船舶柴油机排气脱硫脱硝研究（任务书+文献综述+开题报告）.doc

1、宁波大学本科毕业设计（论文）系列表格 宁波大学本科毕业设计 (论文 ) 任 务 书 课题名称 船舶柴油机排气脱硫脱硝研究 指导教师 学院 海运学院 专业 轮机工程 班级 学生姓名 学号 开题日期 2009.11 20 一、 主要任务与目标： 检索和阅读文献，综述船舶柴油机废气净化技术和发展趋势；基于臭氧氧化 -海水吸收的试验结果，根据船舶机舱和废气管道特点，研究和讨论船舶柴油机废气臭氧氧化 -海水吸收脱硫脱硝技术方案。 二、主要内容与基本要求： 1) 综述船舶柴油机废气净化技术； 2) 分析讨论臭氧氧化 -海水吸收的试验结果； 3) 研 究和讨论船舶柴油机废气臭氧氧化 -海水吸收脱硫脱硝工艺系

2、统及主要设备； 4) 分析和讨论船舶柴油机废气臭氧氧化 -海水吸收脱硫脱硝工艺技术经济特点及其应用前景。 要求：数据准确，观点正确，有自己的想法和见解，论文条理清晰，文字通顺，格式规范。 三、计划进度： 2009.11.20-2009.11.30 下达毕业论文任务书。 2009.12.1-2009.12.30 学生撰写文献综述。 2009.12.21-2010.1.10 撰写开题报告。 2010.3.1-2010.3.5 毕业论文 开题论证。 2010.3.10-2010.3.13 初期检查 2010.3.13-2010.3.15 收集资料，撰写论文。 2010.3.15-2010.3.20

3、中期检查 2010.3.25-2010.4.6 修改毕业论文。 2010.4.6 终稿，上交毕业论文。 20104.6 -2010.4.9 各答辩小组完成毕业论文评审。 2010.4.10 毕业论文答辩 参考文献： 1 徐俊池 . 防止船舶大气污染 J. 中国海事 , 2005(2): 58-60. 2 李连健 , 叶善彪 , 雷世元 . 船舶 造成大气污染的控制 J. 交通环保 , 2002, 4(23): 36-38. 3 黄万能 , 谢以超 . 船舶污染大气及国外的控制措施 J. 航海技术 , 2005(4): 59-61. 4 James B. Jarvis, Adrian T. Da

4、y, Process Flexibility and Multi- Pollutant Control CapabilityR, Combined Power Plant Air Pollutant Control Mega Symposium, Washington DC USA, May 19-22,2003. 5 Yan Fu, Urmila M. Diwekar, Cost effective environmental control technology for utilities J, Advances in Environmental Research, 2003,8:173-

5、196. 6 K.Yamamoto, K.Kawamura, K.Yukimura, et al. Oxygen effect of high concentration NO removal using an intermittent DBDJ. Vacuum 73(2004) 583-588 7 Young Sun Mok , Heon-Ju Lee. Removal of sulfur dioxide and nitrogen oxides by using ozone injection and absorption reduction techniqueJ. ARTICLE Fuel

6、 Processing Technology, Volume 87, Issue 7, July 2006, Pages 591-597. 8 C.D. Cooper, F.C.Alley, Air Pollution ControlM, 2ed ed., Waveland Press, Inc., Long Grove Illinois,1994 101-133 9 于天钟 . 臭氧对内燃机燃烧性能和排放物影响的实验研究 D. 哈尔滨 : 哈尔滨工业大学 ,2002. 10 H.B.Botnen. Monitoring the marine recipient of a Flakt-Hydr

7、o seawater Scrubber outlet M. Chemical Engineering Science, 1999, 1-13 11 S.O. Strommen, Arne Ellestacl. The Flakt-Hydro Process Flue Gas Desulphurization by use of Sea WaterM. Power, 1997, 16-24. 12杨国华 , 胡文佳 , 周江华 , 胡海刚 .船舶尾气臭 氧氧化海水吸收的脱硫脱硝新工艺研究 J .内燃机学报， 2008（ 3） : 279-282 13杨国华，胡文佳，王 峰，周江华，于春令 . 臭

8、氧对船舶废气中氮氧化物的氧化试验研究 J. 中国航海 ， 2008， 6（ 31）： 205-205 14胡文佳，杨国华，周江华 .C2H4 对臭氧氧化 NO 影响的试验研究 J.宁波大学学报（理工版），2008， 12(21): 584-589 15胡文佳，杨国华，周江华，于春令 .船舶尾气中 NO 臭氧氧化研究 -反应温度和尾气中碳氢化合物含量的影响 J.中国科技论文 在线 .2008， 5(3): 341-346 16胡文佳 .船舶柴油机尾气脱硫脱氮一体化研究 D.宁波大学硕士论文， 2007 17Young Sun MOK. Oxidation of NO to NO2 Using t

9、he Ozonization Method for the Improvement of Selective Catalytic ReductionJ. Journal of Chemical Engineering of Japan, 2004,（ 37） 11: 1337-1344 指导教师 年 月 日 系 主 任 年 月 日 宁波大学本科毕业设计 (论文 ) 文献综述 课题名称 船舶柴油机排气脱硫脱硝研究 指导教师 学 院 海运学院 专 业 轮机工程 班 级 06 轮机 学生姓名 学 号 开题日期 2009 年 11 月 20 日 要求： 一、说明材料来源情况；二、对课题的研究历史、研究

10、现状等进行准确的分析与归纳并作出简要评述；三、表达自己的观点与主张，阐述该课题的发展动向和 趋势；四、字数要求 2000 字以上，可另附纸。 文献综述正文： 一、 材料来源 论文的写作是对自己在大学四年成果的检验，所以良好的写作准备是必需的。论文准备过程中，在杨老师的精心指导下，我通过各种方式阅读和浏览了大量的资料，并从中选出了一些比较好的资料，作为论文的参考资料。我阅读的资料大部分是来自海运界比较有名气的期刊、报纸以及著作等。比如，交通环保、 内燃机学报 和 中国航海 等等。这些资料主要是在学校图书馆网站的中文和西文数据库以及包玉刚图书馆中获得的比如 CNKI 期刊学位会议报纸 和 Else

11、vier 期刊 等等，学校提供的这些途径为我论文的顺利完成起到了举足轻重的作用。当然还有一些其他的途径，在这里就不一一列举 。 二、 国内外研究现状及最 新的成果介绍 2.1 烟气脱硫脱硝技术发展历史 烟气脱硫脱 硝 技术可分为烟气脱硫技术 FGD(Flue Gas Desulfurization)、烟气脱氮技术 (Flue Gas Denitrification)、烟气同时脱硫脱 硝 技术 (Flue Gas Simultaneous Desulfurization and Denitrification)，但目前研究和应用最多、最成熟的是烟气脱硫技术。烟气脱硫脱 硝 技术的发展可分为以下几

12、个阶段 1 2 3。 第一阶段： 20世纪 60年代末至 70 年代末。 1970 美国颁布了 空气洁净法，推动了以石灰石湿法为代表的第一代烟气脱硫技术的广泛应用。主要包括：石灰石湿法、石灰湿法、 MgO 湿法、双碱法、钠基洗涤、碱性飞灰洗涤、 Wellman-lord 工艺等。 第二阶段： 20 世纪 80 年代初至 80 年代末。由于北欧和西欧国家制定了非常严格的 SO2 排放标准，促使烟气脱硫技术发展出现第二个高峰，烟气脱硫技术得到迅速的推广。第二代烟气脱硫以干法、半干法为代表，主要有喷雾干燥、炉内喷钙增湿活化法、循环流化床、管道喷射法等。这一时期烟气脱硫技术在发达国家的广泛应用，使这些

13、国家 SO2 的排放量得到控制， 但空气中 NOX 含量却在升高，如： 1970 至 1986年，西欧和美国 SO2 的排放量分别下降 40%和 25%，而在同一时间上述地区空气 NOX含量增加 20%和 10%。到 80 年代后期， NOX 的排放量与 SO2的排放量持平。为了与烟气脱硫进展相适应，以美、日为首的发达国家纷纷开始重视烟气脱氮技术和烟气同时脱硫脱 硝 技术的研究。 第三阶段： 20世纪 90 年代初至 90年代末。进入 90年代后，许多发展中国家为控制酸雨都制订 SO2的排放标准，烟气脱硫技术进入了新的发展时期：第三代烟气脱硫。第三代烟气脱硫包括脱硫率大于 95%的石灰石 /石

14、 灰湿法、等离子体法、海水脱硫工艺以及一些结构简化、性能较好的烟气脱硫工艺等。这一时期，在日本等国家大气污染物排放标准的提高，烟气同时脱硫脱 硝 技术由于其投资小、运行费用低、效率高等优点倍受到重视，美日联手开发的等离子体烟气同时脱硫脱 硝 技术也开始投入生产应用试验。 第四阶段：二十一世纪开始到现在。随着工业的发展，全世界都面临着环境酸化的威胁，特别是发展中国家环境酸化已严重阻碍其生产和社会的发展，纷纷制定了更加严格的大气污染防治法则。同时，随着环境、资源、人口与可持续发展矛盾的突出，采用投资小、运行费用低、效率高 的资源化烟气脱硫脱 硝 技术成为发展趋势。 日、美、欧各国都是根据自己的特点

15、研究推广烟气净化技术，我国的国情与日、美、欧有很大的不同，不能盲目照搬国外技术，引进国外技术固然可以有借鉴作用，但如何使其国产化，降低成本及运行费用以适应我国市场要求，是我国烟气净化技术推广的突破口。同时，我们也应清醒地认识到，只进行烟气脱硫，还不能很好保证环境空气质量，从发展趋势看，如果忽视 NOX的脱除， NOX完全可能取代 SO2 成为大气首要污染源，因此， NOX 也必须同时得到净化处理。 我国烟气净化处理应多样化，其技术发展主要方向应该是 投资小、运行费用低、效率高， SO2、 NOX同时净化处理，变废为宝，副产物资源化的高新技术，加快该类高新技术的产业化、经济化是其推广应用的有效途

16、径。我国早在 70 年代，就开始了烟气治理技术的研究工作，但与发达国家相比，虽然起步早，进展却迟缓。 “ 七五 ” 、“ 八五 ” 期间，国家投入了大量的人力、物力及财力，对 SO2 的污染控制技术组织了攻关研究，取得了一定的成果，但由于经济、技术和管理等方面的原因，未能大范围推广应用。 “ 九五 ” 期间，我国有关酸雨控制多项措施和法规的实施，烟气净化技术的研究受到重视，烟气脱硫技术逐渐得到大 规模的应用。但烟气 NOX 的污染控制技术未得到根本重视，更谈不上成效。 “ 十五 ” 期间，烟气脱硫技术在我国已得到大量的使用，但是对烟气脱氮技术和同时脱硫脱 硝 技术的研究尚有待突破。 总之，烟气

17、脱硫脱 硝 净化技术是在重视烟气脱硫的基础之上得到发展的。目前，烟气同时脱硫脱 硝 技术已成为国内外烟气治理的发展趋势和酸雨控制的首选。 2.2 船舶尾气净化存在的问题 2.2.1 固定源的脱硫脱硝技术不适用于船舶尾气的净化； 虽然烟气脱硫脱硝技术在国内外得到迅速发展和推广，但对于固定源的脱硫脱硝技术并不适用于船舶尾气。如炉内燃烧中 同时脱硫脱 硝 技术，需控制燃烧温度和添加固硫剂，而燃烧后烟气中联合脱硫脱 硝 技术，多需要添加氨或者其他催化剂，而且 能耗较大，投资费用较高，工艺复杂 ，对添加剂，如液氨的 储存及运输 都比较 困难 ，同时产生的副产品也存在回收、 储存及运输 的问题，且设备占地

18、面积大，这些因素都限制了在传统脱硫脱硝技术在船舶上的使用和推广。 2.2.2 已在船舶上应用的选择性还原法（ SCR）也不适用于船舶尾气的一体化控制； 以尿素（氨）为还原剂的选择性催化还原法（ SCR） 4曾在上世纪 90年代一些船舶上应用 ， 但 SCR 也存在不少问题，最大的 缺点是尺寸大，投资大。基础型 SCR体积与发动机相当，其投资费用是船舶的 5 % 8 % ，是船舶柴油机的 50 %。尺寸大对于本来空间就十分有限的船舶自然有不堪拥挤之患，高额投资难免令船东和使用者重担难负， SCR的使用费用（主要是还原剂消耗）也很高。除以上问题之外， 还存在氨的储运和氨的超标排放问题 ，因氨的逸漏

19、和新的反应物的产生使 SCR有潜在的污染、毒害危险。碱性物质、蒸气、重金属等会被破坏，降低催化剂的效能，从而限制 SCR的使用寿命。如果主机使用高硫分燃油， SCR有被在催化还原过程中生成的硫酸胺（ NH3SO4） 堵塞反应器通道和对催化剂的污染的危险。而 船舶主机一般以重油为燃料 ，特别是远洋船舶多以劣质渣油为燃料，燃油的平均含硫量高达 2.7%， 因此船舶尾气的SO2排放也是个大问题 ，所以 SCR技术无法解决船舶尾气的一体化控制 。 3 船舶尾气臭氧氧化海水脱硫脱硝 考虑到传统脱硫脱硝技术不能解决船舶尾气的一体化控制，开发出一种适合于船舶尾气一体化净化的技术，并形成与我国国情相适应的投资

20、少、运行费用低、能符合我国排放标准的工艺是非常必要的 针对船舶尾气中 90%以上的 NOX为 NO， NO不溶于水，而高价态的 NO2, NO3, N2O5与水反应生成 HNO3，其溶解能力大大提高，从而通过改变 NOX形态实现脱硫脱硝一体化在理论上可行的。 海水吸收工艺是基于海水中可溶解的碳酸盐使得海水具有弱碱性（ pH值为 8.18.3），这种碱性对于中和 SO2非常适合。当烟气通过海水为吸收介质的吸收区后， SO2从烟气里析出，成为可溶解的 SO2，并转化成亚硫酸氢根离子和硫酸氢根离子，经氧化最终成为硫酸根离子。硫酸根离子是海水中的天然元素，含量一般小于 5%，对环境无害 臭氧氧化结合海

21、水吸收工艺具有工艺简单、占地少、可靠性好、投资省、运行成本低、无副产品，不使用催 化剂等优点，可同时脱硫脱硝，模拟尾气经臭氧氧化 -海水吸收后，脱硫率为 98.5%， O3/NO为 1 时的脱硝率为 91.0%，能耗为 56.4 gNO/ kWh（仅为主机输出功的 2.5%以内），而电子束法 5 7、脉冲电晕法 89和直流电晕放电 1012等几种等离子体工艺脱除 NOx 的能效分别在 4g NO/kWh、 10 g NO/kWh50g NO/kWh 左右。臭氧氧化结合海水吸收脱硫脱硝的新工艺在能耗上优于传统等离子体工艺，也优于传统 SCR 工艺，显示出了高效率低能耗的优异特性，特别 适合 于船

22、舶尾气净化 。 三、 本论文的研究意义 通过对船舶尾气臭氧氧化海水吸收工艺试验原理和结果的分析，讨论得出该技术运用在船舶上 是可行的 。该技术运用在船舶上，利用海水同时吸收船舶尾气中的 NO2和 SO2，充分利用了船舶在行驶过程中取用海水方便，海水溶解 NO2和 SO2，海水中的溶解氧将亚硫酸氢根离子、硫酸氢根离子和亚硝酸根离子转化为硫酸根离子和硝酸根离子，无需曝气，适合于船舶尾气的净化。 结合船舶构造及其管路的布置 研究和分析船舶柴油机废气臭氧氧化 -海水吸收脱硫脱硝工艺系统； 同时对吸收塔及喷嘴 、喷淋层、除雾器进行选型 ；并 且对船舶柴油机废气臭氧氧化 -海水吸收脱硫脱硝工艺技术与传统的

23、 SCR作比较 。 国际海事组织（ IMO）对船用主机的氮氧化物（ NOx）排放规范将于 2016 年正式生效，各种转速船用主机的 NOx 排放量规定上限将逐步调低，所以船舶尾气臭氧氧化 -海水吸收脱硫脱硝研究有很大的应用前景 四 、 参考文献 1 王小明 , 薛建明等 . 国内外烟气脱硫技术的发展与现状 J. 电力环境保护 .2000,1:31-34. 2 冯玲 , 杨景玲等 . 烟气脱硫技术的发展与应用现状 J. 环境工程 .1997,2:19-24. 3 王金南 , 杨金田等 . 二氧化硫排放交易 美国的经验与中国的前景 (第 1 版 )M. 北京 :中国环境科学出版社 ,2000,1-

24、84. 4 肖青云 , 吕庭豪 .SCR 一种新型环保装置 J.船海工程 ,2002,(2):32-34. 5 邵德荣 , 韩宾兵 , 成都电厂电子束烟气脱硫示范工程 , 中国电力 , 1998,31 (11).16. 6 Kawamura, K ., et al. On the removal of NOx, and SO2 in exhaust Gas from the Sintering Machine by eletron beam irradiation, Radiate. Phys. Chem., 1980, 16:133 -138. 7 杨睿戆 , 吴彦 , 任志凌等 , 电子束

25、氨法烟气脱硫技术工艺研究 J. 环境污染治理技术与设备 , 2004,11(5):82-84. 8 李谦 , 宁成 , 李胜利等 . 脉冲电晕非平衡等离子体对烟气 SO2、 NO 的氧化脱除 J.环境污染与防治 , 1994, 16(5):1-4. 9 杨新桦 ,李晓虹 ,卢义玉等 . 高压脉冲电 晕处理发动机尾气中的 NO 的实验研究 .2002.03: 56-59. 10 Yamamoto,T.,et al.,Triangle-shaped DC Corona Discharge Device for Molecular Decomposition, IEEE Trans. on Ind.

26、 Appl.,1982,25 (4):74 3-749. 11 Chang,J. S.,et al ， Corona Discharge Processes, IEEE Trans. on Plasma Science, 1991,19(6):1152-116. 12 Loeb, L. B, Electrical Corona, Bereley, CA: Univ. Of California Press, 1965. 指导教师签字 年 月 日 宁波大学本科毕业设计（论文）系列表格 宁波大学本科毕业设计 (论文 ) 开 题 报 告 题 目 船舶柴油机排气脱硫脱硝研究 指导教师 学院 海运学院

27、专业 轮机工程 班级 06轮机 学生姓名 学号 开题日期 2009 年 11 月 20 日 一、选题的背景与意义 大气污染系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出一定的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害人体的舒适、健康和福利或是危害环境。大气污染是二十一世纪人类社会生存和发展所面临的最严重问题之一，随着工业化和城市化的发展，废气排放量逐年增加，大量的污染物排放到有限空间的大气环境中，污染了大气环境，造成严重的后果。 当今世界上最严重的大气污染是酸化污染，其特点是污染物量大，污染范围广，并造成了区域性环境酸化。环境酸化主要源自随废气排放的二氧 化硫 SO2(sulfur dio

28、xide)和氮氧化物 NOx( nitrogen oxides)，工业生产、交通运输、废弃物焚烧及民用燃烧等过程都会排放出 SO2和 NOx。而酸雨就是大气受污染的一种表现，因最早引起注意的是酸性的降雨，所以习惯上统称为酸雨。一般而论，酸雨是指 pH值小于 5.6的雨雪或其他形式的大气降水。随着近现代工业化的发展，这样的降水开始出现，并且逐年增多。它已经开始影响到人类赖以生存的环境。 随着海上运输船舶数量的日益增加，船舶排气污染也日趋严重。虽然船舶污染物只占世界污染物的一小部分，但是其 绝对数量也相当大。作为大气污染的一部分，船舶排气污染物也越来越受到世界各国的重视，许多国家和地区都在积极采取

29、各种有效的措施，限制船舶排气对大气的污染。 船舶采用的动力装置所应用的能源，均为燃料油。船舶对内河沿岸、港口和海洋的大气环境污染主要出自于船用柴油机的废气排放 , 在船舶废气中， N2占 76%， O2占 13%， CO2占 5%， H2O占 5%，这四种共占排放产物的 99%以上，还有 CO，生成量不大。燃油燃烧生成的硫氧化物 （ SOx） 、氮氧化物 （ NOx） 、碳氧化物 （ CO2、 CO） 、 HC和固体颗粒等排至大气，他们对人类有 直接的或通过环境间接的危害。因为船舶柴油机燃烧过量空气系数大， CxHy燃烧状况良好，所以排放量也小； SO2生成量与燃油的种类有直接关系； PM生成

30、量受燃油、灰份、硫份的影响； NOx排放量则直接受控制措施的影响。所以主要有害排放物为硫氧化物 （ SOx） 、氮氧化物 （ NOx） 以及碳烟等颗粒。 NOx (氮氧化物 ) 具有腐蚀性和生理刺激作用 ， 可造成较大的危害 ， 如降低远方物体的亮度反差 ,腐蚀棉花、尼龙等织物 ， 危害植物生长 ， 破坏染料并使其褪色 ， 引起人的急性呼吸道疾病等 ， 还是产生光化学烟雾的主要因素之一。 NOx在大气中被水雾吸 收会形成气溶胶状的酸性雾滴，另外， NOx对人体的健康也有害，其中 NO2比 NO的毒性高千倍。 NO2对深部呼吸道具有强烈的刺激作用，可引起肺部损害甚至造成肺水肿。慢性中毒可致支气管

31、炎和肺的病变。 NO毒性作用的研究较 NO2少，但我们己知当吸入 NO后，可引起变性血红蛋白的形成，并可对中枢神经系统产生危害 1。 NOx作为最难脱除的大气污染物之一，在全世界范围内已引起广泛关注 2。而我国除少量 NOx有所治理之外，大量 NOx随着尾气排放到大气中。显而易见，随着经济的高速发展，产生的 NOx会越来越多，若不采取切实有效的 措施，其危害难以预计。所以，消除 NOx污染是迫切和严竣的。 根据英国 Lloyds Register of Shipping的统计资料 ， 20 世纪末世界商船队拥有船舶数量 8万余艘 ， 每年消耗燃料油超过 1亿吨 ， 按现在的柴油机技术水平推算

32、， 大型柴油机 NOx的排放率约为 20g/ kWh ， 则每年约有 1000万吨 NOx的排放大气 ， 在一些航运发达国家 ，如丹麦、挪威等 ， 总的大气污染中 ， NOx 的排放约有 17% 40%出自于船用柴油机 3。截止2000年 ， 中国内河船舶运输企业有 4000多家 ， 拥有船舶 22万余艘 ， 2000多万 载重吨 ， 其中不包括挂桨机小型船舶 20多万艘 ， 内河中型机动船约 1万艘 ， 因船型陈旧和使用劣质燃油 ，每年排放大气的 NOx加上 SOx不少于 100万吨 4。另据中国国家环保局统计资料 ， 长江沿线主要港口城市 NOx浓度多在 0.01mg/m3 0.15 mg

33、/m3范围内，城区 NOx浓度多接近或超过环境大气质量二级标准 ， 少数地区超过三级标准。上海市 1998年 NOx 排放总量约为 37.7万吨 ， 船舶 NOx 排放总量约为 1.3万吨 ， 后者约占前者的 3.6 %5。 船用柴油机每年排放 NOx的总量是惊人的 ， 对大气环境的污染当然严 重 ， 早已引起人们的关注。 1990年 9月 ， IMO(国际海事组织 ) 在 “ 防止船舶的空气污染及燃油品质 ” 文件中提出了船舶污染排放控制指标。 1995年 9月 ， IMO第 37次海洋环境保护委员会会议提出新增 “ MARPOL 73/78公约 ” 附则 VI， 附则 VI 适用于所有除游

34、艇和渔船以外 ， 总吨位大于 500吨的货轮。整个附则分为两章共计 19条 ， 并有 4个附录。 IMO防止船舶大气污染的目标是 ,将船舶 NOx排放量削减至现有水平的 70%和 50%。 1997年国际海事组织（ IMO）在 IMO总部伦敦召开了 MARPOL73/78 缔约国大会， 批准了 MARPOL73/78 公约的一个新增附则，即附则 VI防止船舶造成大气污染规则 6 7 8，还通过船用柴油发动机氮氧化物释放控制技术规则。为了实现 IMO 防止船舶大气污染的目标 ， 附则 VI 规定 ， 从 2000 年 1 月 1 日起 ,输出功率超过 130 kW 的柴油机 ， 其 NOx排放限

35、定值为 ： （ 1）对转速低于 130r/ min 的低速柴油机 ,20 g/ kWh ；（ 2）对转速大于、等于 130r/min， 但小于 2000r/min 的柴油机 ， 45*n - 0. 2g/kWh (n 为转速 )； (3) 对转速大于、等于 2000r/min 的柴油机 ， 9.8g/kWh 。该规则的出现，促进了一些发达国家更为严格的地方排放标准和控制计划的出台 9，例如瑞典要求国内船舶 NOX 排放控制为2g/(kWh)，这一标准必须装备船舶尾气净化设备才能达到；挪威的目标是国内航海每年减少 10000 吨 NOX；波罗的海国家都出台了类似的控制计划。美国对一些沿海水域，如

36、加利福尼亚沿岸等，已实施 15%氧气时 NOX 排放限制在 100 10-6或更低的法规，美国环境保护局（ EPA）提议航行在 EPA 控制水域的船舶如希望缴付最低 “ 使用费 ” ，则必须将柴油机尾气 NOX 排放水平降低 80%或更低，这意味着船舶必须装备尾气净化设备。 大气环境质量的恶化及 “ MARPOL 73/78公约 ” 附 VI 则的生效和实施 ， 使船用柴油机对大气污染的控制和防治显为紧迫。中国作为 “ MARPOL 73/78 公约 ” 缔约国 ， 世界航运和造船大国 ， 加入并严格执行 “MARPOL73/78 公约 ” 附则 VI是必然的 ， 只是个时间问题 ，是应覆行的

37、义务。所以船用柴油机 NOx的排放控制和防治技术研究在各国 ， 包括中国广泛地、有深度地展开。 为了缓解能源紧缺的形势，减少大气污染，近十几年来，内燃机研究工作者做了大量有益 的工作。绝热发动机、催化燃烧、乳化燃烧和富氧燃烧等的研究为提高内燃机的热效率提供了有效途径。在控制内燃机有害气体的排放方面，废气涡轮增压、中冷技术以及废弃再循环等都是非常有效的措施。但是上述诸方法中均存在着节能和改善排放之间的矛盾。 在船舶尾气净化方面， 还没有合适的尾气净化设备可供选择。目前在船舶中应用的尾气净化方法主要是以尿素（氨）为还原剂的选择性催化还原法 SCR。芬兰 Wartsila柴油机公司 1992年在瑞典

38、丹麦间火车轮渡主机 Vasa6R32E上采用了 SCR净化装置， NOX降低 85%， CO降低 70%， HC降低 70%。 Sulzer柴油机厂、劳氏船级社和 Mobil石油公司合作开发， 1993年在一艘 30000多吨油轮主机上装设了 SCR系统。日本三菱重工在其 258000dwt、 主机功率 22MW级的大型油轮和 7800m3、主机功率 12MW级的液化石油气船上进行 SCR试验。 MAN B W公司与丹麦一家化学工程公司合作开发了船用 SCR系统，装于韩国运钢至美国匹兹堡的两艘30000dwt新船上。 SCR船舶尾气净化设备能较好满足一些控制海域对 NOX排放的控制要求1。但

39、SCR设备庞大，初投资和运行费用高，船舶负荷变化易造 成氨的喷入量动态控制困难，导致氨超标排放 ， 此外，还存在氨的储运问题、微粒对催化反应器通道的堵塞和对催化剂的污染问题，特别是尾气中的 SO2和 NH3反应生成的硫酸铵对催化反应器通道的堵塞和对催化剂的污染问题，所有这些问题决定了该法实际上不适合于船舶应用。另外，船舶主机一般以重油为燃料，特别是远洋船舶多以劣质渣油为燃料，燃油的平均含硫量高达 2.7%，因此船舶尾气的 SO2排放也是个大问题。 因此船舶尾气的脱硫脱硝一体化控制是个亟需解决的问题。根据 国际海事组织（ IMO）对船用主机的氮氧化物（ NOx）排放规范将于 2016 年正式生效

40、 ， 各种转速船用主机的 NOx 排放量规定上限将逐步调低 ，所以船舶尾气臭氧氧化 -海水吸收脱硫脱销研究有很大的应用前景。 二研究的基本内容与拟解决的主要问题： 1) 综述船舶柴油机废气净化技术； 2) 分析讨论臭氧氧化 -海水吸收的试验结果； 3) 研究和讨论船舶柴油机废气臭氧氧化 -海水吸收脱硫脱硝工艺系统及主要设备； 4) 分析和讨论船舶柴油机废气臭氧氧化 -海水吸收脱硫脱硝工艺技术经济特点及其应用前景。 三研究的方法及技术路线： 通过对船舶尾气臭氧氧化海水吸收工艺试验原理和结果的分析，讨论得出 该技术 运用在船舶上 是可行的 。该技术运用在船舶上，利用海水同时吸收船舶尾气中的 NO2

41、 和 SO2，充分利用了船舶在行驶过程中取用海水方便，海水溶解 NO2 和 SO2，海水中的溶解氧将亚硫酸氢根离子、硫酸氢根离子和亚硝酸根离子转化为硫酸根离子和硝酸根离子，无需曝气，适合于船舶尾气的净化。 结合船舶构造及其管路的布置 研究和分析船舶柴油机废气臭氧氧化 -海水吸收脱硫脱硝工艺系统； 同时对吸收塔及喷嘴 、喷淋层、除雾器进行选型 ；并且对船舶柴油机废气臭氧氧化 -海水吸收脱硫脱硝工艺技术与传统的 SCR 作比较 。 国际海事组织（ IMO）对船用主 机的氮氧化物（ NOx）排放规范将于 2016 年正式生效，各种转速船用主机的 NOx 排放量规定上限将逐步调低，所以船舶尾气臭氧氧化

42、 -海水吸收脱硫脱硝研究有很大的应用前景。 四、计划进度： 2009.11.20-2009.11.30 下达毕业论文任务书。 2009.12.1-2009.12.30 学生撰写文献综述。 2009.12.21-2010.1.10 撰写开题报告。 2010.3.1-2010.3.5 毕业论文开题论证。 2010.3.10-2010.3.13 初期检查 2010.3.13-2010.3.15 收集资料，撰写论文。 2010.3.15-2010.3.20 中期检查 2010.3.25-2010.4.6 修改毕业论文。 2010.4.6 终稿，上交毕业论文。 20104.6 -2010.4.9 各答辩

43、小组完成毕业论文评审。 2010.4.10 毕业论文答辩 五、主要参考文献： 1 李勤 . 现代内燃机排气污染物的测量与控制 M. 北京 : 机械工业出版社 , 1998. 2 C. David Livengood, Marshall H. Mendelssohn, Process for combined control of mercury and nitric oxide, EPRI-DOE-EPAC combined Utility Air Pollutant Control Symposium, Atlanta, Georgia, Aug. 16-20, 1999. 3 Christ

44、opher R. McLarnon, Dan Steen, Combined SO2, NOx, PM, and Hg Removal from Coal Fired Boilers, Combined Power Plant Air Pollutant Control Mega Symposium Washington DC USA, May 19-22,2003. 4 邵德荣 , 韩宾兵 . 电子束烟气脱硫技术工业示范工程进展 J, 环境科学进展 , 1999, 7(2): 125 -135. 5 James B. Jarvis, Adrian T. Day, Naresh J. Such

45、ak, LoTOxTM Process Flexibility and Multi- Po llutant Control Capability, Combined Power Plant Air Pollutant Control Mega Symposium, Washington DC USA, May 19-22,2003. 6王圣 . 大气污染物排放标准对中国国电集团火电厂的影响与对策 D:硕士学位论文 . 南京 :南京信息工程大学 , 2005. 7郝吉明 , 王书肖等编著 . 燃煤二氧化硫污染控制技术手册 M. 北京 :化学工业出版社 , 2001:1 24, 2002. 8朱法华 ,王圣等 . 火电 NOX 排放现状与预测及控制对策 J. 能源环境保护 , 2004, 18(1): 1-5. 9W. Sun. J. Appl. Phys. 1996, 79(7): 3438. 指导教师审核意见： 年 月