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浅谈船舶柴油机废气排放污染及控制技术 刘晓丽 （渤海船舶职业学院 动力工程系，辽宁 葫芦岛 125000） 摘要：通过对船舶柴油机废气的组成及危害的研究，讨论了NOX 、SOX及微粒排放的控制技术。 关键词:船舶柴油机；废气排放；控制技术 中图分类号：U674．1 文献标识码：A 文章编号：2009061618 Emission pollution and control technology of marine diesel LIU Xiaoli (Power Engineering Department, Bohai Shipbuilding Vocational College, Huludao, Liaoning 125000) Abstract：By researching the composition and hazard of exhaust gases of marine diesel，the control technology of NOX, SOX and particles’ emission is discussed. Key words: marine diesel; exhaust gases emission; control technology 0.引言 柴油机作为船舶主机已有近百年历史, 其可靠性和经济性已得到极大的改善和提高。但是, 自70年代初全球性能源危机以来,出于燃油经济性考虑，越来越多的船舶柴油机燃用劣质燃料油, 因此, 在航运业不断发展的同时, 船舶柴油机废气排放对大气造成的污染也越来越严重。1997年世界海事组织IMO 大会通过了MARPOL公约附则VI ,即防止船舶所造成空气污染的规则,对船舶有害气体的排放提出了限制要求。这样,在保证发动机的高效率和低制造成本的前提下进一步降低柴油机的排放污染,已经成为柴油机制造业在21 世纪所面临的新任务。 1.柴油机废气组成及危害 柴油机废气排放污染物可分为两类:气态物质和颗粒物质。气态物质包括NOX、SOX、COX、VOCS等,颗粒物质包括碳粒、烟尘等。这些污染物被直接排放到大气环境中,其理化特性未发生变化,属于一次污染物,是造成大气污染的主要原因和直接来源。柴油机排放中气态物质的主要成分为NOX 、SOX 、HC、CO2等。 NOX是在燃烧的燃油喷雾内形成的，燃烧过程中的最高温度和氧气浓度是主要的影响因素。据粗略估计，燃烧温度增加100℃，NOX的含量将增加3倍。在高温下,氧气和氮气直接反应生成NO ,随后在膨胀和排气过程中,部分NO 将转变成NO2 和N2O，在大气中NO 将继续转变成NO2而NO2是一种有毒的棕色气体，,在大气中被人体吸入肺部后能与水分生成可溶性硝酸而引起肺气肿,另外滞留在空气中的NO2 将被雨水冲洗掉,增加土壤的酸度,影响植物的生长。 SOX是燃油中硫分氧化而生成的。随着高硫分、低品质燃油的大量使用,生成的SOX随之增加,废气中的SOX也不断增多。在排放的SOX 中,主要成分是SO2 和SO3 ,其比例通常是15 :1 。与NOX一样,废气中SOX被排入大气后,一方面污染了空气,另一方面大气中的SOX会随雨雪而降至地面,增加土壤的酸性,影响植物的生长,严重地破坏了自然界的生态平衡。 CO是由于燃油和空气不能充分混合,燃烧过程不完全而生成的,也是一种有毒气体。目前柴油机都有着较高的过量空气系数和完善的燃烧过程,因此,一氧化碳的排放量是非常小的,而且一氧化碳是可燃化合物,随着柴油机燃烧过程的更加完善,一氧化碳的排放量会越来越小。 燃油中的碳在气缸中燃烧做功后会产生一定量的CO2 。一般来说,降低油耗、使用含碳量相对较低的燃料是降低二氧化碳排放的有效手段。 微粒排放(PM) 主要由燃油不完全燃烧的碳烟及燃油、气缸油中的灰分形成的金属氧化物和硫酸盐微粒。二冲程柴油机颗粒排放约在0.8～1.0 g/kW·h 之间。碳烟的危害不仅在其本身对人呼吸系统有害,而且其中含有较多的多环芳烃强致癌物,如苯并芘等。 一次污染物在大气中受到阳光和其它物质的作用,发生复杂的化学变化而形成新的污染物,称为二次污染物。二次污染物对环境和人体的危害通常比一次污染物更为严重。燃料燃烧时会排放出大量的碳氢化合物和氮氧化物在阳光的作用下发生光化学反应,生成臭氧(O3) 和过氧乙酰硝酸酯( PAN) 等二次污染物,产生光化学烟雾从而造成一系列环境影响。由此可见,船舶排放的有害气体对全球大气环境的污染已经相当严重,并已成为当今国际社会密切关注的焦点。 2.废气污染的控制技术 如上所述,在柴油机的排放中,NOX 、SOX和微粒排放的危害性最大也最直接,因此减少NOX 、SOX和微粒排放成为降低废气污染的主要控制目标。以下介绍这三种污染