科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“大氣污染成因與控制技術(shù)研究”重點(diǎn)專項(xiàng)2016年度項(xiàng)目評審工作于近日結(jié)束。2016年度的重點(diǎn)專項(xiàng)主要聚焦促進(jìn)國家大氣污染防治和節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大科技需要，并安排了一批青年項(xiàng)目，培養(yǎng)青年人才。其中，哈爾濱工程大學(xué)動力與能源工程學(xué)院相關(guān)研發(fā)人員承擔(dān)了“船用低速機(jī)高壓SCR系統(tǒng)性能優(yōu)化及其與主機(jī)匹配技術(shù)研究”青年項(xiàng)目，協(xié)助攻克脫硝系統(tǒng)及其與大功率柴油機(jī)匹配設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)難關(guān)，為我國船舶污染排放控制技術(shù)及其裝置的應(yīng)用示范提供助力。
環(huán)保要求趨嚴(yán)倒逼研發(fā)
隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和貿(mào)易的持續(xù)繁榮，船舶運(yùn)輸作為最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式，在迅速發(fā)展的同時(shí)也給海洋環(huán)境和港口大氣造成了嚴(yán)重的污染。目前，世界各國以及相關(guān)國際組織相繼制定了不同的船舶污染物排放限制法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，并設(shè)置了排放控制區(qū)（ECA）。2016年，我國交通運(yùn)輸部將珠三角、長三角、環(huán)渤海（京津冀）水域設(shè)立為船舶大氣污染物排放控制區(qū)，以減少我國船舶廢氣中氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）和顆粒物（PM）的排放。
鑒于船舶廢氣排放法規(guī)日趨嚴(yán)格，船舶廢氣排放控制裝置市場有望快速升溫。據(jù)了解，在船用柴油機(jī)排氣系統(tǒng)中安裝后處理裝置的做法，可以降低船舶廢氣中的氮氧化物排放，從而滿足國際海事組織（IMO） Tier Ⅲ排放法規(guī)要求。目前，選擇性催化還原（SCR）技術(shù)和廢氣再循環(huán)（EGR）技術(shù)是降低船用柴油機(jī)氮氧化物排放，使之滿足IMO Tier Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)要求的主流技術(shù)。但就技術(shù)成熟度及應(yīng)用范圍而言，SCR技術(shù)是國際海事組織公認(rèn)的唯一可用于各類船用發(fā)動機(jī)和船型的氮氧化物減排技術(shù)。
按照船用低速柴油機(jī)的工作特點(diǎn)和布置方式，低速柴油機(jī)SCR系統(tǒng)可以分為低壓SCR系統(tǒng)和高壓SCR系統(tǒng)。相較而言，高壓SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊、能效利用率更高，更適用于功率較大的低速柴油機(jī)。但是在低速柴油機(jī)高效、環(huán)保要求日趨嚴(yán)格的背景下，不論是低壓SCR系統(tǒng)還是高壓SCR系統(tǒng)，都面臨著安裝成本高、運(yùn)行效率低的問題，這也成為低速柴油機(jī)SCR系統(tǒng)研發(fā)必須突破的瓶頸。
針對技術(shù)難點(diǎn)尋求突破
針對國際海事組織有關(guān)氮氧化物、硫氧化物以及二氧化碳減排的標(biāo)準(zhǔn)及要求，結(jié)合國家交通運(yùn)輸部船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案及計(jì)劃，結(jié)合科技部重點(diǎn)專項(xiàng)青年項(xiàng)目要求，“船用低速機(jī)高壓SCR系統(tǒng)性能優(yōu)化及其與主機(jī)匹配技術(shù)研究”項(xiàng)目將對現(xiàn)有船用低速柴油機(jī)高壓SCR系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)性能和工作性能優(yōu)化，重點(diǎn)突破差異化設(shè)計(jì)技術(shù)、增壓器旁通驅(qū)動動力渦輪發(fā)電技術(shù)以及廢氣低溫硫酸處理技術(shù)，尋求解決現(xiàn)有船舶廢氣聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)成本高、設(shè)備體積大等問題的新方法、新途徑，實(shí)現(xiàn)船用低速柴油機(jī)高壓SCR系統(tǒng)與主機(jī)、其他后處理裝置間的多目標(biāo)優(yōu)化、聯(lián)鎖控制及協(xié)同匹配。
為了實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)，該項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)將從3個專題著手開展相關(guān)工作。首先，是低硫燃油條件下高壓SCR系統(tǒng)緊湊設(shè)計(jì)及性能優(yōu)化技術(shù)研究。這項(xiàng)專題的研究旨在利用低硫燃油聯(lián)合高壓SCR技術(shù)，實(shí)現(xiàn)船用低速柴油機(jī)硫氧化物、氮氧化物的超低排放，解決超低硫燃油條件下高壓SCR系統(tǒng)的緊湊設(shè)計(jì)技術(shù)問題，以滿足IMO Tier Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)和歐盟低硫法令要求。
其次，是高硫燃油條件下高壓SCR系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)及性能優(yōu)化技術(shù)研究。這項(xiàng)專題研究旨在利用高壓SCR聯(lián)合低溫硫酸處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)船用低速柴油機(jī)硫氧化物、氮氧化物的超低排放，解決高硫燃油條件下高壓SCR系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)問題，以滿足IMO Tier Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)和歐盟低硫法令要求。
再次，是高壓SCR系統(tǒng)與主機(jī)、后處理裝置多目標(biāo)優(yōu)化及協(xié)同匹配技術(shù)研究。該專題主要是研究高壓SCR系統(tǒng)與主機(jī)、后處理裝置的匹配技術(shù)，實(shí)現(xiàn)船用低速柴油機(jī)高壓SCR系統(tǒng)與主機(jī)、其他后處理裝置間的多目標(biāo)優(yōu)化、聯(lián)鎖控制及協(xié)同匹配，保證主機(jī)、后處理裝置的高效可靠運(yùn)行，降低船舶運(yùn)營成本。
