《EGR技术和SCR技术在船舶柴油机上的应用研究11000字（论文）》

EGR技术和SCR技术在船舶柴油机上的应用研究摘要世界经济正在全球化，各国之间的贸易往来也就越来越频繁。与贸易有关的航运事业随之得到了发展，使得船舶数量的增加造成了严重的大气污染，引起了世界各国的高度关注。船舶的废气排放主要含有的物质是氮氧化物(NOX)、硫氧化物(SOX)、P国际海事组织（IMO）颁布并通过了旨在减少船舶造成大气污染的MARPOL公约附则VI，自从2016年起，对部分新造的船舶将强制实施氮氧化物（NOX）排放，在北美排放控制区或美国加勒比海排放区，要求更为严格的TierIII标准。为了满足公约要求，世界各个国家正在积极研发高性能、价格低的船舶废气脱硝技术。有研究表明，在船舶柴油机上，机内处理和机外净化这两个技术对减少氮氧化物的排放有一定的效果，本文将对EGR技术和SCR技术在船舶柴油机上的应用进行探究。关键词：船舶柴油机；废气污染；SCR技术；EGR技术目录第1章绪论 11.1引言 11.2船舶废气探究的背景及意义 11.3国内外对于NOX减排的研究现状 2第2章船舶柴油机废气成分及限制法规 42.1MARPOL公约对船舶柴油机的影响 42.2柴油发动机排放污染物的种类与危害 52.3NOX的排放控制 7第3章EGR技术 93.1EGR技术的概述 93.2EGR技术的工作原理 103.3本章小结 12第4章SCR技术在船舶上的应用 134.1有关SCR技术的概述 134.1.1SCR的工作原理 134.1.2SCR技术的组成结构 144.2影响SCR反应的因素 154.3本章小结 16结论 17参考文献 18第1章绪论1.1引言随着全球化经济时代的到来，世界各国的贸易往来也变得频繁起来，这必将带来全球海运业和船舶制造业的繁荣。船舶在大海里航行，必须控制船舶排放物的污染，由此可见，控制污染物的排放与我们的生活密切相关，同时也会给船舶发动机制造业带来产业升级。2008年10月召开MEPC会议上对MARPOL附则VI进行修改，第二阶段的排放目标是这次会议召开的核心内容。由于国际海事组织对废气排放物的要求越来越严格，在排放法规的严格限制下，世界各个国家从事船舶柴油机制造厂和相关研究机构研究发动机的减排技术。在全球比较著名的船舶柴油机制造厂MANB&W和Wartsila，它们对低功率船舶柴油机技术的研究处于世界的先进水平。最近还包括MANB&W和Wartsila公司在内的43个单位是发动机企业，发动机科学研究所、还有一些造船厂和一些船公司在内，他们都参加了船舶超低排放燃烧效率的研发项目，并取得了一些不错的成果，在欧盟委员会和瑞士政府共同支持，该研发项目成果显著。在不影响发动机的效率和可靠性的前提下，开发出一系列明显降低发动机气体和粒子排放的新技术，使然油的消耗量、氮氧化物（NOX）排放及发动机寿命周期费用都得到了减少，这种技术可用于达到日益严格的国际排放法规要求。1.2船舶废气探究的背景及意义随着人类社会的发展在不断的进步，在工业、商业、农业等各个行业都越来越重视，但发展的过程中也给地球环境带来污染。空气被污染通常是指在自然界中某些的物质排放达到大气中，危害到人类健康与动植物的生长也受到影响，其船舶行业在运输中，船舶柴油发动机还有其他辅助设备燃烧燃料后所排放出的废气，因为它的排放量很大，在空气中持续的时间也比较长，随着船舶在全球各个水域的航行，所以造成废气对环境的污染。由于地球环境越来越恶劣，世界各国也意识到问题的严重性，开始制定一些排放法规，《MARPOL73/78公约》附则VI于2000年1月1日正式生效，这个公约制定了相关的排放标准。这些排放法规的制定，世界各国必须遵守排放法规，使得船舶排放废气污染物均有所降低，对保护地球环境有着非常重大的意义。1.3国内外对于NOX减排的研究现状1997年国际海事组织在缔约国大会通过《MARPOL73/78》公约之后。我们国家也就开始对排放法规进行研究，在这里面还包括咱们国家的船级社（CCS）、各个省份海事局、以及国内柴油机制造厂、还有很多所大学。他们对排放标准的计算和考察认证过程进行研究，后来发表了有关于这方面的文章。《MARPOL》附件VI的修正案在最初的氮氧化物排放限值要求中增加了两个新阶段。与原来的排放限值相比，新的第二阶段排放限值有小幅下降，在柴油机上，机内控制技术中它可以满足这一项的要求。而在我们国家对机内控制技术的研究主要是，对燃烧室进行优化，对喷油提前角进行调整,以及提高它的压缩比等。这些技术单独在柴油机上的应用是不行的，而是靠各种技术相互结合在一起的，才能满足排放限值的要求，才能够保持柴油机的经济性不会发生改变。宫长明、闫淑芳、刘巽俊在《喷油压力对直喷式柴油机性能和排放的影响》一文中所提到，为了减小柴油机喷油提前角，当AD的最大喷油压力为55Mpa时和MD的最大喷油压力为110Mpa时，对这两种喷油泵进行机能和排放实验研究[1]。从实验的结果可以看出:从它的动力性和经济性两方面提高喷射压力，具有一定的改善效果，废气排放物都出现不同程度的下降。而在国外的研究当中，除了上面所说的机内控制技术以外，还有对掺水技术的研究也很多人在用。燃烧的时候产生特别高的温度，所以利用水来冷却，利用这个技术可以减少NOx的生成。燃油直喷技术和乳化技术，以及进气加湿技术在一定程度上都可以降低氮氧化物的生成。最近这些年来，随着石油资源的匮乏而导致价格的上涨和排放法规要求的越来越严格成为人们关注的焦点。人们开始把目光转移到燃气发动机的研究上，并应用于道路车辆。燃气发动机可以降低硫燃料的消耗，试验得出的结果表明，在相同转速、倾角和油量下，CNG/柴油机的NOX排放均低于柴油机。而用燃气作为船舶发动机燃料，在我国还是处在研究的初级阶段，重点集中在内河运输船舶的中型发动机上。在国外，燃气中速船用发动机的研究与应用，比低速船用发动机更加成熟，然而，目前高速船用燃气发动机和低速船用燃气发动机的主要产品都来自传统柴油发动机制造厂制造出来的。在2000年的时候第一台50DF发动机生产成功，天然气、柴油和重油都可以作为它的燃料。还能在运行中平稳的更换燃料，到了2006年的时候，这类发动机才开始运用在船舶上，在这之后，据统计有超过一半的LNG船舶都安装Wartsila的双燃料的发动机。而在我们国家，对于SCR技术的研究还处于初级阶段，还没正式运用于船舶上，国内也有少数公司引进国外SCR技术和系统装在船上[1]。在2001年的时候，广船国际有限公司在他们制造的客轮上装SCR技术，这艘船上的主机和辅机装的是西门子SCR系统。在2004年那段时间，南京的金陵船厂，他们在一艘要出口的滚装船上装了蒙特公司的船舶SCR系统。在2017年的时候，我们国家自主研发的SCR系统，并在大型的远洋船舶上得到了应用。据研究表明，SCR系统对减少氮氧化物的排放有一定的效果，所以在火力发电厂、汽车上、船舶上，得到了广泛的应用。第2章船舶柴油机废气成分及限制法规2.1MARPOL公约对船舶柴油机的影响2008年10月份的时候，防污染公约在原有的条件下增加了一些新的排放要求，这将对船用柴油机的以后发展带来很大的影响。在新排的放法规实施以来，为了使船用柴油机的排放值满足排放法规的新要求，在保证柴油机的高热效率条件下，还要减少有害物质的排放，对船用柴油机减排技术的研究越来越多。减少船舶柴油发动机有害物质的排放，主要与减少氧化氮排放有关，以达到极限水平，对船舶柴油发动机产生影响的主要因素是，气缸最大燃烧温度、高温持续时间长以及缸内的富氧量。由于氮氧化物是酸性的气体，可以通过其形成和特性来控制。目前主要的方法是水的掺杂技术，还有发动机机外技术与机内技术，通常是这些技术相互结合在一起的，以减少柴油机的氮氧化物生成。对于机外控制而言，SCR技术它的转化效率相对比较高，而且技术这方面也相对的成熟，是现在节能减排里面最火热的技术之一。它并没有影响到船舶柴油机的热效率，在外部控制技术领域采取的主要措施是有效减少氮氧化物的生成。在第一阶段原有排放的基础上，防污染公约第二阶段的排放限值有效降低到约为22%，有些地区已经实施第三阶段的排放要求，所以说单单凭机内的净化技术已经远远不能满足氮氧化物减排的要求，还需要使用外部净化工艺。如图表2-1是MARPOL附则VI的氮氧化物排放限值。阶段日期NOx排放，g/kwh转速n<130rpm130rpm≤n<2000rpmn≥2000rpm第一阶段2000年17.045•n9.8第二阶段2011年14.444•n7.7第三阶段2016年3.49•n1.9图表2-1是MARPOL附则VI的NOx排放限值因为在船舶柴油机上所燃烧的燃料大多数都是重油，众所周知，重油可是含有很多杂质的。因为它的杂质含量比较多，从而导致在燃烧过程中燃烧的不充分，使得硫氧化物的生成变多。为了减少SOx的排放对环境的污染，防污染公约对于燃料油中硫含量值有明确的规定值。其实劣质燃油就是我们所说的重油，能在高压船用柴油机上使用劣质的燃油，是科学家研究船舶柴油机技术上的一个重要成就。在船舶上使用劣质的燃油不仅能降低了船舶的运营成本，而且充分利用了资源。因为硫氧化物是酸性气体，目前对SOX洗涤方法主要是海水洗涤法和氢氧化钠溶液洗涤法。最近这几年来，为了降低船用燃料的运行成本，保证燃料的硫含量符合排放法规的要求，燃气发动机一直受到人类的高度重视和检验。同时，燃气发动机可以有效降低氮氧化物的排放，已成为现阶段的重要研究特点。2.2柴油发动机排放污染物的种类与危害柴油机在燃烧的时候所排出的废气和剩余产物结合，主要有氧气（O2）、水蒸气（H2O）、二氧化碳（CO2）、氮气（N2）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）、碳氢化合物（HC）、硫氧化物（SOX）和颗粒（PM）等[2]。其中氧气、氮气、水蒸气都是无毒无害的，它不会对人和环境造成任何危害。尽管CO2不会对人类和环境造成直接损害，但是由于大量的二氧化碳汇集在一起会导致温室效应的形成，所以也要加以控制二氧化碳的排放。水、氧、氮和二氧化碳占总排气量的99.8%。当氮氧化物、一氧化碳、硫氧化物、碳氢化物和颗粒物等，分布到大气中的时候，对人体的健康影响是非常大的，还有对地球环境的危害也是很大的。且已经被各个国家排放法规限制的柴油机排放物，虽然这些气体只占排气总量的0.2%，虽然它的量比较少，但咱们不得不重视。柴油机所排放的废气中的氮氧化物（NOX），它所指是各种氮氧化物的总称，在这里面主要包括NO2、N2O、N2O3、NO、N2O4、N2O5等。船舶柴油发动机所排出的氮氧化物，含量较多主要是NO和NO2，其中NO占90%以上。船舶柴油机排出的氮氧化物，根据其它的发生机制，它可以分为三种类型，燃料型（FuelNOx）、热力型（ThermalNOX）以及瞬时型（PromptNOx）。在这三种类型当中，船舶柴油机所排出的废气，最主要的是热力型和燃料型。（1）热力类型NOX柴油机是压缩发火式内燃机，汽缸内的燃烧峰值温度可以达到1500摄氏度以上，峰值压力通常在6~9Mpa左右。在这种高温、高压的环境下，空气中的氮气与氧气发生反应形成氮氧化物，其反应路径遵循捷尔杜维奇机理。主要反应式如下：O2→2O(1.1)O2+N2→NO+N(1.2)N+O2→NO+O(1.3)N+OH→NO+HO(1.4)根据相关研究表明，热力型氮氧化物的发生量主要由燃烧峰值温度、燃烧时间和氧气来决定的。相当数量的船舶柴油机的排气气体中，热力型的氮氧化物可占NOx总量的76%以上。（2）燃料型NOx船用燃料油通常为重质燃料油，主要由烃类物质和含硫、氮的化合物等组成的。其中，含氮的化合物燃烧产生的氮氧化物称为燃料型NOx。据研究表明，燃料型氮氧化物的生成主要取决于空燃比和燃烧的时间。在船舶柴油机废气中，燃料型氮氧化物约占总氮氧化物含量的18.5%。（3）瞬时型NOx据研究表明，当空燃比较低的时候，燃油会出现不完全燃烧的现象发生。燃料中未燃烧成功的碳氢化合物在高温条件下分解成含碳自由基，与空气中的氮气和氧气反应，形成的氮氧化物，这被称为瞬时型氮氧化物。它可以在较宽的温度和压力范围内生成。在船舶柴油机所排的废气当中，瞬时型氮氧化物的含量通常低于5%。根据国际海事组织(IMO)公布的数据，全球商船年均氮氧化物的排放量高达500-690万吨，占全球人为因素氮氧化物排放量的15%左右。除此之外，船舶柴油机废气排放中的氮氧化物,造成的污染现象具有明显的区域特征。据不完全统计，全球85%的船舶航线分布于北半球，70%的船舶柴油机废气污染现象出现在距离陆地400km内。船舶已成为部分沿海地区的重要空气污染源。据相关统计，香港地区的船舶排放废气污染物的量分别占该地区相应污染物排放总量的44%左右。而珠三角地区的船舶排放废气污染物的量分别占该地区污染物排放总量的30%左右。可见船舶柴油机废气的排放对环境的污染是非常严重的。氮氧化物具有较强的腐蚀性，对人类的健康，动植物和生态系统都具严重的危害。如果吸入一定量的一氧化氮，可使人或动物的血红蛋白发生变性，血液的载氧量发生下降，造成组织行缺氧和中枢神经损伤。吸入一定量的二氧化氮会严重刺激呼吸道甚至引发肺水肿的可能。除此之外，氮氧化物还可以与空气中的水蒸气和氧气发生反应生成硝酸雾滴。相关反应如下：2NO+O2→2NO2(1.5)H2O+2NO→2HNO3+NO(1.6)NOx还可以与工农业所排放的NH3发生式（1.7）生成硝酸盐气溶胶，其所生成的物质可引起发生雾霾天气。HNO3+NH3→NH4NO3(1.7)在太阳光照射条件下的氮氧化物,可与大气中的一次污染物(臭氧、具有挥发性有机物等)反应生成光化学烟雾，并引发严重的二次污染。如果短时间吸入太多的光化学烟雾会严重刺激人类呼吸道的粘膜，还会引起头痛、导致呼吸紊乱和肺功能发生异常，这是在低浓度的时候表现。若浓度达到200ppm的时候,会立刻致人死亡。除此之外，氮氧化物还能够抑制植物叶片生长发育，破坏农作物和植被的生长。据不完全统计得出的数据，全球每年由所排放的氮氧化物污染造成的经济损失可达200亿美元以上。氮氧化物对于人类和生态系统的危害不可以忽视，控制船舶氮氧化物排放刻不容缓。因此，如何有效控制氮氧化物的形成成为本研究的重中之重。2.3NOX的排放控制减少CO和HC产生的最基本方法是使充入的混合气体完全燃烧。然而，很难达到减少NOX的目的。图2-3-1显示了NOX产生的现象，这是最接近理论比率的。燃烧效率越高，燃烧温度越高，特别是在发动机加速时。因此，CO和HC的抑制原理完全相同。与抑制NOX互为矛盾。图2-3-1混合比与NOX发生的关系目前为止对氮氧化物的减排技术可以整理为前处理、初级处理和后处理这三种。前处理主要是的改变燃料特性或使用新的替代燃料一种方式；而初级处理是改变柴油机内部燃烧特性，改善发动机排放；对发动机废气进行化学还原为后处理。如图2-3-2所示氮氧化物排放控制图。甲醇甲醇前处理液化天然气代替燃料 前处理液化天然气代替燃料乳化燃料乳化燃料燃油喷射延迟燃油喷射延迟贫油燃烧贫油燃烧富油燃烧富油燃烧燃烧初级处理预燃室燃烧燃烧初级处理预燃室燃烧喷嘴更新设计喷嘴更新设计高压燃油喷射高压燃油喷射扫气扫气冷却扫气扫气冷却气缸喷水独立喷水气缸喷水独立喷水混合喷水混合喷水加水进气加水加水进气加水调整循环废气再循环调整循环废气再循环SCRSCR后处理废气减排触媒分解后处理废气减排触媒分解NSCRNSCR图2-3-2氮氧化物排放控制本文的第三章和第四章，分别介绍了柴油机减排的EGR技术和SCR技术。第3章EGR技术3.1EGR技术的概述柴油发动机在工作过程中的有害物质排放，是空气污染的主要来源之一，随着人类对环境保护问题的高度重视，为了减少发动机有害物质的排放已成为当今世界发动机发展的一个重要方向。而EGR技术具有高的热效率，它可以降低废气污染物的排放，以及它的经济性能良好等优点，在发动机上得到较为广泛的应用。EGR技术首先是在车用柴油发动机上使用的，后来才开始运用于工业和船舶柴油机上，它对氮氧化物的减排是有一定效果的。废气再循环（EGR）技术的原理是把一些废气输送到发动机的进气系统里面，这个过程使得系统中的惰性气体得到增加了。因为这些惰性气体的比热容相对较高，混合物被废气稀释以后，它的比热容也得到了增加。同时发动机的燃烧温度还降低了许多，使得气缸内氧气的含量下降了，并且还降低了氮氧化物的产生。对于美国和欧洲一些发达的国家而言，EGR技术在柴油机与汽油机上的应用，还有一些工业领域上的应用较为成熟。当EGR技术将与电控高压喷射技术，还有微粒捕捉技术和进气歧管技术它们集中在一起时，有害物的排放将有所降低。当EGR技术在涡轮增压发动机上应用时，在这方面的技术还不是很成熟，需要工程师们对这个技术继续的进行研究。大型的柴油机发动机往往是在高负荷的环境下进行工作的，因为它的工作环境比较恶劣，所以EGR技术想要在大型柴油发动机上应用还是要克服一些技术上的难题。现在主要研究的是EGR技术如何在大型柴油发动机上应用，使它与发动机系统匹配的效果达到最佳。在不改变发动机的热效率和经济性的前提下，尽可能提高EGR的循环率，EGR技术具有减排潜力，因此当今社会有必要对EGR技术机进行研究。如图3-1所示EGR的发展进程。柴油机EGR系统汽油机EGR系统EGR柴油机EGR系统汽油机EGR系统EGR理论研究电控EGR系有冷却系统循环纯气动无冷却循环电控EGR系有冷却系统循环纯气动无冷却循环点磁式气电式点磁式气电式与发动机系统优化匹配与发动机系统优化匹配增压柴油机EGR增压柴油机EGR系统EGR完善研究EGR完善研究精确控制EGR提高E精确控制EGR提高EGR循环图3-1EGR发展进程3.2EGR技术的工作原理在EGR系统中，它的功能是排出部分废气，再进入进气系统里面。它有两个循环，分别是内部循环和外部循环。内部

EGR

的废气在缸内进行的循环

，通过调节气门重叠角

，可以得到不同时期的EGR

比例

；而外部

EGR

的废气是来自排气管

路中的，废气在通过冷却器和进气管后再重新回到气缸中

，进入气缸中的量可以通过调整排气背压和EGR的阀来调节[3]。其工作原理是：EGR阀主要通过3个孔径递增的计量孔控制从排气歧管流回进气歧管的废气量，可以产生多种不一样流量的组合[4]。它的每个计量孔都是由1个电磁阀和针阀组成，当电磁阀接通电源的时候，磁铁会把电枢吸到上面去，使得计量孔呈现开启的状态。EGR阀往往会在下列情况下启动：比如需要发动机暖机运转，还有转速超过怠速时。ECM根据发动机冷却水温传感器、节气门位置传感器和空气流量传感器来控制EGR系统。1-增压器2-中冷器3-节流阀4-发动机5-EGR冷却器6-EGR阀7-ECU图3-2-1EGR系统组成图在EGR系统中可以分为三种类型：一种是电气控制型，另一种是机械控制型，还有一种是电子控制型[5]。在这三种类型当中，电子控制型可以代表EGR技术的发展方向，因为控制精准，受到了广泛的应用。EGR技术在增压发动机和自然吸气发动机上的应用，前者比后者更难启动起来。增压发动机是在高负荷的工作环境下进行工作的，所以它的进气压力要比废气的平均压力高。在某些特定的情况下，一定要保证发动机的可靠的工作和耐久使用性，因为对废气再循环模式有着很大的影响。在废气再循环系统中，EGR冷却器它其实就是换热器中的一种。EGR冷却器是系统的一个较重要组成部分。它的性能对EGR系统的减排效率、柴油机效率还有系统使用寿命都产生直接的影响。不管是车用柴油机还是船用柴油机EGR冷却器是EGR技术的重要部件之一，主要由内核、法兰、连接管和外壳组成的。如下图是冷却器的结构：图3-2-2EGR冷却器结构EGR冷却器可以分为两种形式，一种是管壳式，另一种是板翅式[5]。板翅式是由板和翅片组成，研究人员做了大量的研究得出，板翅式冷却的效率会比管壳式冷却的效率高一些。板翅式的冷却器主要是由铝合金来制做的，因为铝合金比较轻巧，结构还紧密，传热面积大，重量轻，适应能力强等优点。而管壳式是由壳体和传热管束组成，在管束外面有折流板，冷热流体壁之间进行冷却，它的结构简单，成本低，方便清洗，工作可靠，还能承受在高温、高压的环境下进行工作，它的这些特点满足了冷却器的一些条件，所以管壳式得到了广泛的使用。如果是一项技术，大多数都会存在优缺点，EGR技术也不例外，它主要存在以下这几个缺点：在系统中如果EGR率控制不好的话，会使得发动机排放的HC和CO有所增加，而导致燃油经济性下降。如果在负荷低的时候工作，它将会对发动机的工作稳定性产生一定的影响。如果在负荷高的时候工作，会对发动机的动力性产生影响。它还可能对发动机气缸套、气缸盖等部件的损耗的速度加快，发动机的工作稳定性和使用时间将会受到严重的影响。如果EGR所排出来的废气温度过高的话，会对发动机的换气效率带来一定的影响，燃烧的温度也将会有所降低。我们要克服各项技术难题，才能让EGR技术达到理想的减排效果，才能给我们带来更多的经济效益。3.3本章小结本章介绍了EGR技术，对其技术进行简单的概述，在上个世纪六十年代开始研究，到了七十年代的时候，开始在汽油机和柴油机上进行应用。先是在车用柴油机上应用的，后来逐步往船舶柴油机上应用。EGR系统有电气控制型，机械控制型，电子控制型这三种控制类型。对其工作原理及冷却结构进行介绍，冷却器可分为两种形式，一种是管壳式，另一种是板翅式，这两种形式各有优缺点。第4章SCR技术在船舶上的应用4.1有关SCR技术的概述4.1.1SCR的工作原理在SCR系统中，温度为350摄氏度左右时，会出现两种较为复杂的化学反应和物理反应，在这面有尿素水溶液的注入、雾化和蒸发、尿素的水解和热解（氨和尿素的化学反应产物）。氮氧化物被催化剂催化使它和氨气发生化学反应，以下是主要化学方程：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O在理想状态下的反应是无毒无害的N2和H2O。图4-1-1SCR工作原理图目前为止海洋废气中的氮氧化物是通过选择性催化还原技术工艺处理的，该工艺涉及向废气中注入尿素溶液，在排气的时候喷洒一些还原性物质，如尿素、氨水等，把氮氧化物（这里的氮氧化物主要为一氧化氮）还原成氮气和水，它是无毒、清洁和无味的，不会引起火灾或爆炸危险，但具有一定的腐蚀性，必须要把它存放在特定的容器中进行保管。发动机管理系统控制着SCR系统中尿素的量，在注入尿素量的时候要注意与废气中氮氧化物的含量相互匹配，如果注入尿素的量相对较少，将无法达到还原的水平。如果使用过多尿素的量，会有多余的氨气被释放到大气中，从而造成新的污染发生。SCR技术是一种新型的废气后处理技术，在购买、操作运行和维护成本等方面需要很高费用，以及它需要增加更为复杂的控制系统，才可以调节还原剂的喷射量。刚开始是在车用柴油机上面应用的，在船用柴油机上的应用并不广泛，但后来世界各国高度重视废气对环境污染的问题，还有各种排放法规的限制，所以才开始运用于船舶上。4.1.2SCR技术的组成结构反应器和尿素系统，它们两个共同组成了SCR系统。而反应器是用陶瓷来组成的。在尿素系统里面主要包括存储、控制和注入。SCR系统在实际运行过程中对温度是有一定要求的，假如在工作过程中温度的过高或者过低，都会对系统的工作状态造成一定的影响。因为柴油机有各式各样，船舶在选用柴油机的时候型号不一样的，它所排出的废气温度也就不一样，所以在使用SCR系统时也就有一定区别的。图4-1-2SCR系统组成图在合适的温度条件下首先将固体尿素和淡水，将这两种物质进行充分的搅拌让它们形成水溶液，然后保存起来。要用专业的仪器来检测反应前后烟气中氮氧化物的含量浓度，然后把检测到的有关数据传输到SCR系统的计算机上，计算机会对检测到的值进行分析，然后给出具体的尿素溶液量。柴油机尾气中的尿素溶液它在高温情况下分解成NH3和H2O，所以在没有进入反应器之前要与尾气充分混合好。NOX在催化剂的作用下被还原成氮气和水。因为四冲程柴油机的排气温度都比较高，它所排出的温度一般在400摄氏度以上。为了在不影响柴油机效率的前提下，SCR系统一般情况下都是安装在锅炉与增压器的中间。SCR系统安装在四冲程柴油机上比较简单，还有它的技术相对成熟等优点，已在国内外船舶上得到广泛的应用。如图4-1-3所示：图4-1-3船用四冲程柴油发电机SCR装置系统相比于四冲程柴油机，二冲程柴油机的排气温度相对较低，它的排气温度在400摄氏度以下。所以应该在增压机前面装SCR系统，它被称为高压SCR系统，因为它的进气压力比四冲程柴油机的SCR系统更高。该系统必须根据柴油机的不一样的工作条件进行自我控制和调整，如启动，加减速，这对柴油机正常运行有着很大的影响。图4-1-4MANB&Wartsila柴油机SCR系统4.2影响SCR反应的因素对SCR系统脱硝的影响有这几个：反应温度、柴油质量、烟气流态、催化剂类型、烟气和氨气的混合效应。下面我将对这些因素进行说明。（1）

反应温度因素的影响：SCR系统用于还原反应时，需要储存一定量的氧气，而且在反应时需要一个合适的温度。如果在反应过程中温度过高的话，氨气会自己烧起来，导致与氮氧化物不发生反应。如果反应时温度过低，它会抑制催化剂的活性。（2）

柴油的品质因素影响：如果柴油机燃烧的油为重油的话，它的含硫量也就相对较高，硫会毒害装置中的催化剂，使SCR的性能受到很大的影响。（3）

烟气流态的影响：催化剂的形态在对烟气流态有一定的影响，对烟气流态进行合理的分布，能提高对催化剂的集中在一起，还有利于还原剂与烟气中氮氧化物的反应，从而提高它的效率。（4）

催化剂类型的影响：对于催化剂而言，不一样的催化剂它的活性和物理性质都是不一样的，这决定了它们的空间结构和形态都是不一样的。简单点的说，在选用催化剂的时候，结构越是简单的，它在反应的时候也就越彻底得到的产物越大。如果选用的催化剂活性越高，它与氮氧化物的反应就越强烈。（5）

烟气与氨气的混合效果：在注入氨气的量时，要考虑它与SCR系统的氮氧化物的含量，不能过多，也不能过少，能与氮氧化物充分反应，并没有多余的氨气逸出来。反应器内气体流速应该要均匀，还要适当的调整好气体流向，才能保证氮氧化物的转化率、氨气的逸出率和催化剂的活性。要用一些比较长的管道，使得烟气和氨气充分的混合在一起，就可以减少它们混合不均匀带来的一些问题。4.3本章小结本章对SCR技术进行简单的概述，介绍了工作原理，主要是氮氧化物在催化条件下与尿素发生表面催化反应。它主要是由反应器和尿素系统组成的。反应温度、柴油质量、烟气流态、催化剂类型、烟气和氨气的混合效应这些都是影响它的反应因素。SCR技术作为机外净化的一项技术，要通过对它不断的进行探究，要不断的去研究这项技术，克服一些技术上的难题，才能更好的实现脱硝作用。随着国际海事组织对大气环保要求的不断提高，还有各个国家重视废气污染问题，相信SCR技术会越来越得到重视，在船舶发动机上的应用也就会越来越广泛。

结论地球环境日益恶劣，而船舶废气排放是污染的因素之一。本文通过介绍了船舶所排放的废气对环境的污染以及对人体健康的危害，讲述了本课题所研究的意义，国内外对所排放废气污染物进行研究。介绍废气污染物的净化措施，分别介绍了EGR技术和SCR技术，EGR技术先是在车用柴油机上应用的，后来在船舶柴油机上也得到应用。而SCR技术在船舶上的应用，主要以氨气为还原剂，让氨气与氨氧化物发生反应，充分反应的条件下，氮气和水是它们反应后所生成的产物，其所生成的物质是无毒无害的产物。但SCR反应受这几个因素的影响：反应温度、柴油品质、烟气流型、催化剂，只有克服这些因素，才能达到更好的脱硝效果。最近这些年来，世界上各个国家的船舶柴油机大多数都是采用节能减排技术，来控制燃油在燃烧时排放污染。对燃油的燃烧过程做出调整并加以改善，而且还要对它的喷射过程进行优化，提高柴油机平均有效压力来增加柴油机效率，减少柴油机的废气物排放，使用杂质含量较少的燃油，使用一些清洁污染比较小的燃料。具体的节能减排操作要结合实际情况，EGR技术和SCR技术对废气处理有一定的效果作用，按照本文提供的理论指导，从各个方面进行有效的改进，提高燃料的实际利用率，为减轻对地球环境的污染、改善大气环境作出贡献。由于地球环境受到污染越来越严重，