（船舶与海洋工程专业论文）基于marpol7378附则Ⅵ的船用柴油机排放控制研究.pdf

摘要 随着全球环境的日益恶化和人们环保意识的逐渐加强，控制发动机有害气体排放 的要求日益强烈，船舶柴油机排放废气中的s o 。和n o 。等对大气环境造成的污染己 引起国际社会广泛的关注。如何保护我们赖以生存的地球环境是目前人类面临的重要 课题。为了防止、减少和控制船舶造成的大气污染，国际海事组织( i m o ) 近年来加 紧了有关法规的制定，最终于1 9 9 7 年9 月1 5 至2 6 日在i m o 总部伦敦召开的 m a r p o l 7 3 7 8 缔约国大会上，批准了修订m a r p o l 7 3 7 8 的1 9 9 7 年议定书，该议定书 新增了m a r p o l 7 3 7 8 公约附则v i 一防止船舶造成空气污染规则，附则v i 已于2 0 0 5 年5 月1 9 日起生效。 本文以m a r p o l 7 3 7 8 公约附则v i 全面生效为背景，分析了今后对船用柴油 机的排放限制必将越来越严格的趋势。通过对船用柴油机废气排放中n o x 生成机理的 讨论，从柴油机结构、燃油和进气条件这三方面分析了其对船用柴油n o x 排放特性 的影响。介绍了g 6 3 0 0 z c l 6 b 船用柴油机废气排放测试的过程，在此基础上，分析了 改进型g 8 3 0 0 z c 3 0 b 船用柴油机n o x 排放控制改进措施。根据试验测得的数据，对两 种船用柴油机废气排放的规律进行比较，分析两者之间的相互关系，为以后船用柴油 机废气排放的控制研究提供实例依据和研制参考。通过对实船检测的要点和优点分 析，得出实船检测是控制船用柴油机废气排放的必然趋势。 1 ) 讨论了船用柴油机n o x 排放的影响因素、生成机理以及相应的排放控制技术， 总结了当前进行柴油机排放控制的主要思路和方法。并且，在已有的排放控制技术的 基础上，分析了重要零部件对柴油机排放特性的影响，为装船柴油机的维护、保养以 及更换零部件后的发证检验提供了相关依据。 2 ) 通过对g 6 3 0 0 z c l 6 b 船用柴油机采用的测试原理、仪器的校准以及试验过程、 台架要求和测试规范等作了详细的说明，全面地介绍了附则v i 实施的内容和要求， 并对g 6 3 0 0 z c l 6 b 船用柴油机废气排放测试结果进行了分析。 3 ) 介绍了改进型g 8 3 0 0 z c 3 0 b 船用柴油机n 0 x 排放控制改进措施。通过对 g 8 3 0 0 z c 3 0 b 船用柴油机废气排放测试结果的分析，验证了在设计时为了减少柴油机 n o x 的排放量，所采用的思路是合理可行的。 4 ) 分析了随着世界环境状况的不断恶化，以及人们对环境保护意识的增强，国际 上对船用柴油机的排放限制有愈来愈严格的趋势。通过对实船检测的要点和优点介 绍，得出了船用柴油机进行实船测试具有不容回避的必然性的结论。 5 ) 通过对g 3 0 0 船用柴油机废气排放的规律进行比较、分析，发现不论是在满负 荷还是在部分负荷的条件下，随着喷油提前角的减小，n o x 的排放量都有明显减少； 同时柴油机性能对s o x 排放的影响较小，燃油中的含硫量是影响s o x 排放的主要因素。 g 8 3 0 0 z c 3 0 b 船用柴油机废气排放中n o x 排放量的降低主要是由于减小喷油提前角所 致，而s 0 2 的排放量的降低主要是由于燃油中含硫量的减小所致。为以后船用柴油机 废气排放的控制研究提供实例依据和研制参考。 关键词m a r p o l 7 3 7 8 附则v i ，船舶柴油机，排放控制，机内处理，n o x 上海海事大学硕士学位论文基于m a r p o l 7 3 7 8 附则v i 的船用柴油机排放控制研究 a b s t r a c t a l o n g w i t ht h ew o r l de n v i r o n m e n t a l w o r s e n i n g a n de n v i r o n m e n t a i p r o t e c t i o ne n h a n c i n g t h er e q u e s t st h a tc o n t r o ih a r m f u ie m i s s i o n sf r o me n g i n e s a r es t r o n g l yj n c r e a s i n g a tt h es a m et i m e 。e n v i r o n m e n tp o l l u t i o n p r o b l e m c a u s e db vh a r m f u ie m i s s i o n se s p e c i a l l yt h en o xa n ds o xf r o mm a r i n ed i e s e i e n g i n ea l s or e m a i n sav i t a ic o n s i d e r a t i o n h o wt op r o t e c tt h ew o r l de n v i r o n m e n t i sa ne m p h a s i st a s kw h i c hh u m a ni sf a c e dw i t ha tp r e s e n t i no r d e rt op r e v e n t r e d u c ea n dc o n t r o la i rp o l l u t i o nf m ms h i p s t h ei n t e r n a t i o n a im a r i t i m e o r g a n i z a t i o n ( i m o ) a d o p t e dt h e p r o t o c o lo f19 9 7 a n da n n e xv lt o m a r p o l 7 3 7 8i n19 9 7 a n da n n e xv i - r e g u l a t i o n sf o rt h ep r e v e n t i o no fa i r p o l l u t i o nf r o ms h i p sb e c a m ee f f e c t i v eo nm a y19 2 0 0 5 b a s e du p o na n n e xv lt om a r p o l 7 3 7 8 。t h i sp a p e ra n a l y s e st h et r e n do f e m i s s i o nc o n t r 0 1 w h i c hw i l lb em o r ea n d m o r er e s t r i c t e di nf u t u r e a c c o r d i n gt o t h ef o r m a t i v em e c h a n i s mo fn o xe m i s s i o nf r o mm a r i n ed i e s e le n g i n e n o x e m i s s i o nc h a r a c t e ro fm a r i n ed i e s e ie n g i n ei sa n a l y z e di na s p e c t so fe n g i n e s t r u c t u r e f u e lo i ia n da i ri n - t a k i n gc o n d i t i o n b a s e do nt h eg 6 3 0 0 z c l6 bm a r i n e d i e s e le n g i n ee m i s s i o nt e s t t h i sp a p e ra n a l y s e st h en o xe m i s s i o nc o n t r o l m e t h o d so fj m p r o v e dg 8 3 0 0 z c 3 0 bm a r i n ed i e s e ie n g i n e a tt h es a m et i m et h e e m i s s i o nt e s tr e s u l t so fg 3 0 0m a r i n ed i e s e le n g i n e sa r ea n a l y z e di nt h ei r i t e r e s t o fe m i s s i o nc o n t r o ir e s e a r c hf o rm a r i n ed i e s e ie n g i n ej nt h ef u t u r e t h e e s s e n t i a ia n dv i r t u eo fm a r i n ed i e s e ie n g i n ee m i s s i o nt e s to nb o a r di s i n t r o d u c e d a n dt h em a r i n ed i e s e le n g i n ee m i s s i o nt e s to nb o a r dw i l lb ef o r c e d i nt h ef u t u r e 1 】t h ei n f l u e n c ef a c t o r s 。g e n e r a t i n gm e c h a n i s ma n dr e l e v a n te m i s s i o n c o n t r o lt e c h n i q u e so fn o xe m i s s i o nf r o mm a r i n ed i e s e le n g i n ea r ea n a l y z e d a t l h es a m et i m et h em e a n sa n dm e t h o d so fn o xe m i s s i o nf r o mm a r i n ed i e s e i e n g i n ea r ea n a l y z e d n 0 xe m i s s i o nc h a r a c t e ro fm a r i n ed i e s e le n g i n ei s a n a l y z e di na s p e c t so fm a n yj m p o r t a n tp a r t sa n dc o m p o n e n t s f o rt h ep u r p o s e o fs u r v e yo nb o a r dw h i l e t h em a r i n ed i e s e le n g i n ei sm a i n t a i n e do rt h e i m p o r t a n tp a r t so rc o m p o n e n t sa r ec h a n g e d 2 ) t h ec o n d i t i o no ft h es t a n dt e s t 。t h es t a n d a r do fi n s t r u m e n t sa n dt h e m e a s u r e m e n to fg 6 3 0 0 z c l6 bm a r i n ed i e s e ie n g i n ee m i s s i o nt e s ta r ec l e a r l y d e s c r i b e d a n dt h er e q u e s t so fm a r p o l 7 3 ，7 8a n n e xv la r ea l s od e s c r i b e d t h ee m i s s i o nt e s tr e s u l t so fg 6 3 0 0 z c l 6 bm a r i n ed i e s e ie n g i n ea r ea n a l y z e d 3 1t h en o xe m i s s i o nc o n t r o im e t h o d so fi m p r o v e dg 8 3 0 0 z c 3 0 bm a r i n e d i e s e le n g i n ei sp r e s e n t e d i ti sv e r i f i e da f t e rt h ee m i s s i o nt e s tr e s u l t so f g 8 3 0 0 z c 3 0 bm a r i n ed i e s e ie n g i n ei sa n a l y z e d 4 1a l o n gw i t ht h ew o r l de n v i r o n m e n t a lw o r s e n i n ga n de n v i r o n m e n t a i p r o t e c t i o ne n h a n c i n gi n c r e a s i n g l y , t h ee m i s s i o nc o n t r o if r o mm a r i n ed i e s e i e n g i n ew 川b em o r ea n dm o r er e s t r i c t e di nt h ef u t u r e t h ee s s e n t i a ia n dv i r t u eo f m a r i n ed i e s e ie n g i n ee m i s s i o nt e s to nb o a r di si n t r o d u c e d 。a n dt h em a r i n e 4 上海海事大学硕士学位论文 基于 a r p o l 7 3 7 8 附则v i 的船用柴油机排故控制研究 d i e s e ie n g i n ee m i s s i o nt e s to nb o a r dw b ef o r c e di nt h ef u t u r e 5 ) t h ee m i s s i o nt e s tr e s u l t so fg 3 0 0m a r i n ed i e s e le n g i n e sa r ea n a l y z e di n t h ei n t e r e s to fe m i s s i o nc o n t r o lr e s e a r c hf r o mm a r i n ed i e s e le n g i n ei nt h ef u t u r e a tt h es a m et i m ef o u n dt h a tt h en o xe m i s s i o nw i l ib er e d u c e da l o n gw i t ht h e i n j e c t i o na d v a n c ea n g l ed e c r e a s i n ga n dt h es o xe m i s s i o nw 川b er e d u c e d a l o n gw i t ht h es u l f u rc o n t e n ti nf u e io i id e c r e a s i n g t h em a i ni n f l u e n c ef a c t o ro f n o xe m i s s i o nr e d u c e df 帕mg 8 3 0 0 z c 3 0 bm a r i n ed i e s e ie n g i n ej st h ei n j e c t i o n a d v a n c ea n g l ed e c r e a s e da n dt h es o xe m i s s i o nr e d u c e di st h es u l f u rc o n t e n t i nf u e io i ld e c r e a s e d w ux i a o m i n g ( m a r i n ee n g i n e e r i n g ) k e yw o r d s n o x ，e m i s s i o nc o n t r o l ，t r e a t m e n ti n s i d ee n g i n e 。m a r i n e d i e s e le n g i n e ，m a r p o l7 3 7 8a n n e xv i 上海海事大学硕士论文散货船船体结构损坏分析及强度评估 论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 论文除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经 发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已 在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 储陟隗趔 论文使用授权声明 本人同意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以上网公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。 保密的论文在解密后遵守此规定。 作者签 日期： 护6 ，世 海海事大学坝土学位论文 基十m a r p o l 7 3 7 8 附则v i 的船用柴油机抖放控制研究 第一章绪论 11 本文研究的背景、意义和目的 1 1 1 本文研究的背景“ 从上个世纪六十年代起，在陆地上，一些发达国家就已经制定了限制汽车尾 气排放的相关法规和标准，带动了有关减少和控制发动机排气有害气体处理技术 的研究。对船舶柴油机而吉，由于其在海上的营运活动具有流动性强、扩散性大、 持续时间长的特点，船舶柴油机废气排放对生态环境造成的严重危害已经受到了 国际海事组织、国际海事环保委员会、世界卫生组织及其他机构和各国政府的高 度重视，并已制定了严格的排放措施来限制船舶柴油机的废气排放。在世界经济 贸易持续发展的过程中，由于船舶运输具有的安全、低价和大运量等优点，其运 输量不断扩大，船舶的数量或吨位逐年增加，船用柴油机造成的排放污染也不断 加剧。船舶柴油机功率大，其排放的有害物的数量是巨大的。而且，船用柴油机 般燃用重质的燃料油，成份复杂，有害物含量高，在同样的情况下，其产生的 有害物较多。因此加强船用柴油机有害物排放量的限制，强化立法工作，对于保 护环境是必要的。 如何保护我们赖以生存的地球环境是目前人类面临的重要课题。为了防止、 减少和控制船舶造成的大气污染，国际海事组织( i m o ) 近年来加紧了有关法规的 制定，在1 9 8 8 年召开的第2 6 届m e p c ( 国际海事组织下属的海洋环境保护委员会) 会议上，国际海事组织( i m o ) 同意将挪威提出的防止船舶排放污染大气的问题作 为m e p c 研究的课题：在1 9 9 0 年召丌的第3 0 届m e p c 会议上，达成了减少n o x 、 s o x 的目标值和期限，即到2 0 0 0 年n o x 降低到基准值7 0 、s o x 降低到基准值5 0 ， 并将防止船舶大气污染列为m a r p o l7 3 7 8 公约的新附则。经过国际海事组织( i m o ) 各成员国相互合作和对船舶排放技术要求的不断研究和讨论，最终于1 9 9 7 年9 月1 5 至2 6 日在i m o 总部伦敦召开的m a r p o l 7 3 7 8 缔约囤大会上，批准了修订 i a r p o l 7 3 7 8 的1 9 9 7 年议定书，该议定书新增了 m a r p o l 7 3 7 8 公约附则v i 一 防止船舶造成空气污染规则( 以下简称附则v i ) 。附则v i 中包括大会决议2 一船 用柴油机氮氧化物排放控制技术规则( 以下简称n o x 技术规则) ，决定“n o x 技术 规则”的规定应作为强制性要求；同时审议和通过了7 3 7 8 m a r p o l 公约1 9 9 7 年缔 约国大会决议7 一船上使用过氟碳化合物的限制和决议8 一船上c 0 2 排放。 附则v i 一防止船舶造成空气污染规则已于2 0 0 5 年5 月1 9f 1 起生效。附则v i 规定每一台安装在2 0 0 0 年1 月1 日或以后建造的船舶上，输出功率超过1 3 0 k w 的柴油机，以及每一台在2 0 0 0 年1 月1 同或以后经过重大改装的、输出功率超过 1 3 0 k w 的柴油机，均应使其废气排放达到附则v i 第1 3 条( 3 ) ( a ) 款的标准：柴油 机额定转速n 1 3 0 r m i n ，n o x 1 7 o g ( k w h ) ；柴油机额定转速1 3 0 r m i n n 2 0 0 0 r m i n 时，n o x 4 5 04 ”“2g ( k w h ) ；柴油机额定转速n ) 2 0 0 0 r m i n 时， n o x 9 8 9 ( k w h ) ，其n o x 排放的最高限制标准见表卜l 。同时，附则v i 第1 2 条要求禁止消耗臭氧层物质的任何故意排放。尽管已生效的附则v i 未对船上c 0 2 排放处理作出要求，但考虑到c 0 2 排放，作为一种主要的“温室效应气体”对环 卜海海事大学坝j 学位论文撼十m a r p o l 7 3 7 8 _ ：付则v i 的舟特用柴油机排放摔制i 】f 究 境造成不利影响，大会敦促各i m o 成员国参加对c 0 2 排放的研究并向海上环境保 护委员会提议任何适当的策略。不难预见，c 0 2 排放也将很快成为i m o 要求的排 放控制物。 表卜1 附则v i 荚丁n o x 排放的最高限制标准 转速( r m i n )n o x 排放率g k w h 1 3 0 r m i n1 7 1 3 0 n 2 0 0 0 r m i n 4 5 n 1 2 n 2 0 0 0 r m i n 9 8 1 12 本文研究的意义和目的”“ 随着全球环境的同益恶化和人们环保意识的逐渐加强，控制发动机有害气体 排放的要求同益强烈，船舶柴油机有害排放对大气环境造成的污染已引起国际社 会广泛的关注。国际海事组织( i m o ) 的统计表明全球以柴油为动力的船舶每年向 大气排放的n o x 约为1 0 0 0 万t ，占n o x 排放的总量的2 0 ，s o x 约为8 5 0 万t ，被 污染的海洋大气可通过气候作用飘散到1 0 0 0k m 以外的地区，对全球环境造成影 响。据统计，全球注册船舶中一半以上的船舶使用二冲程的柴油发动机，每吨柴 油产生n o x0 0 8 7t 。 柴油机有害的废气排放物主要为：n o x ( 其中n o 为9 5 ，n o ：+ 0 为5 ) 、s o x ( 其 中s o 。为9 5 ，s o ；为5 ) 、h c 、ch 1 、c o 、c 0 ：等气体和颗粒排放物( p 、f ) 等，它们对 环境造成不同程度的损害。船舶产生n o x 是由于空气中的氮气在柴油机燃烧过程 中被氧化而产生，n o x 包括n o 、n 。o 、n 0 。等。n o x 是促成酸雨和雾形成的主要因 素，对人体健康也相当不利，如易引起肺水肿等。其中，n o 是无色并具有轻度刺 激性气味的气体，高浓度能造成中枢神经系统障碍，且n o 在大气中与臭氧反应生 成剧毒的n 0 ：，n o 。是赤褐色刺激性气体，吸入人体后与血红蛋白反应，降低血液 吸氧能力，对心肝肺有毒害作用；n 。o 则对臭氧层有很强的破坏作用。s o x 是燃油 燃烧产生的，燃油中的硫和硫化物如硫化氢( h ：s ) 和硫醇( r s h ) 等，在燃烧后产 生二氧化硫( s o 。) 和三氧化硫( s o 。) ，是造成酸雨的罪魁祸首，严重地破坏自然 界的生态平衡。c 0 。包括c 0 和c 0 。，c o 是无色、无臭的有毒气体，为燃油的非完 全燃烧产物；c o 。作为燃油燃烧的最后产物之一，危害性主要在于产生温室效应 ”，使全球气候将变暖，在世界范围内造成反常的气候变化，破坏自然界的 生态平衡。h c 、c h 等碳氢化合物与氮氧化物在阳光紫外线的作用下，经过光化 学反应产生一种毒性很大的浅蓝色刺激性烟雾光化学烟雾。颗粒排放对人的 呼吸系统有害，易被人体吸入并沉积在肺泡中。可见，船舶柴油机的废气排放是 影响全球空气质量和环境的重要因素之一。随着国际贸易和船舶运输的发展，以 石油产品为燃料的船舶柴油机的废气排放对当前环境的污染越来越严重。如果不 及时地对柴油机的废气排放进行有效的控制，将对地球的生态环境造成严重的破 坏。因此，如果说在过去的2 0 多年中柴油机经济性以及可靠性是其发展的主要趋 势的话，减少船舶柴油机对环境的污染将是今后一段时倒的又一主题。 由于m a r p o l7 3 7 8 公约附则v i 一防止船舶造成空气污染规则已于2 0 0 5 年5 月1 9 同起生效，船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则也相应生效：同时可 以预见，c 0 2 排放也将很快成为i m o 要求的排放控制物，由于控制柴油机n o x 排 放对c 0 2 排放的减少呈现不利的关系，如何在控制n o x 排放的前提下采用什么样 卜海海事大学硕卜学位论文螭于m a r p o i 。7 3 7 8 附则v i 的船用柴油机排放挣制研究 的策略减少c 0 2 排放也是目前急需解决的课题。 本文以m a r p o l7 3 7 8 公约附则v i 全面生效为背景，分析了今后对船用柴油 机的排放限制必将越来越严格的趋势，讨论了船用柴油机n o x 排放的影响因素、 生成机理和控制方法，介绍了g 6 3 0 0 z c l 6 b 船用柴油机废气排放测试的过程，通过 对实船检测的要点和优点分析，得出实船检测是控制船用柴油机废气排放的必然 趋势。在此基础上，分析了改进型g 8 3 0 0 z c 3 0 b 船用柴油机n o x 排放控制改进措施。 根据试验测得的数据，对两种船用柴油机废气排放的规律进行比较，分析两者之 间的相互关系，为以后船用柴油机废气排放的控制研究提供实例依掘和研制参考。 1 ，2 本文研究的主要内容 本文以船用柴油机为研究对象，主要研究内容如下： 1 ) 讨论了船用柴油机n o x 排放的影响因素、生成机理以及相应的排放控制技 术，总结了当前进行柴油机排放控制的主要措施和方法。并且，在已有的排放控 制技术的基础上，分析了重要零部件对柴油机排放特性的影响，为装船柴油机的 维护、保养以及更换零部件后的发证检验提供了相关依据。 2 ) 通过对g 6 3 0 0 z c l 6 b 船用柴油机采用的测试原理、仪器的校准以及试验过 程、台架要求和测试规范等作了详细的说明，全面地介绍了附则v i 实施的内容和 要求，并对g 6 3 0 0 z c l 6 b 船用柴油机废气排放测试结果进行了分析。 3 ) 介绍了改进型g 8 3 0 0 z c 3 0 b 船用柴油机n o x 排放控制改进措施。通过对 g 8 3 0 0 z c 3 0 b 船用柴油机废气排放测试结果的分析，验证了在设计时为了减少柴油 机n o x 的排放量，所采用的措施是合理可行的。 4 ) 分析了随着世界环境状况的不断恶化，以及人们对环境保护意识的增强， 国际上对船用柴油机的排放限制有愈来愈严格的趋势。通过对实船检测的要点和 优点分析，得出了船用柴油机进行实船测试具有不容回避的必然性的结论。 5 ) 通过对g 3 0 0 船用柴油机废气排放的规律进行比较、分析，为以后船用柴油 机废气排放的控制研究提供实例依据和研制参考。 悔海事人学颂i j 学位论戈 幕于辨a r p o l ? 3 t b 附则v i 的船用柴油机排放控制研究 第二章船舶柴油机排放的控制技术 2 1 附则v f 一防止船舶造成空气污染规则的基本要求 2 1 1 船舶排放控制要求 21 1 1 消耗臭氧层物质的控制 消耗臭氧层物质系指在应用或解释本附则时有效的1 9 8 7 年消耗臭氧层物质 蒙特利尔议定书第l 条第4 款定义的并在该议定书附件a ，b ，c 或e 中所列的受控 制物质。 在船上可能有的“消耗臭氧物质”包括但不限于下列各项： h a l o n l 2 1l 溴氯二氟甲烷 h a l o n l 3 0 1 溴三氟甲烷 h a l o n 2 4 0 21 ，2 一二溴化物一1 ，1 ，2 ，2 一四氟乙烷( 亦称作h a l o n l l 4 b 。) c f c 一1 l三氯氟甲烷 c f c 一1 2二氯二氟甲烷 c f c 一1 1 3l ，l ，2 一三氯一1 ，2 ，2 一三氟乙烷 c f c 1 1 4l ，2 一二氯一l ，l ，2 ，2 一四氟乙烷 c f c 一1 1 5 氯五氟乙烷 附则v i 第1 2 条要求禁止消耗臭氧层物质的任何故意排放，山消耗臭氧层物 质泄露引起的排放，无论此泄露是否属于事故，可由1 9 9 7 议定书各缔约国进行管 理；同时除2 0 2 0 年1 月l 同d t 允许含有氢化氯氟烃( h c f c 。) 的新装置以外，所 有船上应禁止使用含有消耗臭氧层物质的新装置一如船上使用的固定灭火装置、 手提灭火器、空调、冰箱、冰柜和冷冻机等。 2 1 ，12s o x 的排放控制 附则v i 第1 4 条规定任何船舶使用燃油的硫含量不应超过4 5 m m ，并且在 世界范围内供船上使用的残余燃油的平均硫含量应作监测。对于在附则v i 第1 4 条规定的s o x 排放控制区域( e c a s ，s o xe m i s s i o nc o n t r o la r e a s ) ( 如波罗的海 b a l t i cs e a ) 内运营的船舶要求更加严格，规定硫含量不得大于1 5 m m ，废气中 的s 0 x 含量不得大于6 o g ( k w h ) 。s o x 排放控制区域有增加的趋势，所以船舶 必须选择安装废气净化系统或者采用其他的技术方法来限制硫氧化物的排放。 2 ，1 1 3 挥发性有机化台物的控制 附则v i 第1 5 条规定在1 9 9 7 议定书各缔约国管辖的港口或装卸站对液货船产 生的挥发性有机化合物( v o c 。) 排放加以控制，为了满足此款要求，港口或装卸 站应安装符合m s c c i r c 5 8 5 号通函关于蒸汽排放控制系统标准的蒸汽排放控 制系统，液货船应安装符合m s c c i r c 5 8 5 号通函关于蒸汽排放控制系统标准 的蒸汽收集系统。上述已满足附则v i 第1 5 条规定的港口或装卸站在3 年内可以 海海事人学硕 ：学位论文基于m a r p o l 7 3 7 8 附则v i 的船用柴油机排放挣制研究 接纳没有安装蒸汽收集系统的现有液货船。目前，许多缔约国管辖的港u 或装卸 站f 在建设安装符台m s c c i r c 5 8 5 号通函关于蒸汽排放控制系统标准的蒸汽 排放控制系统。不难预见，液货船安装蒸汽收集系统将是必然的趋势。 2 1 1 ，4 船上焚烧 附则v i 第1 6 条规定船上焚烧只允许在船上焚烧炉中进行，并在第1 6 条第( 4 款) 中列明了禁止在船上焚烧的物质，同时要求在2 0 0 0 年1 月1 日及以后安放龙 骨或处于相似建造阶段的船舶上安装焚烧炉应满足m e p c 7 6 ( 4 0 ) 及其修f 案 m e p c 9 3 ( 4 5 ) 决议的要求。 2 1 1 5 氮氧化物( n o x ) 附则v i 第1 3 条规定每一台安装在2 0 0 0 年1 月1 同或以后建造的船舶上，输 出功率超过1 3 0 k w 的柴油机，以及每一台在2 0 0 0 年1 月i 日或以后经过重大改装 的、输出功率超过1 3 0 k w 的柴油机( 应急柴油机，应急用设备或装置上的发动机 除外) ，均应使其废气排放达到附则v i 第1 3 条( 3 ) ( a ) 项的标准：柴油机额定转速 n 1 3 0 r m i n ，n o x 1 7 o g ( k w h ) ；柴油机额定转速1 3 0 r m i n n 2 0 0 0 r m i n 时， n o x 4 5 0 + 肝“2g ( k w 如) ；柴油机额定转速n 2 0 0 0 r m i n 时，n o x 9 一8 9 ( k w 屯) 。 其n o x 排放的最高限制标准见图2 - 1 。对于此排放限值，i m o 还明确：( i ) 、在海 上航行时，用简易方法测量n o x 排放量时，允许误差为1 0 ：( 2 ) 、当采用劣质燃 油( i s 0 8 2 1 7 r 级) 时，其允许误差为1 0 ；( 3 ) 、即在海上航行又使用劣质燃油时， 其最大允许误差为1 5 。 d 铽售瓤糕摹i 圩棼鬓畔惭唧谰| 譬1 一瞳h 州利 lill l i t l l 1 驾坩n 曲 盛* 黼簟蚺睁 州 ，、 i 习船靠一罄硼日p m 一惦- 滞遗王口和倒h ， 。 f i rr ：m 鞭lr l l，掣_ 辱鼐裔 一v - 黔 “ i 。 * 、 _ _ 一 卜、 ； _ _ 一一 i l l f 一”1 ； 秘烈坤尊翻日m 哪燃辩 l o d i ii 置堋、_ l l i 、i 簧e1 h o 粥0 0 z 6 国剃 f 铀嘲翱内衅一曲蛐删p 0 q 1 卧 情柏黪嘲n _ l 一切一帮崦簟雒鹅翘_ di l 荆- 相- 佛苫霸- 一妒斜爵tn _ 婚刚 图2 - 1 附则v i 关于n o x 排放的限值曲线 博嗨 堙旧 b “ 是 n p 海脚事人学坝l 学位论文 桀于m a r p o l 7 3 7 8 附则v i 的船用柴油机刹放拧制研究 2 1 2 检验、发证和控制手段 附则v i 第5 条规定了防止船舶造成空气污染规则的适用范围为4 0 0 总吨 及以l 的船舶以及所有固定式和移动式钻井平台和其它平台；第6 条规定了在附 则v l 生效之同前建造的船舶，应在附则v 1 生效后第一次坞检( 最迟不超过3 年) 满足有关要求，具有可追溯性。 附则v i 规定了详细的检验要求，具体可分为： 1 ) 初次检验。为首次签发国际防止空气污染证书( i a p p ) 所进行的检验。应送 审的图纸资料包括卤素、氟氯碳或氢化氯氟烃的系统图、氮氧化物排放控制的细 节资料、焚烧炉安装布置图和液货船蒸气收集布置图等。应提交的适用证书包括 柴油机e i a p p 证书及产品证书、废气滤清系统的产品证书、焚烧炉的i m o 型式认 可证书、蒸气收集系统的认可证书等。并对设备、系统、装置、柿置和材料进行 全面细致的检查。 2 ) 换证检验。为国际防止空气污染证书( i a p p ) 到期时进行的检验，其制隔期 通常为5 年。换证检验应保证设备、系统、控制、布置和材料完全符合本规则的 要求。检验完成后，签发新的i a p p 证书。 3 ) 中间检验。为i a p p 证书有效期内第二或第三周年同前后3 个月内进行的检 验。中间检验应进行较为充分的检查。检查完成后，在i a p p 证书签证栏内进行相 应的签署。 4 ) 年度检验。为i a p p 证书有效期内每周年同前后3 个月罩进行的检验员。年 度检验是对设备和御置作一般性检查，并复核船上的有关维修保养记录。检验完 成后，在l a p p 证书年度检验签证栏进行签署。 5 ) 展期检验。为i a p p 证书期满时而船舶又不在其管辖的港口所进行的检验。 检验范围相当于扩大的年度检验。检验完成后在证书展期栏相应的条款下进行签 署。i a p p 证书展期不得超过5 个月，这种展期检验只是为了让陔船完成其前往船 旗国或预定进行检验的国家的航行，且只有这样做是正当和合理的，在抵达其船 旗国或预定进行检验的港口后，该船不得凭借这种展期在未取得新的i a p p 证书前 驶离浚港或陔围。 同时规定了统一的证书格式，对于悬挂非1 9 9 7 议定书缔约国国旗的船舶，不 得发给国际防止空气污染证书( i a p p ) 。 附则v i 第l o 条规定了港口国控制的权限，当船舶到达1 9 9 7 议定书缔约国管 辖下的港口时，如果有明显的理由相信该船船长或船员不熟悉有关防止船舶造成 空气污染的基本的船上程序，港口国官员( p s c o ) 可对有关操作要求进行检查， 直到其符合要求时刊能开航。 2 2 基于附则vi 的船舶柴油机排放控制技术 对于船用柴油机而言，其废气排放污染物的控制主要针对和s o x 和n o x 进行 降低船用柴油机排放的措施归纳起来主要包括以下几方面。 2 2 1 船舶s o x 排放控制技术 船舶s o x 是燃油燃烧产生的，燃油中的硫和硫化物如硫化氢( h ：s ) 和硫醇 ( r s h ) 等，在燃烧后产生二氧化硫( s o ：) 和三氧化硫( s o ，) ，是造成酸雨的罪魁 海海事人学倾仁学位论文 摧十m a r p o l 7 3 7 8 附则v i 的舟什用柴油机排艘拧制研究 祸首。目前，船舶s o x 的控制技术有： 1 ) 选用低硫燃料。硫含量下降，可改善燃烧性能，使s o x 排放减少，但低硫 燃油在炼制过程中需要耗费大量能量并造成新的污染，且价格相对较高。 2 ) 从烟气中脱硫。海水冲洗是烟气脱硫的办法之一，它利用海水呈碱性与 s o 。可溶于海水的基本原理，让排气通过清洗装置，洗涤水溶解s o x 而产q 三硫酸， 利用海水的碱性正好将其中和。此办法可以除去9 0 的s o x ，但洗涤水的排放可能 对环境有所影响，同时清洗装置增加了柴油机的排气背压，因此需要对附属机构 和柴油机本身的工况应作必要的调整。目前世界各国都在努力探索更为有效的办 法。 2 2 2 船舶n o x 排放控制技术 2 2 2 1n o x 的生成机理”“”1 船用柴油机废气中n o x 主要是由于高温燃烧而产生的。因此，减少n o x 排放， 必须控制柴油机工作循环的峰值温度，为了有效、合理、经济的控制船舶柴油机 废气中n o x 的含量，首先要了解船舶柴油机废气中n o x 的生成机理。 2 2 2 1 1n o 的生成机理 燃烧过程生成n o 的方式基本上分为3 种，根据产生机理的不同分别称之为热 力型( t h e r m a l ) n o ( 也称热n o 或高温n o ) 、燃利( f u e l ) n 0 以及瞬发( p r o m p t ) n o 。 热力n o 主要是由于火焰温度下大气中氮被氧化而成，当燃料的温度f 降时，高温 n o 的生成反应会停止，即n o 会被“冻结”。燃料n o 是含氮燃料在较低的温度释 放出来的氮所形成的；瞬发n o 是形成热力和燃料n o 以外的其他机理所形成，主 要是由于燃料产生的原子团与氮气发生反应所产生。高温n o 的主要来源是诸如发 动机等大多数燃烧设备，最高温度不超过1 6 0 0 k 的湍流扩散火焰中瞬发n o 则成为 n 0 的主要来源。参与n o 生成的化学原子团很多，反应方程十分复杂。以甲烷燃 烧生成n o 为例，参加化学反应的物质达5 2 种，正逆反化学方程总数达2 3 5 个。 故此处在叙述n o 生成机理时仅对主要化学反应作以介绍。 ”高温n o 的生成 在燃料空气混合气的燃烧过程中，分子氮被氧化为n o 的机理首先由泽尔多维奇于 1 9 4 6 年提出，其后又被进一步完善。现在普遍使用的是用下列三个化学反应方程 描述的，被称之为扩展的泽尔多维奇机理，即 o + n 。= n o + n( 2 一1 ) n + o 。= n o + o( 2 - 2 ) n + o h = h + n o( 2 - 3 ) 把质量作用定理用于式( 2 一1 ) 、( 2 2 ) 、( 2 3 ) 可得： d ( c 川、d t = k 1 、c ：l c v ，+ k f2 c n c + k f fq c l h k cn f i cv k h 2 cn i ) c ( ) 一k , 53 cv ( ，cq ( 2 4 ) 式中c 。，c 。c 。c ，c 。，c 。i ，c i ，依次为各成分的物质的浓度，单位m o l c m 5 ； k ，依次为化学反应方程式( 2 1 ) 、( 2 2 ) 、( 2 3 ) 的币向反应速率常数； ，【( i 2 ，依次为化学反应方程式( 2 1 ) 、( 2 2 ) 、( 2 3 ) 的逆向反应速率常数。 河海事人学删l j 学位论文批十m a r p o l 7 3 7 8 刖则v i | e | 勺舟 用柴油机排放拄制究 _ i f 逆反应的反应速率常数如表2 1 所示。 表2 - 1 扩展的泽尔多维奇机理中的反应速率常数 符号速率常数c m 3 ( m 0 1 s ) 1温度范围k 7 6 1 0 “* e x p ( 一3 8 0 0 0 t ) 2 0 0 0 5 0 0 0 6 4 1 0 ”* e x p ( 一3 1 5 0 t ) 3 0 0 3 0 0 0 k r 4 1 十1 0 。3 0 0 2 5 0 0 k ； 1 6 $ 1 0 “2 0 0 0 5 0 0 0 k m 1 5 1 0 。* t * e x p ( 一1 9 5 0 0 t ) l0 0 0 3 0 0 0 2 4 1 0 ”* e x p ( 一2 3 6 0 0 1 1 ) 2 2 0 0 4 5 0 0 注：t 为反应时的温度，单位为k 化学反应方程式( 2