基于NOx控制的船舶柴油机废气排放体系研究

邓炯 高婷

摘要：针对船舶柴油机排气污染问题，国际海事组织制定了一系列限制法规，约束船舶大气污染排放。MARPOL公约附则VI修正案中规定：对于2016年1月1日或以后建造的船舶，在排放控制区内航行时，其NOx排放量需满足Tier III标准要求。文章针对船舶柴油机废气排放体系开展研究，得出主要结论。

关键词：NOx排放;船舶柴油机排气污染;法规体系

1.概述

全球80%的国际贸易都需要通过船舶完成，截止2011年1月，全世界船舶总数已超过10万艘，随之而来，船舶柴油机废气排放引起的环境问题也日益加剧。据统计，船舶柴油机燃油消耗约占世界燃油消耗量的5%，二氧化碳（CO2）排放量约为43800万吨/年，氮氧化物（NOx）排放量约为1275万吨/年，硫氧化物（SOx）排放量约为1054万吨/年。

针对船舶柴油机排气污染问题，国际海事组织（IMO）制定了一系列限制法规，以有效约束船舶大气污染排放。

2.国际海事组织法规

国际海事组织（IMO）于1997年通过了《73/78防止船舶造成海洋污染公约》（MARPOL 73/78）1997年议定书，新增加附则VI——防止船舶造成空气污染规则。该规则于2005年5月19日生效，2006年8月23日起对我国生效。

2008年，IMO海洋环境保护委员会（MEPC）对MARPOL公约附则VI进行了修正。修正案里提出分阶段的日趋严格的船舶NOx排放限值要求和燃料含硫量限值标准。

对于每台安装船上的输出功率超过130 kw的船用柴油机，和每台2000年1月1日或以后经重大改装的、输出功率超过130 kW的船用柴油机，都要对其NOx排放量进行限制。

对于2000年1月1日或以后至2011年1月1日以前建造的船舶，其柴油机NOx排放量限制值按Tier I标准要求。

对于2011年1月1日或以后至2016年1月1日以前建造的船舶，其柴油机NOx排放量限制值按Tier II标准要求。Tier II要求NOx排放量限制值约为Tier I标准的80%。

对于2016年1月1日或以后建造的船舶，当船舶在排放控制区（ECA）内航行时，其NOx排放量限制值按Tier III标准要求。Tier III要求NOx排放量限制值约为Tier I标准的20%。具体NOx排放量限制值如表1所示。

上述Tier III排放标准仅在排放控制区内执行，IMO批准的排放控制区（ECA）分为SOx排放控制区和NOx排放控制区，主要有波罗的海区域、北海区域、北美区域、以及加勒比海区域。在航运贸易发达的海域和港口，欧美等发达国家还计划建立新的排放控制区，其中热点区域包括：地中海、东京湾、墨西哥海湾、美国阿拉斯加海湾、新加坡、韩国、澳大利亚和黑海等。

3.我国船舶排放控制区和排放控制法规

我国现阶段的船舶排放控制水平还处在一个较低的层面，且缺乏严格的执行手段，因此无法适应严峻的船舶大气污染物排放形势和排放控制需求。为此，我国制定了《珠三角、长三角、环渤海水域船舶排放控制区实施方案》，在船舶排放污染问题较严重的几个区域设立排放控制区，先行先试开展沿海、内河区域船舶排放控制工作，该排放控制区于2016年正式生效。我国的排放控制区设置了分阶段的控制标准，控制在区域内航行、停泊、作业的船舶硫氧化物、氮氧化物和颗粒物排放水平，同时与船舶排放控制监管体系相配合，以改善沿海和沿河区域的环境空气质量。预期到2020年，三大水域船舶硫氧化物和颗粒物的减排目标相比2015年分别为65%和30%。同时，我国首部专门针对船舶大气污染排放控制的国家强制标准《船舶压燃式发动机排气污染物排放限制及测量方法（中国第一、二阶段）》也将正式发布，这对我国船舶排放控制水平提出了更高的要求。

交通运输部在2018年11月30日发布的文件《交通运输部关于印发船舶大气污染物排放控制区实施方案的通知》中，对于氮氧化物排放控制要求，做出了明确指示：

2022年1月1日及以后建造或进行船用柴油发动机重大改装的、进入沿海控制区海南水域和内河控制区的中国籍国内航行船舶，所使用的单缸排量大于或等于30升的船用柴油发动机应满足《国际放置船舶造成污染公约》第三阶段氮氧化物排放限值要求。

适时评估船舶执行《国际防止船舶造成污染公约》第三阶段氮氧化物排放限值要求的可行性，确定是否要求2025年1月1日及以后建造或进行船用柴油发动机重大改装的中国籍国内航行船舶，所使用的单杠排量大于或等于30升的船用柴油發动机满足《国际放置船舶造成污染公约》第三阶段氮氧化物排放限值要求。

沿海控制区范围为图中60个点依次连线以内海域，其中海南水域范围为图中20个点依次连成红线内海域。此次发布的文件中，也详细规定了这些点的经纬坐标。

内河控制区范围为长江干线（云南水富至江苏浏河口）、西江干线（广西南宁至广东肇庆段）的通航水域。

国内全面执行Tier III标准是必然趋势，唯一没有确定的是开始执行的时间节点。虽然是适时评估，但与文件中提出的2025年1月1日相隔不会太远。

4.结论

总体来看，国内外针对船舶柴油机NOx排放控制已达成共识，并制定了相应的日趋严厉的法规来限制船舶柴油机NOx的排放，因此对船舶柴油机NOx排放控制的研究具有重要现实意义。

参考文献：

[1] 刘正祥，张东方. 基于船用柴油机废气排放及净化研究[J]. 珠江水运. 2017（09）

[2]徐汇涛.船舶动力装置发展研究[J]. 机电技术. 2015（02）

[3] 孔清，季向赟，陈一忱，韩志涛，潘新祥.船舶尾气后处理实用技术与发展趋势[J]. 中国航海. 2015（01）