基于NOx控制的船舶柴油機廢氣排放體系研究

鄧炯 高婷

摘要：針對船舶柴油機排氣污染問題，國際海事組織制定了一系列限制法規，約束船舶大氣污染排放。MARPOL公約附則VI修正案中規定：對于2016年1月1日或以后建造的船舶，在排放控制區內航行時，其NOx排放量需滿足Tier III標準要求。文章針對船舶柴油機廢氣排放體系開展研究，得出主要結論。

關鍵詞：NOx排放;船舶柴油機排氣污染;法規體系

1.概述

全球80%的國際貿易都需要通過船舶完成，截止2011年1月，全世界船舶總數已超過10萬艘，隨之而來，船舶柴油機廢氣排放引起的環境問題也日益加劇。據統計，船舶柴油機燃油消耗約占世界燃油消耗量的5%，二氧化碳（CO2）排放量約為43800萬噸/年，氮氧化物（NOx）排放量約為1275萬噸/年，硫氧化物（SOx）排放量約為1054萬噸/年。

針對船舶柴油機排氣污染問題，國際海事組織（IMO）制定了一系列限制法規，以有效約束船舶大氣污染排放。

2.國際海事組織法規

國際海事組織（IMO）于1997年通過了《73/78防止船舶造成海洋污染公約》（MARPOL 73/78）1997年議定書，新增加附則VI——防止船舶造成空氣污染規則。該規則于2005年5月19日生效，2006年8月23日起對我國生效。

2008年，IMO海洋環境保護委員會（MEPC）對MARPOL公約附則VI進行了修正。修正案里提出分階段的日趨嚴格的船舶NOx排放限值要求和燃料含硫量限值標準。

對于每臺安裝船上的輸出功率超過130 kw的船用柴油機，和每臺2000年1月1日或以后經重大改裝的、輸出功率超過130 kW的船用柴油機，都要對其NOx排放量進行限制。

對于2000年1月1日或以后至2011年1月1日以前建造的船舶，其柴油機NOx排放量限制值按Tier I標準要求。

對于2011年1月1日或以后至2016年1月1日以前建造的船舶，其柴油機NOx排放量限制值按Tier II標準要求。Tier II要求NOx排放量限制值約為Tier I標準的80%。

對于2016年1月1日或以后建造的船舶，當船舶在排放控制區（ECA）內航行時，其NOx排放量限制值按Tier III標準要求。Tier III要求NOx排放量限制值約為Tier I標準的20%。具體NOx排放量限制值如表1所示。

上述Tier III排放標準僅在排放控制區內執行，IMO批準的排放控制區（ECA）分為SOx排放控制區和NOx排放控制區，主要有波羅的海區域、北海區域、北美區域、以及加勒比海區域。在航運貿易發達的海域和港口，歐美等發達國家還計劃建立新的排放控制區，其中熱點區域包括：地中海、東京灣、墨西哥海灣、美國阿拉斯加海灣、新加坡、韓國、澳大利亞和黑海等。

3.我國船舶排放控制區和排放控制法規

我國現階段的船舶排放控制水平還處在一個較低的層面，且缺乏嚴格的執行手段，因此無法適應嚴峻的船舶大氣污染物排放形勢和排放控制需求。為此，我國制定了《珠三角、長三角、環渤海水域船舶排放控制區實施方案》，在船舶排放污染問題較嚴重的幾個區域設立排放控制區，先行先試開展沿海、內河區域船舶排放控制工作，該排放控制區于2016年正式生效。我國的排放控制區設置了分階段的控制標準，控制在區域內航行、停泊、作業的船舶硫氧化物、氮氧化物和顆粒物排放水平，同時與船舶排放控制監管體系相配合，以改善沿海和沿河區域的環境空氣質量。預期到2020年，三大水域船舶硫氧化物和顆粒物的減排目標相比2015年分別為65%和30%。同時，我國首部專門針對船舶大氣污染排放控制的國家強制標準《船舶壓燃式發動機排氣污染物排放限制及測量方法（中國第一、二階段）》也將正式發布，這對我國船舶排放控制水平提出了更高的要求。

交通運輸部在2018年11月30日發布的文件《交通運輸部關于印發船舶大氣污染物排放控制區實施方案的通知》中，對于氮氧化物排放控制要求，做出了明確指示：

2022年1月1日及以后建造或進行船用柴油發動機重大改裝的、進入沿海控制區海南水域和內河控制區的中國籍國內航行船舶，所使用的單缸排量大于或等于30升的船用柴油發動機應滿足《國際放置船舶造成污染公約》第三階段氮氧化物排放限值要求。

適時評估船舶執行《國際防止船舶造成污染公約》第三階段氮氧化物排放限值要求的可行性，確定是否要求2025年1月1日及以后建造或進行船用柴油發動機重大改裝的中國籍國內航行船舶，所使用的單杠排量大于或等于30升的船用柴油發動機滿足《國際放置船舶造成污染公約》第三階段氮氧化物排放限值要求。

沿海控制區范圍為圖中60個點依次連線以內海域，其中海南水域范圍為圖中20個點依次連成紅線內海域。此次發布的文件中，也詳細規定了這些點的經緯坐標。

內河控制區范圍為長江干線（云南水富至江蘇瀏河口）、西江干線（廣西南寧至廣東肇慶段）的通航水域。

國內全面執行Tier III標準是必然趨勢，唯一沒有確定的是開始執行的時間節點。雖然是適時評估，但與文件中提出的2025年1月1日相隔不會太遠。

4.結論

總體來看，國內外針對船舶柴油機NOx排放控制已達成共識，并制定了相應的日趨嚴厲的法規來限制船舶柴油機NOx的排放，因此對船舶柴油機NOx排放控制的研究具有重要現實意義。

參考文獻：

[1] 劉正祥，張東方. 基于船用柴油機廢氣排放及凈化研究[J]. 珠江水運. 2017（09）

[2]徐匯濤.船舶動力裝置發展研究[J]. 機電技術. 2015（02）

[3] 孔清，季向赟，陳一忱，韓志濤，潘新祥.船舶尾氣后處理實用技術與發展趨勢[J]. 中國航海. 2015（01）