船用甲醇燃料发动机国家标准立项研究报告

EnglishTitle:ResearchReportontheNationalStandardi在全球气候变暖和能源结构转型的背景下，国际海事组织(IMO)提出了2050年航运业温室气体减排50%的目标，中国政府也作出了2030年碳达峰和2060年碳中和的庄严承诺。船舶发动机作为航运业的核心动力设备，其低碳化转型已成为行业发展的必然趋势。传统船用柴油机虽然具有热效率高、功率范围广等优点，但氮氧化物(NOX)、颗粒物(PM)和硫氧化物(SOX)排放问题突出，面临严峻的环保挑战。甲醇作为一种清洁、低碳的替代燃料，在常温下为液态，具有储运方便、成本较低、制备原料丰富等优势，特别是利用二氧化碳捕获技术生产的"绿醇",可实现碳的循环利用，是船舶动力低碳转型的重要路径。本报告系统分析了船用甲醇燃料发动机立项的目的意义、适用范围和主要技术内容，旨在为相关国家标准的制定提供理论依据和技术支撑，推动船舶动力的绿色、可持续发展。关键词船用甲醇发动机；低碳燃料；排放控制；国家标准；碳中和Marinemethanolengine;Low1研究背景与立项必要性国际海事组织(IMO)在2018年提出了2050年全球航运业温室气体排放总量降低50%的战略目标。2020年9月，中国在第75届联合国大会上郑重承诺，2030年前实现碳达峰、2060年实现碳中和。船舶发动机作为航运业的主要动力装置，其低碳燃料应用已成为必然发展趋势。近二十年来，柴油机在民用船舶动力装置中的占比超过98.5%,虽然具有热效率高、功率范围广(单机0.6-100000kW)、动力性好等优点，但其氮氧化物(NOX)、颗粒物(PM)排放问题突出。根据《船舶和港口空气污染防治研究项目》数据，仅内河船舶柴油机的NOX年排放量就达81万吨，PM约6.6万吨，SOX约10万为应对排放挑战，国际海事组织和中国均出台了严格的排放法规，如GB15097-2016《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)》。船舶柴油机需要通过技术升级或加装后处理装置来满足要求，但现有技术路线存在投资大、管理维护成本高、技术难度大等问题。2甲醇燃料的优势与应用前景相比液化天然气(LNG),甲醇在常温下为液态，具有成本低(均价约2500元/吨)、制备生产工艺简单、运输、加注、储存更加方便等优势。在中国，甲醇的生产原料丰富，劣质煤炭、天然气、焦炉气、生物质甚至二氧化碳都可以作为原料。2018年国内甲醇产量已达8432万吨，其中煤制甲醇6236万吨，为煤炭清洁利用特别值得注意的是，利用捕捉空气中CO2制造甲醇的示范工程已取得成功，这种"绿醇"作为船舶动力燃料将是降低碳排放的最佳途径。甲醇具有高的汽化潜热、含氧元素和单个碳原子分子结构，燃烧速度比汽油快一倍多，燃烧时无烟、无焰。虽然热值不到柴油的50%,但参与燃烧做功时热效率高。3标准制定的必要性与紧迫性目前，国内船用甲醇燃料发动机已完成研制，并获得大批量订单。为规范统一船用甲醇燃料发动机的技术要求，使其设计、制造、验收有据可依，保证船舶动力的质量安全，制定船用甲醇燃料发动机国家标准非常必要和紧迫。本标准将规定船用甲醇燃料发动机的技术要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存等要求，适用于船用甲醇燃料发动机的设计、制造和验收。通过标准化工作，将推动甲醇燃料发动机技术的规范化发展，促进船舶动力行业的低碳转型。介绍修订的企事业单位或标委会中国船舶重工集团公司第七一一研究所作为本标准的主要起草单位，是我国船舶动力系统研发的骨干力量。该所长期从事船舶动力装置的研究与开发，在低碳燃料发动机领域积累了丰富的经验。近年来，七一一所联合国内主要发动机制造企业、科研院所和高校，开展了船用甲醇燃料发动机的研制工作，成功开发了具有自主知识产权的甲醇燃料发动机产品，并通过了实船示范验证。该所还积极参与国际海事组织(IMO)相关标准的制定工作，为我国船舶动力技术的国际化提供了重要支撑。在此次标准制定过程中，七一一所将充分发挥技术优势，组织行业专家开展深入研究，确保标准的科学性、先进性和适用性。结论船用甲醇燃料发动机国家标准的制定，是应对气候变化、推动航运业低碳发展的重要举措。通过规范甲醇燃料发动机的技术要求，将为行业发展提供技术依据，促进甲醇燃料发动机的规模化应用。未来，随着碳中和目标的推进和绿色甲醇制备技术的成熟，甲醇燃料发动机在船舶动力系统中的占比将逐步提高。建议加快标准立项进程，尽快形成完善的标准体系，同时加强国际交流与合作，推动中国标准与国际标准的接轨，为我国船舶工业的绿色转型和国际化发展提供有力支撑。2.GB15097