下面我們詳細(xì)說一說ECO船級符號的一些要求。
氮氧化物排放
對于氮氧化物排放的要求,適用于單體輸出功率在130千瓦以上的柴油機(jī)。但是需要注意一點(diǎn),如果僅作為應(yīng)急使用的柴油機(jī)不在這個(gè)范圍內(nèi)(這一部分與MARPOL附則VI的要求一致)。另外,這一部分對于鍋爐,焚燒爐以及燃?xì)廨啓C(jī)并沒有特殊的要求。
如何界定柴油機(jī)是否需要符合MARPOL附則VI中氮氧化物相關(guān)的排放限制的要求呢?第一看船舶建造日期(鋪龍骨日期),第二看主機(jī)安裝上船日期。
安裝在2011年1月1日以前建造的船舶上的柴油機(jī),同時(shí)不超過MARPOL附則VI中Tire I限制的80%,可以授予NOX-1附加標(biāo)志;
安裝在2011年1月1日以前建造的船舶上的柴油機(jī),同時(shí)不超過MARPOL附則VI中Tire II限制的80%,可以授予NOX-2附加標(biāo)志;
任何時(shí)間安裝上船的柴油機(jī),如果符合MARPOL附則VI中Tire III的限制要求,即可授予NOX-3附加標(biāo)志。
對于符合排放限制的柴油機(jī),勞氏會頒發(fā)EIAPP證書。
對于如何獲得EIAPP證書的細(xì)節(jié)和柴油機(jī)排放限制的相關(guān)內(nèi)容,這里就不做討論了。
目前對于氮氧化物的控制,有以下幾種方法:
1. 高壓噴射,縮短噴油持續(xù)周期。
將燃油噴射壓力提高到150兆帕以上,可以有效地改善燃油霧化質(zhì)量,同時(shí)增強(qiáng)了噴射能力,缸內(nèi)進(jìn)氣量增加導(dǎo)致加快了燃燒速度,并且推遲了整個(gè)燃燒過程。由于燃油噴入氣缸內(nèi)之前已經(jīng)得到了充分的壓縮,所以在第二沖程(四沖程柴油機(jī))臨近結(jié)束時(shí)壓力和溫度升高,從而使燃油噴入后的滯燃期縮短,燃燒速度和放熱率降低,燃燒室內(nèi)火焰溫度下降,氮氧化物的生成率和排放率得到了有效地控制。
2. 直接噴水。
瓦錫蘭研發(fā)了一種通過缸內(nèi)直接噴水的技術(shù)來降低氮氧化物的排放。基本原理是設(shè)計(jì)了同時(shí)噴油和水的復(fù)合型噴油器。通過噴水,降低了缸內(nèi)燃燒溫度,可以減少50%左右的氮氧化物排放。這種類型的柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)和常規(guī)機(jī)型沒有不同,噴水系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)完全隔離,停止噴水時(shí)對機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)沒有影響。
與這種原理相類似,另外一種方法則是在燃油內(nèi)加入水和乳化劑制成乳化燃油。燃燒時(shí)也會降級最高燃燒溫度,抑制氮氧化物的生成。同時(shí)乳化燃油還可以增加著火延遲時(shí)間,提高預(yù)混燃燒比例,從而減少了氮氧化物的排放。
但是以上兩種方法會導(dǎo)致燃燒不完全,柴油機(jī)功率降低,燃油消耗增加。所以通過這兩種方法降低氮氧化物排放方式時(shí),需要調(diào)和進(jìn)氣富氧和燃料加水的比例。
3. 廢氣再循環(huán)技術(shù)。
這種技術(shù)通過引入一部分廢氣進(jìn)入氣缸,降低缸內(nèi)含氧量;或者通過再循環(huán)的廢氣降低缸內(nèi)最高燃燒溫度。這兩個(gè)辦法都會減少氮氧化物的生成。與此同時(shí),泵吸收損失,冷卻散熱損失,以及燃燒產(chǎn)物離解反應(yīng)降低,油耗降低。
一般來說,廢氣循環(huán)賄賂一般有高壓廢氣再循環(huán)回路和低壓廢氣再循環(huán)回路兩種。
以上這些屬于機(jī)內(nèi)控制,并不能完全起到凈化效果。因此對以排出燃燒室但尚未排放到大氣中的廢氣進(jìn)行處理,采取機(jī)外控制技術(shù)顯得很有必要。這種手段主要是通過催化轉(zhuǎn)化技術(shù)。
在這些技術(shù)中,目前最有效,最成熟的手段是選擇性還原催化。利用氨有選擇的對氮氧化物進(jìn)行還原反應(yīng),生成對環(huán)境無害的氮?dú)夂退魵狻?br />
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這種技術(shù)對排煙溫度有比較高的要求,需要限制在300到500攝氏度左右。溫度過低,容易生成硫酸銨吸附在催化劑載體表面,降低催化效果;溫度過高,則會生成一氧化氮。
優(yōu)點(diǎn):可以減低90%左右的氮氧化物排放,從而滿足相關(guān)法規(guī)的要求。另外,還不會造成油耗增加和排氣黑煙增加。不存在最終排放物的清理問題,還具有降低噪音的效果。
缺點(diǎn):體積大,價(jià)格昂貴。除此之外,氨的泄漏和新的反應(yīng)物的出現(xiàn)使這種技術(shù)也存在著潛在的污染和毒害危險(xiǎn)。堿性物質(zhì),蒸汽,重金屬等會降低催化劑的效能。如果柴油機(jī)使用了高硫份燃油,還會生成硫酸銨堵塞催化劑。
硫氧化物排放
對于低硫油,相關(guān)的法規(guī)有如下幾個(gè):
1. MARPOL附則VI;
2. 歐盟EU Low Suplhur Directive 2005/33/EC以及2012/32/EC
3. 美國加利福尼亞空氣資源委員會(California Code of Regulation Titles 13 and 17,CARB法規(guī))
其中2和3不屬于公約,是歐盟和美國為了維護(hù)本國利益出臺的地區(qū)性法規(guī),其中的某些標(biāo)準(zhǔn)要高于MARPOL的相關(guān)要求。
勞氏ECO船級符號要求低硫油的含量不超過3.00%m/m。
而上述法規(guī)中要求的0.1%m/m標(biāo)準(zhǔn)如下:
1. MARPOL附則VI,硫含量低于0.1%m/m,取樣按照MEPC.182(59);
2. EU法規(guī),參考ISO8217,取樣按照MEPC.182(59);
3. CARB法規(guī),船用汽油,對應(yīng)ISO8217中規(guī)定的DMA級餾分油;船用柴油,對應(yīng)ISO8217中規(guī)定的DMB級餾分油。
低硫燃油價(jià)格高。 因此,當(dāng)前最普遍和有效的作法是,SECA區(qū)域以外燃用高硫燃油, 進(jìn)入SECA區(qū)域燃用低硫燃油。
低硫燃油的一些特性
(1)低硫燃油硅、鋁含量較高
現(xiàn)代石化工業(yè),為了提高輕質(zhì)燃料油的產(chǎn)量,采用催化裂化技術(shù), 原油煉制過程中加入含有硅和鋁元素的催化劑。 殘?jiān)椭写呋瘎┑墓琛X顆粒很難全部分離出來。硅和鋁顆粒會像磨料一樣,導(dǎo)致進(jìn)入燃油系統(tǒng)加速高壓油泵柱塞套筒偶件磨損、出油閥卡阻、噴油器針閥磨損;如果直接接觸缸套、活塞環(huán),嵌入生鐵的石墨基結(jié)構(gòu)中加劇磨損,嚴(yán)重時(shí)甚至拉缸、活塞環(huán)斷裂、掃氣箱著火、增壓器喘振、增壓器軸承損壞等,威脅船舶安全。
低硫燃油硅和鋁含量有時(shí)超過25ppm, 而高硫燃油的硅和鋁含量通常小于15ppm(ISO8217限定最高80ppm)。
(2)低硫燃油含硫量低,應(yīng)使用總堿值低的氣缸油。
燃用低硫燃油而使用高堿值氣缸油, 氣缸油中多余的堿性物質(zhì)會濃縮并黏附在缸套內(nèi)壁上破壞缸套潤滑油膜的完整性,加劇缸套、活塞環(huán)磨損,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致拉缸、活塞環(huán)斷裂等故障。
目前已經(jīng)有一些船舶配置了專用的油艙。
下次聊冷藏系統(tǒng)。