大连海事大学船舶防污染技术防止船舶大气污染.ppt

,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 1 ,第八章 防止船舶大气污染,Chapter 8 Prevention of Air Pollution from Ships,主要内容：船舶对大气的污染来源和特性；MARPOL 73/78对防 止船舶大气污染的要求；控制船舶动力装置废气污 染的方法；防止港口粉尘污染的主要技术方法。,一、船舶对大气污染的来源 大气污染：通常指由于人类活动和自然过程引起某些物质进 入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时 间，并因此危害人体健康、舒适感和环境。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 2 ,第一节 船舶对大气污染的来源及危害,Section 1 Sources and hazards to the air pollution from ships,船舶在营运过程出现的污染大气环境问题通常表现为： （1）船舶柴油机及锅炉等设备燃烧后产生的尾气; （2）船舶使用的含氯氟烃（氟利昂，CFCs）及其它卤化物（哈龙，Halon)的制冷剂和灭火剂对大气臭氧层的破坏； （3）船舶承运的油类、化学品在营运过程中有毒害气体泄 漏及扩散。 （4）散货船在港口装卸和转运过程中产生的粉尘。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 3 ,二、船舶对大气污染的危害 1.船舶动力装置排放的废气危害 船舶动力装置的废气主要有SOx、NOx 、COx 、碳氢化合 物(HC)以及微粒(PM)等，其中SOx与NOx作为污染物质对环境 和人类影响最大， COx作为温室气体(GHG)主要会造成全球 温室效应。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 4 ,2.氯氟烃（CFCs)及卤代烷（Halon)的危害 对流圈（从地面向上15km的空气层)内的臭氧是形成光 化学烟雾的有害物质之一。 平流圈（地上15-50km）的臭氧由于能够吸收0.3m以下 的有害太阳紫外光，因此能防止地球上的生物免遭紫外线的 侵害。 氟化物（ CFCs）中的氯离子会破坏臭氧的生成与分解 的平衡，加速了平流圈内臭氧的分解（使臭氧分解为氧 气），使臭氧浓度降低。 Halon灭火剂不仅含氯，而且含溴，灭火效果好，但对 臭氧的分解破坏作用更甚于氯。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 5 ,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 6 ,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 7 ,3.船载液体货物蒸汽污染 船舶运输的三大液体散货是：石油、化学品、液化气。 石油包括有原油、成品油（汽油、煤油、柴油）和油渣 等，其运输量占整个液态散货的70%以上； 液化气是指在常温常压下为气态需要加压或冷却而转变 为液态储运的石油气或天然气； 我国海运散装化学品的品种已达数十种。,一、公约产生的背景 截至2009年11月30日，共有57个国家接受附则，该57国 商船总吨位占世界商船总吨位的83.59%。 该附则于2006年8月23日在我国生效。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 8 ,第二节 公约及法规关于防止船舶大气污染的要求,Section 2 Requirements of air pollution prevention in convention and regulation,二、防止船舶造成大气污染规则的主要内容 1.相关定义 （1）排放指船舶向大气或海洋中释放受本附则控制的 任何物质。 （2）排放控制区指需要对船舶排放采取特别强制性措 施以防止、减少和控制SOx、NOx或颗粒物质或所有三 类物质的排放造成的大气污染及其伴生的对人类健康 环境的不利影响的区域。 （3） NOx技术规则指船用柴油发动机氮氧化物排放 控制技术规则。 （4）臭氧消耗物质Halon 1211; Halon 1301; Halon 2402;CFC-11; CFC-12; CFC-113; CFC-114; CFC-115;,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 9 ,2.船舶排放控制要求 1）臭氧消耗物质 2005年5月19日或以后，禁止使用含氢化氯氟烃以外的 臭氧消耗物质的装置。 2020年1月1日或以后，禁止使用含氢化氯氟烃的装置。 臭氧消耗物质记录簿，记入下列情况： （1）含臭氧消耗物质的设备的全部或部分重新充注； （2）含臭氧消耗物质的设备的修理或维护； （3）臭氧消耗物质向大气中排放； （4）臭氧消耗物质向陆基接收设施的排放； （5）向船舶供给臭氧消耗物质。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 10 ,2）氮氧化物 除应急发电机组、救生艇以及应急装置使用的柴油机 外，在2000年1月1日或以后建造的船舶上，每一台输出功率 超过130kw的船用柴油机，其排放量应在下列限制值内： (1)第级：2000年1月1日2011年1月1日 17.0g/(kwh),当n130r/min; 45.0*n(-0.2) g/(kwh), 130r/minn2000r/min; 9.8g/(kwh), n2000r/min;,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 11 ,(2)第级： 2011年1月1日或以后 14.4g/(kwh),当n130r/min; 44.0*n(-0.2) g/(kwh), 130r/minn2000r/min; 7.7g/(kwh), n2000r/min; (3)第级： 2016年1月1日或以后 3.4g/(kwh),当n130r/min; 9.0*n(-0.2) g/(kwh), 130r/minn2000r/min; 2.0g/(kwh), n2000r/min;,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 12 ,3）硫氧化物 船上使用的任何燃油，不得超过下述限制： （1）2012年1月1日以前，4.5 % m/m; （2）2012年1月1日及以后，3.5 % m/m; （3）2020年1月1日及以后，0.5 % m/m; 船舶在硫排放控制区域内营运时，不得超过下述限制： （1）2010年7月1日以前，1.5 % m/m; （2）2010年7月1日及以后，1.0 % m/m; （3）2015年1月1日及以后，0.1 % m/m; 排放控制区域应包括波罗的海区域、北海区域和MEPC划 定的任何其他区域，包括港口区域。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 13 ,4）挥发性有机化合物（VOCs) Volatile Organic Compounds 液货船挥发性有机化合物排放应符合MEPC的规定。 5)船上焚烧 （1）船舶正常操作过程中产生的污泥和油渣也可在主或辅发 电机或锅炉内焚烧，但不得在港口、码头和内河中进行。 （2）除上条规定外，船上焚烧只允许在船上焚烧炉中进行。 （3）禁止在船上焚烧下列物质：受附则或管辖的货物之残余物或相关污染的包装材料；多氯联苯；所含重金属超过限量的附则定义的垃圾；含有卤素化合物的精炼石油产品；不是在船上产生的污泥和油渣；废气滤清系统的残余物。 （4）禁止在船上焚烧聚氯乙烯，但获发IMO型式认可的焚烧炉除外。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 14 ,三、公约对航运业的影响 1.燃油成本大大上涨； 2.现有船用主机进行改装； 3.在船舶保养和降低船员工作量等方面带来显著效益。 4.目前没有安装废气滤清装置，而是采用“换油法”。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 15 ,一、控制SO2排放量的措施 目前， 减少SO2 排放量的主要方法有：（1）使用低硫 燃料；（2）石油脱硫；（3）排烟脱硫。 方法（1）受到了地球资源的限制，人类可以积极采取 的对策便是（2）、（3）两种方法。 现今大多数船舶一般采用的控制措施为使用低硫燃油和 脱硫燃油。 船舶排烟脱硫处理必将是今后船舶环境下防止SO2 污染 大气的主要发展方向。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 16 ,第三节 船舶动力装置废气排放控制技术,Section 3 Emission control of exhaust gas from marine propulsion plant,1.石油的脱硫技术 主要采用的是氢化法，利用触媒在高温高压的条件 下，使石油中的硫分与氢反应形成硫化氢来脱硫的。 2.排烟脱硫技术 排烟脱硫法分为湿式法和干式法两种。 湿式法又包括：石灰石膏法（生成CaSO4和H2O）、氢 氧化镁法（MgSO4和H2O）、碱性水溶液法等。 干式法:活性炭法。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 17 ,二、船舶NOX排放控制技术 NOX包括NO、NO2、N2O4等，其中对环境危害最大的是NO和NO2。通常所提及的氮氧化物的污染，即指NO及NO2污染。在柴油机的排气中，NO2的浓度仅占5%，而N2O4的浓度更低，因此主要研究的便是氮氧化物NO。 高温、富氧和氮与氧在高温环境中长时间停留，是柴油机燃烧过程中促进NO生成的三要素。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 18 ,1.燃油乳化 Fuel emulsification 燃油掺水乳化能较大幅度地减少NOX。标准设计的发动机可以满负荷时加入20%的水。 燃油乳化须在其进入燃油系统的循环回路前完成。 2. 废气再循环 EGR: Exhaust Gas Re-circulation 是指让发动机的一部分排气引回进气管，与新鲜空气混合后作为工质参加气缸内的热循环。 EGR作为控制NOX排放的一项有效措施，越来越受到重视。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 19 ,3. 延迟喷油定时 Delayed injection time 延迟喷油定时是在燃烧过程中降低NOX发生量的简便、有效的改进方法。延迟喷油定时的作用主要是使燃料燃烧所形成的温度颠峰值降低，但会使油耗率略有增加。 4. 燃油-水分层喷射 SFWI：Stratified Fuel-Water Injection 与燃油掺水乳化来加水的方法不同，在柴油机的喷油阶段，该系统将水送至喷油器，使油和水分层喷入气缸，以降低火焰温度。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 20 ,5.选择性催化还原法 SCR：Selective Catalytic Reduction 用氨作还原剂对含NOX的气体进行催化还原处理，使氨能有选择地和气体中的NOX进行反应，而不和氧发生反应。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 21 ,一、船舶泄漏的CFCs对臭氧层的影响 1.氟里昂（FREON）是卤代碳氢化合物，在对流圈几乎不分解，但进入平流圈后，受太阳紫外光的作用就会发生光化学反应分解产生Cl离子。 2.一个Cl离子大概会造成数万个臭氧分子的分解。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 22 ,第四节 船舶CFCs大气污染控制技术,Section 3 Emission control of CFCs pollution prevention from ships,二、 氟里昂替代品的开发 1）HCFC是含氢的氯氟烃，对臭氧层的破坏力较弱。只能 作为替代氟里昂的过渡性产品。 2）HFC是不含Cl原子的卤代碳氢化合物，对臭氧层没有破 坏作用，作为CFC和HCFC的替代产品将得到广泛的应用 和进一步发展。 3）CFC类在1996年全部禁用（发展中国家可推迟10年）， HCFC从2000年开始限制使用，到2030年全部废止。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 23 ,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 24 ,臭氧层的破坏性的强弱用臭氧消耗潜能（ODP）表示。 ozone depletion potential 氟里昂气体会产生“温室效应”，其影响大小用全球变 暖潜能值（GWP）表示。 Global warming potential 选择和开发氟里昂的替代品不但要考虑到臭氧消耗潜能 值，还必须考虑其全球变暖潜能值。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 25 ,装卸储运过程中的油气和化学品蒸气泄漏主要产生于： 1.向储油罐、油轮及火车罐内装液体货物时，罐（舱）内等体积的油气或化学品气被置换顶出罐（舱），通常称其为罐（舱）的“大呼吸”。 2.因环境温度变化，而使罐（舱）内浓度较高的混合气由于膨胀而被排除，通常其为罐（舱）的“小呼吸”。 3.因密封不严或管理不善而造成的跑、冒、滴、漏。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 26 ,第五节 船载液体货物蒸气污染控制技术,Section 5 Prevention of Liquid cargo vapour pollution on tankership,防止技术: （1）采用全密封装卸技术； （2）采用浮顶罐以大大减少储油罐的“大呼吸”损失； （3）将储罐四周涂上不吸光材料， 以有效减少其“小呼吸”损失。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 27 ,1.油蒸发气排放控制系统（VECS） Vapour emission control system,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 28 ,2.燃用VOCs系统 Volatile organic compounds,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 29 ,一 粉尘污染情况 （1）易于散发粉尘的主要物质是：煤炭、散粮、矿石、散 盐、散化肥、砂石、散木材等。 （2）粉尘的扩散与风向、风速、粒径大小、比重、湿度、 货种及装卸工艺等有关。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 30 ,第六节 粉尘污染及其防治技术,Section 1 Dust pollution and control technologies,二 防止粉尘污染的措施 1. 湿法防尘 对堆场喷水以达到防尘目的。煤炭和矿石表面含水率超过6%时，可保证基本不起尘，喷水除尘的除尘率一般可达80%。,Marine Pollution Prevention Technology,船舶防污染技术,第八章 防止船舶大气污染, 31 ,近年来在喷水降尘基础上，发展出各种各样的除尘方 式，均比常规除尘效率高。 1）磁化水除尘 把水磁化，进行喷水降尘。效率高，对煤炭粉尘可以提高降尘效率2.8倍，对矿石粉尘可提高23倍。 2）湿润剂除尘 在水中加入添加剂（湿润剂）降低粉尘对水的疏水性，使粉尘更容易和