行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
船舶尾气脱硝设备
建议项目名称
(英文)
Marine exhaust gas denitration equipment
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
13.020.40
中国标准分类号
J88
牵头单位
浙江大学
体系编号
1390701010006031
参与单位
浙江省能源集团有限公司、宁波中策动力机电集团有限公司、浙江海亮环境材料有限公司、上海交通大学、中国船舶集团有限公司第七一一研究所、中机生产力促进中心等
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

我国具有丰富的航运资源,全球十大港口之中有7个来自中国。我国港口吞吐量约占全球总量的1/4。多年来,由于标准缺失,监管防治不到位等原因,我国绝大多数船舶废气直接排放,对众多港口城市和内河区域的大气质量造成了严重的不良影响。船舶尾气排放具有流动性大、扩散性大、持续时间长的特点,其排放的主要污染物有氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、碳氧化物(COx)、碳氢化合物(HC)以及微粒(PM)等。

船舶尾气排放造成的污染引起了国内外越来越广泛的关注,并且在过去仅关注船舶水体污染的基础上,更加突出船舶大气污染物防治的重要性。国内外针对船舶大气污染物中的氮氧化物制定了更为严格的限制标准。国际海事组织(IMO)海洋环境保护委员会(MEPC)系统化、规范化的给出了NOx的排放要求,规范要求201611日起建造的船舶在排放控制区内航行时,其氮氧化物(NOx)排放量需达到Tier III标准:3.4 g/kWh(n130 r/min)9×n-0.2 g/kWh(130n2000 r/min)2.0 g/kWh (n2000 r/min)。我国环境保护部也制定了《船舶发动机排气污染物排放限值和测量方法(中国第一、二阶段)》,规定了船舶装用的压燃式发动机及气体燃料点燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法。

目前的船舶NOx控制技术主要分为机内净化技术和机外净化技术。机内净化技术主要通过控制燃烧过程的最高温度来降低氮氧化物生成量,主要有燃油乳化(WIF)、进气加湿(SAM)和缸内直接喷水(DWI)。机外后处理净化技术包括废气再循环(EGR)和选择性催化还原(SCR)技术。其中SCR技术可实现NOx转化率高达90%以上,且对柴油机影响较小,成为船舶尾气满足最严Tier III标准的最成熟、最有效的处理技术。

船舶尾气脱硝设备可满足控制区域对氮氧化物排放的要求,是我国航运业主动应对国际公约的迫切需求。此外,由于船舶尾气脱硝设备安装通常在船舶建造/修理期间完成,因此在我国开发、安装净化设备具有较强的竞争优势,同时能够促进船舶配套产业的转型升级。

但是以SCR为代表的船舶尾气脱硝设备的应用有许多问题仍有待于进一步规范,包括还原剂尿素注入、系统管道沉积堵塞预防、还原剂与烟气混合,SCR催化剂中毒、系统氨逃逸等。

不同厂家对上述问题的不同处理模式,导致脱硝设备设计、材料、工艺、装配存在很大的差异,一些设备在实际使用过程中运行成本高、脱除效率低、故障率高,甚至危及船舶安全。标准的制定对设备设计、制造、检测、认证、运行将起到支撑、优化和规范的作用,是提升设备质量、扩大国际贸易、促进技术进步和推广创新成果的工具和保障,对于降低投资成本,优化运行成本,提高设备可靠性具有重要的指导意义。此外,通过先进标准倒逼船舶环保装备制造产业转型升级,提高质量效益,有利于改善供给、淘汰落后、规范市场。


范围和主要
技术内容

1.范围

本标准适用于以重质燃油为燃料的船舶主、辅机及锅炉,需要采用尿素水溶液作为还原剂的尾气脱硝设备,其他以尿素水溶液作为还原剂的烟气脱硝设备可参照执行。

2. 主要技术内容

1)设备类型与组成。脱硝设备主要由脱硝反应系统,还原剂计量与注入系统及配套系统组成。船舶尾气脱硝反应系统包括尿素分解反应器,SCR反应器,催化剂及吹灰装置。还原剂计量与注入系统包括计量控制装置,雾化喷射装置。配套系统包括尾气旁路,监测与控制装置及安全装置。

2)技术要求。包括设计与结构,外观质量,材料,转化效率,还原剂质量,旁通,吹灰,排气加热,监测控制,环境适应性等。

3)试验方法。包括外观质量检查,转化效率测试,还原剂质量检测,旁通试验,吹灰试验,排气加热试验,监测控制测试,以及环境适应性测试。

4)检验规则。包括型式检验,出厂检验等。

5)标志、包装、运输和贮存。


国内外情况
简要说明

目前, SCR技术作为最为有效的柴油机尾气NOx控制技术得到大力发展,国际上已有船用SCR系统的应用实例,MAN B&W公司开发的商业运行的船用SCR系统,NOx转化率可达80%左右,同时可降低PM排放,以及减少燃油耗约5%-7%瓦锡兰公司已将超过400台的四冲程柴油机装配并运行了SCR系统,同时研发了配置给船用低速二冲程柴油机的SCR系统。ARGILLON公司设计的SCR系统,已应用于1 MW2 MW船机。该SCR系统采用挤压式催化剂,温度区间300 510 ,脱除NOx效率达90%目前,欧美船用SCR系统主要针对5万吨及以上的大型船舶,典型的应用实例如下表所示。而我国针对船用SCR系统的研究处于起步阶段。沪东重机制造出首套应用于船用低速机的选择性催化还原反应装置,该系统安装在新加坡22000吨多用途船上,排放可满足TierIII标准。

国外SCR技术应用案例

公司

机型

效果

案例数量

MAN B&W

6S50(二冲程)

低速柴油机

NOx排放控制在2 g/kWh

 

Munters

 

NOx可实现98%转化效率,累计运行时间已超过80000 h

50多艘船舶

SIEMENS

MaK 6M52

NOx排放2-15 g/kWh

100SCR系统

WARTSILA

 

NOx降低85%

COHC降低70%

100多台船机

Johnson Matthey

MaK 8M32

 

150多套SCR系统

Yarwil

 

采用挤压型SCR催化剂,寿命达到75000 h

 

船舶氮氧化物对大气的危害已不容忽视,国际排放法规对NOx排放的限制越来越严格,对于尾气脱硝设备的效率提出了更高的要求。目前船舶尾气脱硝技术在国外已有应用,技术相对成熟,而国内针对于船舶尾气脱硝的研究相对薄弱。因此开发具有自主知识产权的船舶脱硝设备具有重大的意义,而本标准的制订则可为船舶尾气脱硝设备设计、制造、安装、维护起到指导作用。

2.项目与国际标准或国外先进标准采用程度的考虑:是否有对应的国际标准或国外先进标准,如有,阐述标准项目与之对比情况,以及对采标问题的考虑;

本标准拟不采用国际标准。

本标准未查到同类国际、国外标准,因此也无法与国际标准(国外先进标准)进行对比分析。

3.与国内相关标准间的关系:是否有相关的国家或行业标准,如有,阐述标准项目在标准体系中的位置,以及与相关标准的关系;

本标准项目与现有标准协调配套,本标准计划项目符合国家有关的现行法律、法规和强制性国家标准。

4.明确指出标准项目是否存在知识产权问题。

不存在知识产权问题。


备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
20.行业标准项目建议书《船舶尾气脱硝设备》 (52.5KB)任务书(建议书)