最低温度下运行，并节省作为还原剂的尿素溶液的消耗，以在整个运行工况下最大限度地减少不需要的氨泄漏至10ppm以下。 现场已在IMO Tier III排放标准下积累了超过50000小时的运行时间，涵盖了不同的燃料，如DMA，0.1%硫含量ULSFO，以及传统的高硫HFO。使用不同的燃料对SCR系统的性能有重大影响，例如从燃油或滑油中产生的未燃碳氢会覆盖SCR的表面。考虑到市场上存在的燃料和发动机类型广泛，SCR系统面临着各种各样的挑战，例如偏移的NOx还原率，由于催化剂中毒使SCR催化剂失活，背压增加与催化剂堵塞。此外，随着新燃料进入市场，尤其是2020年起满足0.5%硫含量的燃油，作者研究了不同的影响与应对措施，以保证在最小的NOx排放下安全、可靠地运行，这些将在后文详述。 本文的最后一章将讨论未来可能的排放法规，并介绍全生命周期减排技术方案的概述。

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

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