渤海船舶职业学院 辽宁 葫芦岛 125005
【摘要】经济的发展，促进科学技术在航运业的运用。随着国际航运业及远洋船舶运输的发展，以柴油为燃料的船舶发动机所产生的废气排放已成为沿海地区尤其是港口的主要污染源。本文就船用低速柴油机SCR后处理系统发展现状与趋势展开探讨。
【关键词】船用低速柴油机；SCR后处理系统；增压器
近年来，SCR后处理系统在国际法规的推动下，取得了很大的进展，在全球范围内，得到广泛使用。有鉴于此，需要分析SCR后处理系统在船用低速柴油机应用上的优缺点，并根据市场调查，科学家向大家介绍SCR后处理系统的应用情况。
1.CR原理及反应过程
美国安格((Engelhard)公司于1957年首先发明SCR技术原理并申请了相关专利。日本随后成功研制出V205/Ti02催化剂，并被广泛使用至今，但SCR技术在上世纪70年代主要用于固定污染源如电站方面的排放控制。随着船舶排放污染法规的日益严格，由于应用SCR技术能够有效降低船用柴油机NOx,排放，再次成为了研究热点。选择性催化还原技术((SCR)是指在催化剂和氧气存在的条件下，在温度范围280-420℃内，还原剂(如氨、碳氢化合物等)有选择地将排气中的NOx,还原成N2和水，以减少NOx,排放的技术。因为整个反应具有选择性和需要催化剂的存在，故称之为选择性催化还原技术。在船用SCR系统中，还原剂一般使用40%浓度的尿素溶液，通过喷嘴雾化喷入柴油机高温排气管道中，整个过程分解生成还原剂氨气后再与NOx,发生催化还原反应，分为氨气生成和催化还原反应两个阶段:(1)还原剂氨气生成过程在柴油机排气中，尿素水溶液首先经蒸发析出固态尿素颗粒（NH2）2CO，进入气相流体中。
温度是SCR反应中的一个重要参数。在温度低于200℃时，反应生成大量NH4N03并被催化剂吸附、滞留在活性中心，引起催化剂活性的降低。在温度低于320℃情况下，排放气体中的硫化物与氨气反应会生成硫酸盐NH4HS04，沉积并堵塞催化剂孔道，在高于350℃环境下该反应生成的过程会被抑制。硫酸氢钱生成反应的温度还与燃料的含硫量和排气压力有关，为避免生成硫酸氢按，SCR反应所需的最低温度。在反应条件变化时，还会发生氨氧化等副作用。
2.CR后处理系统在船用低速柴油机中的国内发展现状
在国内，一些高校和研究机构早已看好船舶柴油机TierIII减排装置潜在市场，均已开始SCR系统研发；沪东重机联合哈尔滨工程大学研发了船舶低速二冲程柴油机低压SCR系统；中船重工集团711研究所早已成立船舶柴油机尾气后处理装置研发小组，目前正在开展船用低中高速柴油机SCR系统开发。沪东重机是国内船用低速柴油机生产的领头羊，2015年1月23日，它率先发布了国内首款船用低速柴油机高压SCR系统。沪东与Wärtsilä公司合作，以5RT-flex58T-D（10000kW/105r/min）为主机，耗时近1年共同开发了一款高压SCR系统。该项目主机入级LR，安装于22100DWT多用途船上。另外，沪东重机与哈尔滨工程大学联合承担了国家高技术船舶科研项目“船用低速柴油机尾气NOx后处理装置研究与开发”，共同开发一款具有自主知识产权低压SCR系统，目前该项目已经结题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆沪东重工以此项目为基础，已接单生产了低压SCR后处理系统，目前正在台架试验阶段。赛林德/711所与威海中远科技、南通远洋船舶配套有限公司合作，联合开发船用SCR系统，711所于2014年开始介入低速机SCR系统，进行了概念设计及实验室台架试验，目前据称已成功开发出了船用低速柴油机高压SCR系统，台架试验能够满足TierⅢ标准。近期711所又联合大柴开发的低压SCR系统顺利通过各项测试，台架试验也能够满足TierⅢ标准。此外，青岛双瑞海洋环境工程有限公司在WinGD的技术支持下正在开展SCR研发工作，目前处于实验阶段。国内对柴油机NOx排放后处理的研究起步相对较晚，整体水平落后于国外厂商，尤其是高温阀、尿素喷射单元、催化剂等关键性零部件受制于国外供应商。
3.CR后处理系统的发展趋势
3.1低压方面
低压SCR后处理系统的布置简单，更加常用，但是由于反应的环境温度较低，这就需要加大催化剂的活性，提高还原反应的效率。有鉴于此，开发抗硫性好的能在低温环境下保持高效活性的催化剂是主攻方向，保证催化剂不受硫酸盐影响，能够将低压SCR后处理系统应用到旧船的排放改造中，在旧船改造工作中，能够发挥巨大的潜力。
3.2价格方面
SCR系统目前仍然处于发展的初级阶段，催化剂、耐高温阀等关键零部件制造商较少，其成本居高不下，致使SCR系统价格过高，甚至达到主机价格50%以上，从而影响SCR的推广应用。未来随着排放法规的日益严格，SCR市场逐渐扩大成熟，相信SCR系统集成商、零件制造商将会越来越多，其成本也会随之降低。
3.3高压方面
高压SCR后处理系统对于柴油机的要求较高，而且容易造成损伤，降低柴油机的性能，同时体积较大，布置不是很灵活。如果想要继续推广和使用高压SCR后处理系统，就需要从开发高效的催化剂和减少催化剂的体积入手，增加安装的灵活性，同时减少损耗。
综上所述，随着环保法规的颁布和落实，以及要求越来越具体和严格，在航运中，必须使用SCR后处理系统。只有这样，才能够减少污染，保护环境，走可持续发展道路，造福人民。根据目前SCR后处理系统的发展情况，相信在不远的将来，SCR后处理系统一定会发挥更大的作用，在减少废气排放方面，做出更大的贡献。
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论文作者:戴武
论文发表刊物:《成功》2018年第11期
论文发表时间:2019/7/5
标签：柴油机论文; 系统论文; 后处理论文; 催化剂论文; 船用论文; 船舶论文; 低压论文; 《成功》2018年第11期论文;