基于IMO附則VI的船舶柴油機NOx排放研究.pdf

1、隨著全球環(huán)境的日益惡化和人們環(huán)保意識的逐漸加強，控制發(fā)動機有害氣體排放的要求日益強烈，船舶柴油機排放廢氣中的SO<,x>和NO<,x>等對大氣環(huán)境造成的污染己引起國際社會廣泛的關(guān)注?；诖耍琁MO的MARPOL73／78公約在1997年新增了附則VI《防止船舶造成空氣污染規(guī)則》，以加強對大氣污染的法律控制，并從2005年5月19日起，附則VI已正式開始實施。這就對我國的船舶工業(yè)提出了更高的要求，本論文通過對船用柴油機排放的國際公約、國內(nèi)

2、外船用柴油機排放的研究現(xiàn)狀進行研究，針對NOx排放在單缸機上進行了噴油正時和外部EGR的試驗研究，并結(jié)合某船舶柴油機的實際NOx排放測試結(jié)果進行實例分析，得出適合我國國情的降低排放措施。 一、綜述了船舶柴油機排放的IMO國際公約及地方性法規(guī)，并對我國的船舶柴油機排放現(xiàn)狀進行了分析，同時綜述了國內(nèi)外降低船舶柴油機排放的幾種常用的解決措施。通過比較分析，采用噴油正時優(yōu)化、外部EGR兩種方案是凈化效果較好且具有經(jīng)濟性好和技術(shù)實現(xiàn)容易的

3、特點，今后可以率先在我國現(xiàn)有船舶上進行改造。SCR方法雖然對降低NOx最有效，但是初次投資費用最貴，且今后還原劑(尿素)的費用比重油高6倍，如果經(jīng)常去排放控制區(qū)域，通過經(jīng)濟性評價可考慮采用此方案。 二、噴油提前角對柴油機的排放特性有決定性影響，這種影響主要通過改變滯燃期、燃燒溫度和燃燒產(chǎn)物的溫度變化歷程不同而改變了有害排放物的生成量。通過延遲噴油，可顯著改善NOx的排放量，但過多延遲會使柴油機的排溫和油耗顯著增加。本論文在研究了

4、噴油正時對NOx排放影響的同時，進一步闡述延遲噴油對降低NOx排放的影響： 1．一定程度的噴油延遲可明顯改善NOx排放，并不導(dǎo)致油耗的顯著上升，這是今后在船舶實際應(yīng)用中應(yīng)該采用的點； 2．如果噴油延遲過大，雖然顯著改善NOx排放，但導(dǎo)致了CO和HC排放的上升的同時，增大了燃油消耗，這是今后在船舶實際應(yīng)用中應(yīng)該避免的。 3．要解決降低污染物排放與保證發(fā)動機性能之間的矛盾，較好的辦法是采用柴油機電子控制技術(shù)或智

5、能噴油系統(tǒng)。智能噴油系統(tǒng)可以綜合考慮影響燃油霧化和混合氣形成質(zhì)量的各種因素，如噴油壓力， 噴油提前角等，進而實施優(yōu)化控制，優(yōu)化燃油經(jīng)濟性，降低排放。 三、采用外部EGR可以顯著降低NOx排放，但是若匹配不當，會對柴油機性能以及其他排放產(chǎn)物產(chǎn)生負面影響，如顆粒排放上升、功率下降、燃燒不穩(wěn)定等。本論文以單缸柴油機為研究對象，對外部EGR進行了研究，得出以下幾點結(jié)論： 1.當采用冷卻外部EGR時，在進氣CO<,2>濃度小于某

6、一域值時(本次試驗為2.5％左右)，能夠顯著降低NOx排放，并且保持原機的性能和其他排放產(chǎn)物水平。當進氣CO<,2>濃度大于2.5％時，性能和煙度、HC排放顯著惡化。 2.在低負荷時EGR率大于40％，也能保持發(fā)動機的性能不惡化。而隨著負荷的升高，可運行的EGR率范圍逐步減小。 3.采用中冷外部EGR后，滯燃期明顯增加，而放熱率峰值有所降低，燃燒持續(xù)期稍有增加。 船舶柴油機采用中冷外部EGR后，可以明顯

7、改善NOx排放，這為國內(nèi)超限的又無EGR系統(tǒng)的船舶主機提供了一個很好的解決方案。所得出的優(yōu)化的EGR率可為改裝或設(shè)計提供試驗依據(jù)。 四、本論文在介紹了IMO有關(guān)船用柴油機排放測試規(guī)定的同時，結(jié)合國內(nèi)某船舶主機的NOx排放測試結(jié)果，按照IMO附則Ⅵ中對于排放的測試、計算要求，得出了“恒速主推進”E2型、E3型試驗循環(huán)下NOx的比排放，并提出了此船舶主機的兩種改進方案，即噴油延遲和外部EGR的方法，為今后國內(nèi)船舶柴油機提供了改講方向