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船舶柴油机NOx排放技术特点 　　摘 要：随着人们对环境保护、大气污染控制等愈加重视，控制船舶柴油机NOx排放污染的技术研究将是未来柴油机技术发展的重要课题。本文介绍了几种较好的控制NOx排放技术并进行了分析。 　　关键词：控制 NOx排放 技术研究 　　 　　为了防止船舶造成空气污染，IMO于1997年9月通过了《经1978年议定书修订的1973年国际防止船舶造成污染公约》1997年议定书，MARPOL73/78公约新增了“附则VI―防止船舶造成大气污染规则”。附则VI对船舶使用消耗臭氧层物质、发动机产生的氮氧化物（NOx）和硫氧化物的排放、挥发性有机物蒸汽的回收处理、船用焚烧炉的使用以及船舶燃油质量的控制等方面作了具体规定。该议定书于2005年5月19日生效。我国于2006年5月23日加入该议定书，同年8月23日对我国生效。IMO在2008年10月10日以MEPC.176（58）决议通过MARPOL73/78附则VI修正案，修正案于2010年7月1日全球生效。为了促进IMO制定更加严格的排放限制法规的实施，欧美一些国家正计划构筑排放税框架，船舶NOx的排放直接与入港税和航道税挂钩。许多船用柴油机设计者和船用机械厂对控制NOx排放技术进行了大量的试验，试验结果对船东选择合理的方法很有价值。随着人们对环境保护、大气污染控制等愈加重视，控制船舶柴油机NOx排放的技术研究将是未来柴油机技术发展的重要课题。 　　控制船舶柴油机NOx 排放的方法分类 　　 影响NOx形成的主要因素是燃烧过程中的局部温度值以及氮和氧的浓度。所以降低NOx 的基本方法都集中在降低最高温度、降低氧气浓度(过量空气系数) 和提高燃油质量几个方面。为了减少现有柴油机的NOx排量,机内改造和机外改造措施均有使用。机内改造方法(又称基本方法) 着重利用在气缸中控制燃烧来减少NOx产生量，是直接影响柴油机燃烧的方法，通常可使NOx排量的减少量在10%～60 %的范围内，机内改造包括：增强扫气空气的冷却、采用米勒增压法、改变扫气压力、改变启阀定时、改变几何压缩比、延迟喷油、采用预喷油、改变喷嘴设计、改变柱塞尺寸、废气再循环、燃烧室直接喷水法和燃烧室直接喷氨技术等。机外改造(又称辅助方法) 是通过对已排出发动机的废气的处理来削减NOx 排出量的方法，是使用不属于柴油机元件的设备的方法，这种方法并不会改变柴油机的工作性能，其中最常用的辅助方法是SCR(优化选择催化剂法)。此外对燃油进行乳化处理来减少NOx 的方法也有使用。在这些方法中,加强扫气冷却法和采用米勒增压法使用较少，因为具有需要增大冷却器和降低NOx效率低等问题。通过改变增压压力和启阀定时来降低燃烧室中的过量空气系统，可以降低NOx排量,但这同时会影响柴油机工作性能，所以这种方法的使用取决于柴油机的设计。通过改变喷油压力和喷油时间来减少NOx排量的方法被试验证明对NOx影响有限，目前也很少采用。 　　 　　目前比较有发展前景的控制NOx排放的技术 　　1、直接喷水法(DWI) 　　 向燃烧室直接喷水是为了降低最高燃烧温度。由于烧用乳化油会产生乳化不稳定、影响喷油装置的可靠性和在“无水工作”时柴油机性能恶化等问题，所以DWI成为柴油机设计者集中采用的减少NOx的方法。DWI法包括并列喷嘴式(油嘴和水嘴在同一喷射器上) 和双喷射器式(两个单独的喷射器) ，根据SULZER 的研究结果，并列喷嘴式的减NOx 效率更高。DWI 系统只需要纯净水和几个额外的设备装在柴油机上，即可满足NOx的限量要求。其技术的关键是具有喷水功能的喷油器，喷水嘴置于喷油器之内，工作时按0.4～0.7的水油比一同喷入燃烧室中。喷水过程是先于喷油过程的，以便于有效地降低燃烧室中的温度，喷水过程也是先于喷油过程而停止的，这样自燃和燃烧过程将不会受到影响。此过程对柴油机各部件没有任何损害作用，柴油机也可以在需要时停止喷水，而只喷油工作，在任何负荷下均可进行无水喷油工作。DWI 具有以下优点：可在不影响功率输出和各零件工作的情况下将NOx 排量减少50 %～60% ，典型的NOx排量为4～6g/kWh (WDO)、5～7g/kWh(HFO)；它只需要很少的空间；安装成本也较低；在紧急情况下，可以迅速切断水进入，而不影响柴油机的工作。 　　2、废气再循环法(EGR) 　　 废气再循环( EGR)是一种减少NOx 排量的有效方法。EGR同样也是燃烧过程中减少NOx 生成的方法。它利用将一部分柴油机自身产生的废气冷却后再混入进气中，来降低过量空气系数和降低最高燃烧温度的原理来进行的。废气的热容量较高，吸热量大，在气缸中将进一步降低局部燃烧温度和NOx 的排出量。这种方法最多可达到50 %的NOx减少量。与其他方法一样，因为燃烧效率的