船用柴油机有害物排放控制技术分析

万鹏

摘要：船用柴油机会向周围的环境中排放出大量的有害物质，这些物质不仅仅会对周围的水域造成污染，还有可能通过水循环以及大气循环最终积累在我们人体中，对人类的健康造成威胁，船用柴油机造成的污染问题非常严重，特别是船舶量密集的地方，这种污染就更加明显。柴油燃烧会产生氮氧化物还有硫化物等会严重污染环境的物质，随着社会的发展，人们的环保意识也越来越强烈，各国都开始针对船用柴油机的污染问题出台了一系列的政策，目的就是限制船舶的排放，保护环境，实现可持续发展的目标。

关键词：船舶;柴油机;有害物质;排放;控制

中图分类号：X78                                       文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）07-0184-02

0  引言

柴油发动机有其优点，正因为这些优点的存在，才能让这种发动机成为船舶的标配，如图1为柴油发动机。不过，柴油发动机排放的污染物质含量非常高，对于更重视环境问题的现代社会来说，如果再不对船舶柴油发动机的有害物质排放加以控制的话，对于我们赖以生存的家园来说，将会受到非常严重的影响，为了人类的可持续发展目标，很多国家已经出台了相关措施对船用柴油机的有害物质排放进行了控制，不过，对于船用柴油机有害物排放的控制不仅仅要从制度上进行解决，也要通过技术的革新来进行控制，这样既可以满足船舶的动力需求，也可以满足环境保护对柴油发动机的排放控制的需求。

1  船用发动机排放污染现状

随着我们国家发展步伐的加快，环境保护问题也越来越受到我们的重视，我们国家冬天很多地方都出现了雾霾，这说明我们的大气污染已经非常严重，国家开始着手对污染排放的治理，船舶柴油发动机的污染问题也受到了重视。

不仅仅在我们国家，世界上很多国家和地区都看到了船用柴油发动机带来的污染排放问题，于是各个国家和地区都出台了相关的防治政策，其中，由国际海事组织所制定的《国际防止船舶造成污染公约》中就对船舶的发动机的排放量做了规定，这些规定经过一定的修改，更适合现在环境保护的需求，船用柴油发动机的生产厂家也积极对发动机进行研究，使发动机更符合现在的排放标准。

船用柴油发动机的排放受到很复杂的因素影响，因此，对其排放量进行优化的方式也非常多，目前，很多相关的研究都将重点放在喷油嘴设计的优化、改变燃烧室的形状使柴油燃烧更充分等方面，这些方面的优化对于减少船用柴油发动机的污染排放具有一定的帮助，但是根据这些研究所制造出来的发动机的排放标准仅仅只能达到《国际防止船舶造成污染公约》标准II的要求，要想达到标准III的要求，仅仅依靠优化喷油嘴和燃烧室是无法做到的，还需要对排放出来的气体进行处理，或者在燃烧的材料方面下功夫，使用更为清洁的燃料，这样就可以确保船舶发动机排放出来的气体污染性不那么强。目前，世界上各个国家在船用柴油机的污染排放控制的研究方面最前沿的就是关于污染气体净化以及清洁燃料的研究。

2  船用柴油机有害物排放控制方法

船用柴油机的排放量达不到现在对于环保的要求，所以需要想办法对船用柴油机的有害物的排放进行控制，这样才能够保障我们生活的环境，人类要想实现可持续发展的目标，那么环保的工作对于我们来说就非常重要，目前对于船用柴油机的排放控制的研究依旧未曾停止，不过，我们也有了一些成果，可以有效对船用柴油机的排放量进行控制，有效减少船用柴油機使用过程中对环境造成的排放污染问题。

2.1 共轨喷射技术

所谓共轨喷射技术，就是引进电子控制系统，对柴油机喷油的过程进行优化，传统的船用柴油机中，是通过凸轮轴来进行喷油定时的，但是这种方式不智能，柴油机的转速还有负荷都是会发生改变的，而凸轮轴无法满足这些改变所带来的不同的喷油需求，现在的共轨喷射技术就可以满足这样的需求，实时调节喷油量，避免柴油机中的柴油浪费，可以比传统的喷油方式节约柴油，并且，柴油节约了，因为柴油燃烧不充分带来的污染问题也会相应减少，最低可以减少到传统的排放量的75%。

2.2 燃烧室形状的优化

船用柴油机之所以会排放出大量的污染气体，就是因为柴油在燃烧室中不能得到充分的燃烧，因为燃烧室的形状限制了其中的氧气含量，有一些柴油接触不到足够的氧气，燃烧就不完全，柴油不完全的燃烧就非常容易生成一氧化碳、烟尘、氮的氧化物等，这些物质一旦排放到空气中，就会对我们的大气环境造成污染，而且，这些物质的浓度如果过高，很容易给周围的人带来危险，所以，我们可以通过改变燃烧室的形状，让燃烧室中的柴油可以有与氧气充分接触的机会，这样一来，就可以有更多的柴油可以进行充分的燃烧，不仅仅节约了燃料，柴油充分燃烧之后生成的物质是二氧化碳以及水，这两种物质不会对环境造成污染，不过，燃烧室形状的优化只能尽可能让柴油充分燃烧，依旧存在柴油燃烧不充分的情况，所以这种方法对于船用柴油机的有害物排放控制有一定的效果，但是并不能解决根本问题，船用柴油机的污染问题依旧存在，只不过造成的污染没以前严重而已。

2.3 增压技术的改进

这也是一种减少船用柴油机排放污染问题的措施，如果在增压阶段进行部分气体的压缩的话，就可以有效减少氮氧化物的产生，而如果要实现在增压阶段进行部分气体压缩的话，那这个阶段就需要更高的增压，传统的船用柴油机的增压方式还不能够满足这样的增压需求，所以我们需要对现有的增加技术进行改进，使得增压技术更能够满足这样的增压需求，目前，已经有公司推出了增压技术更好的涡轮增压器，这种增压器能够满足在增压阶段进行部分气体压缩的增压需求，将这种增压器运用在船用柴油机中，可以有效减少船用柴油机的污染气体排放量，对我们的环境能够起到一个很好的保护作用。

2.4 雙燃料发动机

这是一种改变船用柴油机的燃料进行控制污染气体排放的方法，而且，通过这种方法排放的气体完全可以达到《国际防止船舶造成污染公约》的标准III，是目前最主要的控制船用柴油机污染气体排放措施的研究领域之一，目前，也已经有公司成功研究出这样的发动机，不过，想要在船舶上进行大规模使用的话，还需要一定的时间。这种发动机的燃料可以是柴油，也可以是包括液化天然气在内的其它燃料，天然气属于清洁能源，这种能源的成本也比柴油更低，如果这种发动机能够成功运用在船舶上，相信船用柴油机带来的污染问题将会大幅减少，因为双燃料发动机燃料的储存、获取等需要一定的条件，要想成功应用在船舶中，需要一定的条件，对于船舶的要求也会更高，所以目前还未能将这种发动机普遍使用在船舶中，不过，伴随着以后技术的发展，这种发动机将传统的船用柴油机取代只是时间问题，因为它更环保、更经济。

2.5 废气处理

柴油机中的柴油在燃烧之后会产生大量的废气，这些废气如果不经过处理就直接排入空气中的话，就会造成非常严重的环境污染，所以需要对这些废气进行一定的处理，尽量减少其对于周围环境的污染。

2.5.1 催化还原法

废气的处理方式很多，其中一种就是催化还原法，这种方法是利用催化剂，加速废气与一些物质的反应，让这些废气在排出之前就被分解成为没有污染性质的物质。比如，氮氧化物就可以在催化剂的作用下被氨水迅速分解，反应生成的产物是氨气还有水，氨气再和其它物质反应，就可以生成无毒害的物质，这些物质排放到周围环境中也不会对周围的环境造成污染，而原本的氮氧化物则不复存在，这样就成功减少了氮氧化物的污染问题。使用催化还原法对废气进行处理时，需要在排气管中的某一部分加入催化剂还有反应物质，使得废气在排出排气管之前就发生反应，从而保证其不会被排放到大气之中。催化还原法对于温度也有一定的要求，在合适的温度下，可以让废气的分解速度达到最快，从而尽可能地分解废气，保障环境不被污染，这种方法也是目前船用柴油机有害物控制研究中最前沿最重要的方法之一，通过这种方法处理后的废气的排放也有可能达到《国际防止船舶造成污染公约》的标准III。

2.5.2 活性炭吸附

活性炭可以吸附一些有害的物质，这些物质成功被活性炭吸附之后，可以再通过其它方法进行处理，这是一种物理方法。船用柴油机产生的废气在经过装有活性炭的装置之后，大量废气被活性炭吸收，这些废气就不能排放到空气中，从而保障了周围空气的清洁，活性炭的成本低，也具有一定的吸附效果，但是总体而言，其对废气的处理不充分，因为活性炭的吸附很容易达到饱和，这样一来，就会有大量的废气排放到周围的环境中，所以，在进行废气处理装置的设计时，可以结合催化还原法以及活性炭吸附法进行设计，这样就可以让废气的处理效果最大化，能够有效保障环境的清洁。

3  结语

随着环境污染问题变得越来越严重，世界各国国家和地区的环境保护意识也越来越强，船用柴油机造成的环境污染问题也受到了大家的重视，目前，普遍的船用柴油机的排放标准达到了《国际防止船舶造成污染公约》的标准II，要想达到III的标准，还需要我们对目前的发动机技术进行改进，发动机产生的废气也需要得到更好的处理，使用清洁燃料以及废气的处理是目前已知的两种可以使船舶的尾气控制达到《国际防止船舶造成污染公约》标准III的方法，各个国家应该在这两种方法上下功夫，虽然已经有公司研究出了双燃料发动机，但是这种发动机的使用条件比较严格，需要对这种发动机进行简化，使其能够满足船舶的实际需要。

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