摘要：梳理船舶柴油机主要大气污染物及国内主要港口的排放清单，介绍船舶柴油机排放相关法规及国内外主流排放控制技术发展现状，对我国船舶排放控制技术路线进行了展望，为形成适合我国国情、可推广、可复制的船舶大气污染物排放控制综合解决方案提供参考。
关键词：船舶 发展规模排放控制 技术路线
一、背景
1.1 我国船舶行业发展规模
中国船舶行业经过改革开放二十多年的发展，取得了长足的进步。在基础设施、生产能力、产品种类、质量和技术水平等诸多方面基本具备了与世界先进造船国家同场竞技的实力，特别是在近几年，我国造船业抓住了世界船舶市场异常活跃的有利时机，造船总量有了突破性的进展，我国在世界造船行业已经处于领先地位。
1.2 船舶尾气污染物排放现状
多年来，由于排放标准缺失，监管防治不到位等原因，我国绝大多数船舶废气直接排放，对众多港口城市和内河区域的大气质量造成了严重的不良影响。船用柴油机排放具有流动性大、扩散性大、持续时间长的特点，其排放的主要污染物有氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）、碳氧化物（COx）、碳氢化合物（HC）以及微粒（PM）等。此外，船舶废气中含有数十种强致癌性的化学物质。对我国东部地区近19000艘船舶进行追踪测算，由其污染物排放造成的我国大面积的酸雨、气溶胶与臭氧区域导致每年近24000人慢性死亡。
因此，船舶废气污染己成为继机动车尾气污染、工业企业排放污染之后，我国的又一重要大气污染来源，已引起全社会的强烈关注。然而，相比于道路移动源来说，船舶运行使用年限较长，目前，不少船舶船龄都这到了30年。这些老旧船舶主机等设备如果再使用低质燃油，其环保性能更差，也加大了船舶排气污染的治理难度。
1.3 船舶尾气污染物排放法律法规
近几年来船舶废气问题已经引起了政府部门的高度重视，对船舶污染物控制标准要求，我国环境保护部正在加紧制定《船用柴油机大气污染物排放标准》，新标准生效实施后，船机的排气污染物排放水平将进一步降低，标准中对于船用燃油使用的规定，将会获得显著的环境效益。《船舶发动机排气污染物排放限值和测量方法（中国第一、二阶段）》现己第二次向全社会公开征求意见，规定了船舶装用的压燃式发动机及气体燃料点燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法，规定了船舶和船机实施大修后的排放要求，适用于内河船、沿海船、江海直达船和海峡渡船装用的第1类和第2类船机的型式核准、生产一致性检查和耐久性要求。
二、船舶尾气氮氧化物控制技术
在船舶柴油机运行中，缸内燃烧的最高温度、富氧空气在高温区域中的滞留时间是产生氮氧化物的两个必要条件。目前的NOx控制技术主要分为机内净化技术和机外净化技术。
2.1船用柴油机UREA-SCR技术
尿素-选择性催化还原技术（UREA-SCR）是指通过向高温烟气中喷入还原剂尿素水溶液并与傕化剂进行氧化还原反应达到减排目的。如图2为UREA-SCR系统结构示意图，系统共分为三个部分，分别是喷射控制系统、尿素输送单元以及SCR反应器。
图2 船舶污染物控制系统
喷射控制器通过接受到柴油机工况的信号以及尿素储罐液面的情况来调节尿素的喷射量；尿素溶液从尿素储液罐中进入尿素计量泵中，从而喷入尾气反应设备中；尾气与尿素雾滴充分混合后进入SCR反应器完成催化反应过程。主要化学反应方程式如下；
在喷入尿素水溶液时发生分解反应；
CO(NH2)2→NH3+HNCO
HNCO+H2O→NH3+CO2
CO(NH2)2+H2O→2NH3+CO2
尾气中NOx和NH3发生SCR反应：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
4NH3+2NO+2NO2+O2→4N2+6H2O
该技术具有脱硝效率高，燃油经济性好，对发动机改动较小等优点。且研究表明，SCR技术是最为可行的能够满足IMO最新的船舶NOx排放要求的柴油机尾气净化技术。
三、船舶脱硝市场规模
根据2016年交通运输行业发展统计公报，在2016年末全国拥有水上运输船舶16.01万艘；净载重量26622.71万吨；载客量100.21万客位；集装箱箱位191.04万标准箱。其中2011－2016年全国水上运输船舶拥有量如图3所示。
图3 2011－2016年全国水上运输船舶拥有量
由图可知，我国船舶数量逐年下降，2016年运输船舶统计数量为16.01万艘，仅对其中10%的运输船舶进行脱硝改造，每套设备按800万/套计算，目前船舶市场规模也将达到1280.8亿元。
五、结论
1、船舶尾气污染物治理在我国的总体市场约在1280亿元左右，具有一定的市场空间。
2、目前我国船舶尾气污染物治理的公司主要是船舶制造和航运行业内的相关公司，因此建议远达可联合具有船舶行业背景的相关公司，共同推进船舶行业的脱硝治理。
3、船舶尾气污染物治理的主要技术路线是尿素-热解SCR脱硝技术，该技术特点是适应规模较小的脱硝系统，比如船用柴油机尾气处理，而远达环保公司拥有的尿素-水解SCR脱硝技术，主要是针对规模较大的脱硝系统，比如燃煤电厂，两者技术具有一定差别，建议远达可联合其他拥有尿素-热解SCR脱硝技术的公司进行合作（如洛卡公司），共同开发船舶尾气污染物治理市场。
论文作者:赵伟东,吴其荣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/28
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