船舶與港口防污染技術(shù)八

1、會(huì)計(jì)學(xué)1船舶與港口防污染技術(shù)八船舶與港口防污染技術(shù)八防止船舶大氣污染規(guī)則防止船舶大氣污染規(guī)則:IMO第第37次環(huán)保會(huì)（次環(huán)保會(huì)（MPEC37）上，）上，MARPOL73/78 國(guó)際公約原有的國(guó)際公約原有的5條附則基條附則基礎(chǔ)上，又增加了礎(chǔ)上，又增加了附則附則-防止大氣污染規(guī)則防止大氣污染規(guī)則，并于，并于1997年正式通過(guò)。年正式通過(guò)。2 2、船舶大氣污染物排放控制要求：、船舶大氣污染物排放控制要求： 限制船用柴油機(jī)氮氧化物（限制船用柴油機(jī)氮氧化物（NOx)的排放的排放限制硫氧化物（限制硫氧化物（SOx)的排放的排放 限制揮發(fā)性有機(jī)化合物（限制揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs)的排放的排放 限制消耗臭

2、氧層物質(zhì)的排放限制消耗臭氧層物質(zhì)的排放 船上焚燒的限制船上焚燒的限制控制船舶釋放的要求控制船舶釋放的要求1）所有船舶在新裝或更新設(shè)備時(shí)，禁止使用含有消耗臭氧層物質(zhì)的裝置禁止使用含有消耗臭氧層物質(zhì)的裝置，但在2020年1月1日以前含有氯氟烴的裝置仍可使用；2）禁止故意排放消耗臭氧層物質(zhì)（包括在系統(tǒng)維修、檢測(cè)或處置過(guò)程中發(fā)生的排放）；3）當(dāng)消耗臭氧層物質(zhì)從船上移出時(shí)，應(yīng)送入合適的接收設(shè)施中。（1）限制消耗臭氧層物質(zhì)的排放）限制消耗臭氧層物質(zhì)的排放（2）限制船用柴油機(jī)氮氧化物（）限制船用柴油機(jī)氮氧化物（NOx)的排放的排放1）安裝在2000年1月1日以后建造或經(jīng)過(guò)重大改裝的船舶上，輸出功率為130k

3、w及130kw以上的柴油機(jī)排氣中，依其額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速（n）不同，NOx含量不超過(guò)下列限值：A 17.0g/kw h n130rpmB 45.0 n(-0.2) g/kw h 130rpmn2000rpmC 9.8g/kw h n 2000rpm2)允許使用由主管機(jī)關(guān)根據(jù)NOx的技術(shù)規(guī)則規(guī)定認(rèn)可的廢氣濾清器廢氣濾清器或其他等效方法將柴油機(jī)NOx排放量將之上述1）規(guī)定的限制以下。（3）限制硫氧化物（）限制硫氧化物（SOx)的排放的排放1）船舶使用的任何燃料油，其硫含量不得超過(guò)硫含量不得超過(guò)4.5%；2）船舶的SOx排放控制區(qū)域排放控制區(qū)域內(nèi)時(shí)使用的燃料油，其硫含量不得超過(guò)硫含量不得超過(guò)1.5%，

4、3）船舶可采用經(jīng)主管機(jī)關(guān)認(rèn)可的廢氣凈化系統(tǒng)或其他技術(shù)方法，將柴油機(jī)排氣的SOx排放總量減少至6.0g/kw h以下。（4）限制揮發(fā)性有機(jī)化合物（）限制揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs)的排放的排放1）駛往對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物排放加以控制的港口或裝卸站的船舶船舶，應(yīng)配備經(jīng)主管機(jī)關(guān)根據(jù)IMO制定的關(guān)于蒸氣排放控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的蒸氣收集系統(tǒng)蒸氣收集系統(tǒng)。2）指定為對(duì)液貨船產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCx）排放加以控制的港口、裝卸站港口、裝卸站，應(yīng)配備經(jīng)政府根據(jù)IMO制定的關(guān)于蒸氣排放控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的蒸氣排放控制系統(tǒng)蒸氣排放控制系統(tǒng)；（5）船上焚燒的限制）船上焚燒的限制1）船上焚燒只允許在焚燒爐焚燒爐中進(jìn)行

5、，裝在船上的焚燒爐應(yīng)由主管機(jī)關(guān)根據(jù)IMO制定的焚燒爐標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)條件給予認(rèn)可；2）禁止下列物質(zhì)在船上焚燒：禁止下列物質(zhì)在船上焚燒：A 73/78防污公約附則、 和中的貨物殘余物以及有關(guān)的被污染的包裝材料；B 多氯聯(lián)苯（PCBs）C 73/78防污公約附則定義的含有超過(guò)微量重金屬的垃圾；D 含有鹵素化合物的精煉石油產(chǎn)品。3）聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCs），），只能在持有IMO依據(jù)焚燒爐標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)條件頒發(fā)的IMO型式認(rèn)可證書的焚燒爐中焚燒。第二節(jié)第二節(jié) 船舶燃料燃燒廢氣排放與污染控制技術(shù)船舶燃料燃燒廢氣排放與污染控制技術(shù)船舶排放的廢氣中船舶排放的廢氣中NOx與與SOx對(duì)環(huán)境和人類的影響最大。對(duì)環(huán)境和人類

6、的影響最大。SOx排放主要成分排放主要成分SO2 ，其與云中的水霧結(jié)合形成酸雨。其與云中的水霧結(jié)合形成酸雨。受酸雨傷害的水稻受酸雨傷害的水稻 石像已經(jīng)徹底被酸雨毀壞了石像已經(jīng)徹底被酸雨毀壞了 一、控制一、控制SO2排放量的措施排放量的措施目前，減少目前，減少SO2排放量的主要方法有：排放量的主要方法有：1）使用低硫燃料；）使用低硫燃料；2）石油脫硫；）石油脫硫；3）排煙脫硫）排煙脫硫方法方法1）受到了地球資源的限制，人類可以積極采取的對(duì)策是）受到了地球資源的限制，人類可以積極采取的對(duì)策是2）3）兩種方法。）兩種方法。而現(xiàn)今大多數(shù)船舶采用的控制措施是使用低硫燃料和脫硫燃料。船舶排煙脫硫處而現(xiàn)今大

7、多數(shù)船舶采用的控制措施是使用低硫燃料和脫硫燃料。船舶排煙脫硫處理將是今后防止船舶理將是今后防止船舶SO2污染大氣的主要發(fā)展方向。污染大氣的主要發(fā)展方向。1、石油的脫硫技術(shù)、石油的脫硫技術(shù)氫化法。氫化法。利用催化劑（利用催化劑（Co-Mo和和Ni-W）在高溫高壓下，使石油中的硫分與氫反）在高溫高壓下，使石油中的硫分與氫反應(yīng)形成硫化氫來(lái)脫硫。早期只用在汽油和煤油等輕質(zhì)餾分脫硫應(yīng)形成硫化氫來(lái)脫硫。早期只用在汽油和煤油等輕質(zhì)餾分脫硫,隨隨著環(huán)境問(wèn)題隨隨著環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重日益嚴(yán)重,重質(zhì)餾分、渣油的脫硫越來(lái)越受重視。重質(zhì)餾分、渣油的脫硫越來(lái)越受重視。2、排煙脫硫技術(shù)、排煙脫硫技術(shù)排煙脫硫分為排煙脫硫分為濕

8、法和干法濕法和干法兩種。兩種。濕法包括：石灰石膏法、氫氧化鎂法、堿性水溶液法等；濕法包括：石灰石膏法、氫氧化鎂法、堿性水溶液法等； 濕法大約占濕法大約占90%。干法指的就是活性炭法。干法指的就是活性炭法。1）石灰石膏法）石灰石膏法排煙中的排煙中的SO2與石灰反應(yīng)，最終與石灰反應(yīng)，最終SO2被除去后以石膏的形式固定下來(lái)。脫被除去后以石膏的形式固定下來(lái)。脫硫率通?？梢赃_(dá)到硫率通?？梢赃_(dá)到95%。 SO2 +CaCO3+ 1/2 H2O CaSO3 1/2H2O+CO2CaSO3 1/2H2O+1/2O2 +3/2H2OCaSO4 2H2O吸收反應(yīng)吸收反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)2）氫氧化鎂法）氫氧化鎂法該

9、方法是用該方法是用Mg(OH)2代替第一種方法中的石灰作為吸收劑吸收排煙中的代替第一種方法中的石灰作為吸收劑吸收排煙中的SO2。 SO2 +Mg（OH）2+ 2 H2O MgSO3 3H2O吸收反應(yīng)吸收反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)MgSO3 3H2O+1/2O2MgSO4+ 3H2O吸收劑吸收劑Mg（OH）2的價(jià)格比的價(jià)格比CaCO3價(jià)格高，但價(jià)格高，但SO2吸收速度快。吸收速度快。3）堿性水溶液法）堿性水溶液法利用氫氧化鈉（利用氫氧化鈉（NaOH）、碳酸鈉）、碳酸鈉(NaCO3)以及氨水等作為吸收劑來(lái)進(jìn)行脫以及氨水等作為吸收劑來(lái)進(jìn)行脫硫的方法，處理方法基本相同。由于這些吸收劑的價(jià)格與硫的方法，處理方

10、法基本相同。由于這些吸收劑的價(jià)格與CaCO3相比較高相比較高，一般不用于排煙量較大場(chǎng)合的排煙中，一般不用于排煙量較大場(chǎng)合的排煙中SO2的吸收處理。的吸收處理。4）干式脫硫法）干式脫硫法使用高比表面積的活性炭作為使用高比表面積的活性炭作為SO2的吸收劑來(lái)處理排煙中的吸收劑來(lái)處理排煙中SO2的一種方法。的一種方法。與濕式法相比較，活性炭?jī)r(jià)格高是其經(jīng)濟(jì)性差以致使用受到限制的主要原因與濕式法相比較，活性炭?jī)r(jià)格高是其經(jīng)濟(jì)性差以致使用受到限制的主要原因。二、船舶二、船舶NOx排放控制技術(shù)排放控制技術(shù)NOx包括包括NO、NO2、N2O4等，在柴油機(jī)的排氣中，等，在柴油機(jī)的排氣中，NO2的濃度僅為的濃度僅為5

11、%，而，而N2O4的的濃度更低，因此主要研究的氮氧化物便是濃度更低，因此主要研究的氮氧化物便是NO。N2+O NO+NO2+N NO+ONO主要是由于主要是由于空氣和燃料空氣和燃料中所含氮在高溫下氧化而成，其氧化過(guò)程如下：中所含氮在高溫下氧化而成，其氧化過(guò)程如下：船舶柴油機(jī)船舶柴油機(jī)NOx排放的控制措施大體可分為排放的控制措施大體可分為燃料預(yù)處理燃料預(yù)處理工作過(guò)程處理工作過(guò)程處理排氣后處理排氣后處理低氮燃油或甲烷（或低氮燃油或甲烷（或LNG）等低氮燃料）等低氮燃料燃油乳化燃油乳化廢氣再燃燒處理廢氣再燃燒處理催化還原法處理催化還原法處理。廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)噴油定時(shí)延遲噴油定時(shí)延遲改變噴油參數(shù)改

12、變噴油參數(shù)燃油燃油-水分層噴射水分層噴射1、燃油乳化、燃油乳化燃油摻水乳化能較大幅度的減少燃油摻水乳化能較大幅度的減少NOx（在摻水量較大的情況下，柴油機(jī)燃燒室溫度在摻水量較大的情況下，柴油機(jī)燃燒室溫度降低，從而使降低，從而使NOx下降）。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷時(shí)可以加入下降）。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷時(shí)可以加入20%的水，從燃燒的水，從燃燒的角度來(lái)說(shuō)，這并沒有達(dá)到極限，曾有過(guò)油水比例為的角度來(lái)說(shuō)，這并沒有達(dá)到極限，曾有過(guò)油水比例為1：1的試驗(yàn)，但此時(shí)需要對(duì)機(jī)的試驗(yàn)，但此時(shí)需要對(duì)機(jī)器做一些改造。使用乳化后的燃油將對(duì)器做一些改造。使用乳化后的燃油將對(duì)NOx的生成量和燃油的消耗率產(chǎn)生一定的影的生成量

13、和燃油的消耗率產(chǎn)生一定的影響，其影響程度隨機(jī)器型號(hào)的不同而不同，但在一般情況下，響，其影響程度隨機(jī)器型號(hào)的不同而不同，但在一般情況下，增加一個(gè)百分點(diǎn)的水增加一個(gè)百分點(diǎn)的水將減少一個(gè)百分點(diǎn)的將減少一個(gè)百分點(diǎn)的NOx。2、廢氣再循環(huán)、廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)EGR(Exhaust Gas Re-circulation)是指讓發(fā)動(dòng)機(jī)的一部是指讓發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分排氣引回進(jìn)氣管，與新鮮空氣混合后作為工質(zhì)參加氣缸內(nèi)的熱循環(huán)分排氣引回進(jìn)氣管，與新鮮空氣混合后作為工質(zhì)參加氣缸內(nèi)的熱循環(huán)。EGR作為控制作為控制NOx排放的一項(xiàng)有效措施，越來(lái)越受到重視。排放的一項(xiàng)有效措施，越來(lái)越受到重視。廢氣再循環(huán)使排氣中廢

14、氣再循環(huán)使排氣中NOx的濃度下降，是因?yàn)椋旱臐舛认陆?，是因?yàn)椋?.柴油機(jī)排出的廢氣中，由于柴油機(jī)排出的廢氣中，由于含氧量少含氧量少，在其再循環(huán)回氣缸內(nèi)后，使燃燒時(shí)反，在其再循環(huán)回氣缸內(nèi)后，使燃燒時(shí)反應(yīng)混合物中的氧含量與不循環(huán)時(shí)相比，有顯著降低。而燃燒或爆炸過(guò)程中應(yīng)混合物中的氧含量與不循環(huán)時(shí)相比，有顯著降低。而燃燒或爆炸過(guò)程中NO的生成速度與氧濃度的平方根成正比，進(jìn)而降低廢氣中的生成速度與氧濃度的平方根成正比，進(jìn)而降低廢氣中NOx的濃度。的濃度。2.廢氣中含有較多的水蒸氣和廢氣中含有較多的水蒸氣和CO2，在高溫下，水蒸氣和，在高溫下，水蒸氣和CO2的比熱比空氣大的比熱比空氣大得多。進(jìn)而引起得多。

15、進(jìn)而引起燃燒火焰溫度低燃燒火焰溫度低。而在燃燒過(guò)程中。而在燃燒過(guò)程中NO的生成速度與溫度成指的生成速度與溫度成指數(shù)關(guān)系，燃燒溫度的降低導(dǎo)致數(shù)關(guān)系，燃燒溫度的降低導(dǎo)致NOx濃度下降。濃度下降。3、選擇性催化還原法、選擇性催化還原法SCR用氨作還原劑對(duì)含用氨作還原劑對(duì)含NOx的氣體進(jìn)行催化還原處理，使氨能有選擇的與氣體中的的氣體進(jìn)行催化還原處理，使氨能有選擇的與氣體中的NOx進(jìn)行反應(yīng)，稱為進(jìn)行反應(yīng)，稱為選擇性催化還原法選擇性催化還原法。選擇性催化還原法來(lái)降低廢氣中的。選擇性催化還原法來(lái)降低廢氣中的NOx是利用廢氣在通過(guò)一層特殊的催化劑之前與氨相結(jié)合，溫度為是利用廢氣在通過(guò)一層特殊的催化劑之前與氨相

16、結(jié)合，溫度為300-400oC,使使NOx還原為還原為N2和和H2O。用選擇性催化還原法凈化。用選擇性催化還原法凈化NOx時(shí)的化學(xué)反應(yīng)如下：時(shí)的化學(xué)反應(yīng)如下：4NO+4NH3+O2 4N2+6H2ONO+NO2+2NH3 2N2+3H2O選擇性催化還原法已作為一般技術(shù)用于近海平臺(tái)固定柴油機(jī)裝置。而在實(shí)際船舶上選擇性催化還原法已作為一般技術(shù)用于近海平臺(tái)固定柴油機(jī)裝置。而在實(shí)際船舶上處于試驗(yàn)應(yīng)用階段。處于試驗(yàn)應(yīng)用階段。第二節(jié)第二節(jié) 船舶船舶CFCs對(duì)大氣的危害與環(huán)保冷劑的開發(fā)對(duì)大氣的危害與環(huán)保冷劑的開發(fā)(一一)對(duì)流層對(duì)流層 (二二)平流層平流層 (三三)中間層中間層 (四四)熱層熱層 (五五)逃逸

17、層逃逸層 主要天氣過(guò)程如雨、雪、雹的形成均出現(xiàn)在此層。主要天氣過(guò)程如雨、雪、雹的形成均出現(xiàn)在此層。對(duì)流層和人類的關(guān)系最密切。對(duì)流層和人類的關(guān)系最密切。對(duì)流圈內(nèi)的臭氧是形對(duì)流圈內(nèi)的臭氧是形成光化學(xué)煙霧的有害物質(zhì)之一。成光化學(xué)煙霧的有害物質(zhì)之一。 有厚約有厚約20km的的層層臭氧臭氧層，因臭氧具有吸收太層，因臭氧具有吸收太陽(yáng)光短波紫外線的能力，因而，陽(yáng)光短波紫外線的能力，因而，能防止地球上能防止地球上的生物免遭紫外線的危害。的生物免遭紫外線的危害。第二節(jié)船舶氯氟烴排放與污染控制技術(shù)第二節(jié)船舶氯氟烴排放與污染控制技術(shù)氟利昂氟利昂是甲烷或乙烷等飽和烴中的氫原子被鹵化物是甲烷或乙烷等飽和烴中的氫原子被鹵

18、化物Cl或或F等置換后等置換后形成的鹵化碳?xì)浠衔铮捎跓o(wú)毒無(wú)害和比較穩(wěn)定，被廣泛用作制形成的鹵化碳?xì)浠衔铮捎跓o(wú)毒無(wú)害和比較穩(wěn)定，被廣泛用作制冷機(jī)的冷卻劑等。冷機(jī)的冷卻劑等。盡管在盡管在對(duì)流層不分解對(duì)流層不分解，但，但進(jìn)入平流層以后，受太陽(yáng)紫外光的作用就進(jìn)入平流層以后，受太陽(yáng)紫外光的作用就會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)。CCl2F2 Cl+CClF2船舶泄露船舶泄露CFCs對(duì)臭氧層的影響對(duì)臭氧層的影響Cl+O3 ClO+O2ClO+O Cl+O2O2 O+O 一個(gè)一個(gè)Cl離子造成數(shù)萬(wàn)個(gè)臭氧分子的分解！離子造成數(shù)萬(wàn)個(gè)臭氧分子的分解！1987年年9月通過(guò)月通過(guò)有關(guān)破壞臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書有

19、關(guān)破壞臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書，1989年年7月執(zhí)行月執(zhí)行破壞臭氧層物質(zhì)所占比例破壞臭氧層物質(zhì)所占比例替替代代產(chǎn)產(chǎn)品品開開發(fā)發(fā)第三節(jié)第三節(jié) 散裝液體泄露及其防止技術(shù)散裝液體泄露及其防止技術(shù)船舶運(yùn)輸?shù)娜笠后w散貨是：船舶運(yùn)輸?shù)娜笠后w散貨是：石油、化學(xué)品、液化氣。石油、化學(xué)品、液化氣。 萬(wàn)向首艘萬(wàn)向首艘“游神游神1”號(hào)海上化學(xué)品運(yùn)輸船啟航號(hào)海上化學(xué)品運(yùn)輸船啟航 裝卸、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的油氣和化學(xué)品主要產(chǎn)生于：裝卸、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的油氣和化學(xué)品主要產(chǎn)生于：1）向儲(chǔ)油罐、油艙及火車罐內(nèi)裝液體貨物時(shí)，罐（艙）內(nèi)等體積的油氣或化學(xué)）向儲(chǔ)油罐、油艙及火車罐內(nèi)裝液體貨物時(shí)，罐（艙）內(nèi)等體積的油氣或化學(xué)品被置換頂出罐（艙）。品被置換頂出罐（艙）。2）因環(huán)境溫度的變化，使罐（艙）內(nèi)濃度較高的混和氣由于膨脹而被排出。）因環(huán)境溫度的變化，使罐（艙）內(nèi)濃度較高的混和氣由于膨脹而被排出。3）因密封不嚴(yán)或管理不善而造成的跑、冒、滴、漏。）因密封不嚴(yán)或管理不善而造成的跑、冒、滴、漏。目前，國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家已全部采用了目前，國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家已全部采用了全封閉裝卸技術(shù)全封閉裝卸技術(shù)，其中包括全封閉裝傳輸油臂，其中包括全封閉裝傳輸油臂、裝車（罐）輸油軟管系統(tǒng)等。經(jīng)密封收集的高濃度石油氣或液化氣被集中后送至存、裝車（罐）輸油軟管系統(tǒng)等。經(jīng)密封收集的高濃度石油氣或液化氣被集中后送至存儲(chǔ)罐，經(jīng)一定的冷凝裝置又變