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1、I 9曽 I巴応 I 寸LowESOJ 1CNL0W iuowI 05 I B00CSJI 000船用二冲程柴油机废气NOx处理高压和低压选择催化还原法比较王秋洋0 引言面对日益严重的环境问题，国际海事组织出台了ier III排放标准，并于2016年1月1日起生效，也 就是说从这个时间铺设龙骨日期的船舶若在排放控制区(ECA)内航行，船舶所产生的废气必须符合该标准。 由于Tier III排放较为严格，如图1所示，柴油机若要满足Tier III排放要求，已经不能通过优化燃烧来 实现，必须通过其他方法来满足ier III排放要求。图11现状2016年1月1日以前的新造船，船东大都采用将铺龙骨日期提
2、前的方式来规避ferIII排放要求，但随 着2016年1月1日以后，船东不得不考虑通过何种方式来满足ier III排放标准，目前存在以下三种常规 方案来处理二冲程柴油机废气 NOx 的方式。第一种为选择性催化还原法( SCR: Selective CatalyticReduct ion)；第二种为废气循环法EGB: Exhaus t Gas Recircula tior)；第三种为双燃料主机。但废气循环 法会影响主机性能，同时产生出来泥渣是二次污染需排岸处理；双燃料主机的适用性较差，所以基本采用目 前较为成熟的SCR系统。2 SCR系统介绍根据主机负荷情况， 40%尿素溶液被计量喷射单元送入排
3、气管，在高温条件下，生产氨气1)(，通过混合管将氨气和废气充分混合，在CR反应器内部的催化剂表面上NH3将Nox还原成N2(2)，如下图2所示：(NH2)2C0+H2O2NH3+C02(1)Nox+NH3+O2N2+H2O (2)Reactor增压器前的废气温度约为300450C，压力可高达4bar左右；而增压器后，废温度约为1O260C，压 力约0.03bar,相较而言，将SCR布置在增压器前，称为高压CR系统（即下图HPSCR）,而将SCR布置在增 压器后，称为低压SCR系统（即以下LP SCR）,如图3所示。图 3Exhaust Gas Flow3 比较分析3.1 温度比较催化还原反应温
4、度需大于280C，高压SCR系统可以满足要求,而低压SCR系统则需额外配备加热设备； 温度也影响催化还原反应效率,高温情况下效率较高，所以高压SCR可去除95%N0x；多余的氨气会和硫化物 生成硫酸氢氨，该物质会附着在废气经济器管壁造成堵塞，而高温不利于硫酸氢氨的生产。3.2 压力比较高压SCR系统管路及附件的材料要求较高，震动较大，由于本身设备较为庞大，建议进行振动计算，通 过计算来进行支撑加强，膨胀节定位等。而低压系统会造成增压器废气出口背压.由3bar增至0.06bar, 导致柴油机油耗上升。3.3 安装比较高压SCR系统为主机排气系统内部的改造SCR系统布置在主机附近，而低压可以布置在
5、在排气管管上， 较为灵活，但低压SCR反应器进出口及旁通的阀件较为庞大，固定困难；对于高SER系统，由于废气密度 较高，所以反应器的体积相对较小，阀件均设置在主机本体上，无需船厂额外安装固定。3.4 配套系统比较 空气吹灰系统系统相似，定时吹洗，保证反应器表面清洁；尿素溶液相同，均4为0%的浓度；尿素供给单元及计量单元相似，但由于低压SCR系统废气温度达不到280C，需要单独的雾化装置Decomposition unit）,通过反应器出口废气分一路支管进入风机及加热器主入雾化单元中，将40%农度尿素溶液分解成氨 气，氨气通过混合管进入反应器，如图所示。低压和高压SCR系统相比，明显多出一套废气
6、升温系统，但 需要注意的是，在ECA区域冷机启动预热时，低压;CR系统可以在启动主机前将SCR系统预热至反应温度， 而高压SCR系统使用的是废气循环预热，在预热阶段废气是不满足erlll排放要求的，虽然目前IMO，船 级社及港口国并未对此有明确的限制，但这确实是一个隐患。图 4Soot blowing unitBurnerDosing unitUrea supply unitExhaust GasUrea SolutionOption Integrated sile ncerCompressed AirSCR ChamberControl unit (ACONIS)ShipyardtInjection(Pipe -U 6-_ jDecomposition unit1 afMEngBlower 4. 结论目前SCR技术理论已经得到各方认可各主机制造商，或独立SCR系统供应商的关键技术在于催化材料的 选用及设计上，只要SCR系统正常运行，都能满足tierlll要求。本文提出的ECA区主机启动预热问题，希 望得到各方注意。另外，船东在选择CR系统时，需要考虑低压SCR系统中燃烧装置加热废气的额外油耗， 同时设计院在初始设计时，应根据高低压CR系统不同，预留安装空间。作者单位：新扬子造船有限公司、岗位：轮机工程师）
