氫氧減排技術(shù)在船用柴油機中的應(yīng)用

黃斌華

摘 要：近些年來，隨著我國航運事業(yè)的迅速發(fā)展，船用柴油機的尾氣排放也帶來了嚴(yán)重的空氣污染。柴油機排放尾氣中的碳?xì)浠衔铩O及 PM2.5顆粒懸浮物等污染氣體，都是燃燒不完全造成的。氫氧減排技術(shù)，是利用電能將蒸餾水電解出氫、氧氣，注入到柴油機進氣系統(tǒng)，利用氫氣速燃特性以及氧氣助燃的特點，提升柴油機燃燒速率，使燃油達到充分燃燒，從而減少黑煙顆粒物，降低燃油消耗，減少積碳產(chǎn)生，延長柴油機壽命。

關(guān)鍵詞 ：氫氧減排技術(shù);電解水;助燃;柴油機;減排;節(jié)能

中國航運資源非常豐富，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國海運吞吐量排名常年位居世界首位，但發(fā)達的水運業(yè)也帶來了嚴(yán)重的空氣污染。經(jīng)相關(guān)研究院測算結(jié)果顯示，一條中大型船舶用七成負(fù)荷航行一天，其船上柴油機產(chǎn)生的 PM2.5污染物，相當(dāng)于二十一萬輛“國四”標(biāo)準(zhǔn)重貨車的PM2.5排放量。隨著空氣污染治理進入新的階段，我國海事部門對船舶空氣污染防治的力度也日益增加。

以氫氧減排技術(shù)為代表的尾氣前處理技術(shù)，在船舶大氣污染治理方面大有可為。該技術(shù)能有效減少碳?xì)浠衔铩O及 PM2.5顆粒懸浮物等污染的產(chǎn)生，同時也能減少設(shè)備油耗，還能有效減少柴油機內(nèi)燃燒室積碳的產(chǎn)生，使柴油機的使用壽命相應(yīng)增加。

1氫氧減排技術(shù)的減排原理

眾所周知，船用燃油的碳鏈相對較長、粘度較大，與新鮮空氣的混合情況較差，因此容易造成燃油燃燒不充分，未燃燒的燃油以碳?xì)浠衔铩O及PM2.5顆粒懸浮物的形式從排煙中排放，而這也是空氣污染的重要污染源。

氫氧減排技術(shù)利用電能將蒸餾水電離分解成氫氣和氧氣，經(jīng)安全隔離器及管路將氫氧輸送到柴油機進氣系統(tǒng)，送到柴油機的燃燒室內(nèi)與燃油同時燃燒做功。氫氣會使火焰?zhèn)鞑パ杆伲沟酶嗟娜加驮趧恿_程中被燃燒干凈。氧氣助燃，提高了燃燒效率。加入氫氣和氧氣后燃油的燃燒急劇增加，柴油機尾氣中的碳?xì)浠衔铩O及PM2.5顆粒懸浮物等污染物也被完全燃燒干凈。所以，氫氧減排技術(shù)能從根源上減少有害尾氣的生成。

2氫氧減排技術(shù)的節(jié)能原理

電解水本身是耗能的，它消耗了小部分電能，所電解產(chǎn)生的氫氧氣，幫助原本沒有充分燃燒而排放掉的燃料得到充分燃燒，將從前端就將尾氣排放的污染物轉(zhuǎn)化成動能，原先不能充分燃燒的燃料也重新變成了柴油機的動能，提高了燃油的效率。其中氫氣是一種高效的能源，在缸體內(nèi)進行燃燒可增加動力，氫氣作為燃料代替部分燃油的供給。所以，氫氧減排技術(shù)直接降低了燃油成本，有明顯節(jié)能效果。

3氫氧減排技術(shù)的安全性

電解水裝置的工作溫度只有60到80度，低于著火點。氫氧氣即產(chǎn)即用，不儲存，沒有隱患。氫氣是一種易燃易爆的氣體，爆炸極限濃度在4%-75%之間，如果其濃度低于或者高于此范圍則在常壓下不可燃燒或者爆炸。實際應(yīng)用中，進入到柴油機內(nèi)的氫氣濃度一般都低于1%，遠低于4%的爆炸極限值。滿足設(shè)備在任何情況下都能穩(wěn)定使用，并使助燃裝置與不同品牌、排量、工況下的柴油機相匹配，保證電解水助燃裝置產(chǎn)生合適的氫氧量，幫助燃油充分燃燒。

遇突發(fā)情況助燃裝置自動停機、柴油機恢復(fù)原有工況，設(shè)備配有過載保護器，電流變化不會導(dǎo)致設(shè)備損壞。柴油機開啟后裝置同時開始工作，停車后裝置同時停止工作。柴油機運行中，隨時可以關(guān)掉設(shè)備，不影響柴油機運行安全。現(xiàn)在市場上比較成熟的氫氧減排設(shè)備都具有防爆、防凍、防熱、防回火等功能，在任何情況下裝置故障也不會造成危害。

4氫氧減排技術(shù)的經(jīng)濟性

（1）節(jié)省燃油消耗。據(jù)統(tǒng)計，使用氫氧減排技術(shù)后，重型卡車節(jié)油5%-10%，中小型車節(jié)油20%左右。由于氧氣的輸入使原來的燃油獲得更充分的燃燒，增加了燃油的使用效率。而氫氣是一種環(huán)保高能燃料，燃燒熱能比汽油柴油都高，是汽油燃燒熱能的3倍，氫氣的注入就是增加了燃料，節(jié)省燃油的消耗，從而起到節(jié)油降耗的目的。

（2）延長柴油機使用壽命，節(jié)約維護費用。因為柴油機性能不好或者油品質(zhì)量不好，燃油不能充分燃燒，一則造成排氣污染，另一則造成發(fā)電機燃燒室積碳。氫氧減排技術(shù)作為前端治理技術(shù)，利用氫氣燃燒速率快以及氧氣助燃的特點，提升柴油機燃燒速率，燃油達到充分燃燒，同時也可將設(shè)備內(nèi)部的積碳燃燒清理干凈。機油更換時間也可以適當(dāng)延長，從而減少機油損耗。由于設(shè)備一直處在良好的工作狀態(tài)，這樣可以延長柴油機的使用壽命。

（3）氫氧減排設(shè)備性價比高，后期維護成本極低。節(jié)能降耗省下的錢，設(shè)備成本可以在一到兩年內(nèi)收回。船東短期可收回投資，相當(dāng)于免費設(shè)備，一次投入，長期受益。

5結(jié)束語

氫氧減排技術(shù)目前在柴油機上已經(jīng)有了成熟的應(yīng)用，為藍天保衛(wèi)戰(zhàn)做出了突出的貢獻。作為尾氣前處理技術(shù)的代表，既能減少柴油機對大氣的污染，同時還能為船東節(jié)省油耗、延長設(shè)備使用壽命，適合在船用柴油機上廣泛使用。想要做好大氣污染的防治工作，減少船用柴油機的尾氣排放勢在必行，減少對大氣的污染也是船舶企業(yè)應(yīng)盡的社會責(zé)任。

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