SCR系統成為新一代柴油機“標配”

2017-09-13 08:45:47
來源:中國船舶報 編輯: 國際船舶網 我有話要說

SCR系統成為新一代柴油機“標配”

近日,國內新型船用環保柴油機(產品庫 求購 供應)研制佳音頻傳。

8月18日,滬東重機有限公司交驗了國內首臺帶高壓選擇性催化還原(SCR)系統的低速柴油機,完全滿足國際海事組織(IMO)關于氮氧化物(NOx)排放控制技術章程三級標準(Tier Ⅲ)的限值要求。8月22日,中國船舶(股票)重工集團柴油機有限公司交驗了全球首套滿足Tier Ⅲ排放標準、帶低壓SCR系統的低速柴油機。

2017年8月18日袁滬東重機有限公司交驗國內首臺帶自主研發高壓SCR系統的船用低速柴油機。

在IMO減排標準要求下,經濟適用的SCR系統幾乎成為新一代柴油機的“標配”。作為“后起之秀”,中國柴油機制造企業奮起直追,“打包”提供了系列帶自主研發SCR系統的主機(產品庫 求購 供應)產品,力爭擴大市場份額。

無論IMO廢氣排放標準未來的“走勢”如何,加強技術研發創新,主動適應全球造船業綠色、環保發展要求,已成為行業共識。

限排倒逼

SCR系統成為最優選擇

2005年7月,IMO海上環境保護委員會(MEPC)第53次會議修訂了國際防止船舶造成污染公約(MARPOL)附錄VI 及氮氧化物排放相關技術章程,并于2010 年生效實施。修訂后的船舶主機NOx排放控制標準分為Tier Ⅰ、Tier Ⅱ 和Tier Ⅲ三級,適用于不同年限建造的船舶。

2011年,IMO關于NOx排放控制技術章程二級標準(TierⅡ)開始實施,排放限值為14.4 克/千瓦時;2016年,Tier Ⅲ正式生效,根據該標準,2016年1月1日之后建造的、主機輸出功率達130千瓦及以上、航行于北美洲及美國加勒比海排放控制區(ECA)的所有船舶,NOx排放值不得超過3.4克/千瓦時。

IMO Tier I 及Tier Ⅱ標準全球適用,Tier Ⅲ僅限于排放控制區,該區域外的海域則按照Tier Ⅱ標準執行。日趨嚴格的氮氧化物排放標準對船用發動機(產品庫 求購 供應)的研制提出了更高要求,節能、環保、高效成為柴油機動力創新的方向。

“IMO 關于NOx相關排放規定實施后,國內外主要采用尾氣后處理和雙燃料發動機兩種方案應對。其中,尾氣后處理主要有兩種技術方案,即SCR技術和廢氣再循環裝置(EGR)技術。而雙燃料發動機方案則是指在不加裝后處理設備的情況下,通過燃燒液化天然氣(LNG)等清潔能源以達到Tier Ⅲ排放標準。”中船動力有限公司技術中心工程師史萬強說。

相較而言,SCR技術是目前應對Tier Ⅲ排放限制的最佳方案。“SCR和EGR這兩項技術基本同時發展,但是目前行業內主要采用SCR技術。”中國船柴技術中心副主任張學強認為,SCR與EGR技術各有優勢,但是從應用成本和技術難度來看,SCR技術“略勝一籌”。

據介紹,SCR與EGR的根本區別在于是否在主機內進行優化操作。SCR技術是在機外進行優化處理,幾乎不會影響柴油機的動力性能,雖然初置成本相對高,但后期運行成本低,相對更加經濟可行。EGR裝置則需要在柴油機內進行技術優化處理,其優點在于基本不需要改變船艙結構,但是需要對發動機本身進行改造,因此會影響發動機性能;雖然初置成本低,但運行成本相對高。

至于雙燃料發動機方案,其缺點是受船型限制,目前只在少數LNG船上使用,且雙燃料主機價格是普通發動機的兩倍及以上,使用成本過高。

因此,在IMO減排標準要求下,經濟適用的SCR系統是最優選擇,幾乎成為新一代柴油機的“標配”。

爭奪市場

“打包”方案受青睞

在SCR技術研發方面,發達國家先進柴油機制造企業較早涉足這一領域,具有領先優勢。

《2011年全球及中國船舶動力系統行業》報告指出,20世紀80年代末,德國、芬蘭、美國、日本等國家就開始了SCR系統的研發。

2011年3月,曼柴油機公司研發的SCR系統首次安裝于船用低速柴油機;6月,日本郵船、三菱重工(船機庫 位置)等聯合完成了全球首船制大型低速柴油機配套SCR系統的實船試驗。

作為造船業的“后起之秀”,中國在研制清潔高效、節能環保型柴油機產品上奮起直追。近年來,國內柴油機制造企業通過自主研發、引進生產、直接采購等多種方式,已普遍掌握SCR系統研發技術,并向市場“打包”提供了帶自主研發SCR系統的系列主機產品。

中國船舶重工集團公司第七一一研究所最早在國內開始SCR系統研制,具備低、中、高速柴油配套SCR系統的設計、研發及供貨能力,其技術水平達國內領先、國際一流。2016年,七一一所自主研制的低壓SCR系統低速機獲得了中國船級社(位置 聯系)(CCS)頒發的全球首張低速機SCR系統型式認可證書。

今年6月,中船動力有限公司完成了滿足IMO Tier Ⅲ排放標準的首船套中速柴油機+SCR系統臺架試驗,獲得法國船級社(位置 聯系)(BV)和DNV GL兩大船級社的一致認可。目前,中船動力已提供帶SCR系統的柴油機產品近百臺套,配置于集裝箱船(船型 船廠 買賣)、化學品船(船型 船廠 買賣)、油船(船型 船廠 買賣)等多種船型。

“以最低的成本和最短的時間掌握最先進的技術,最佳的途徑就是引進技術、合作生產,共同進行開發。”史萬強說。

2017年1月18日,中船動力與瑞士HUG公司簽訂了SCR系統合作生產戰略協議,全部引進其SCR技術,生產“CMP-HUG”品牌SCR系統,并推動實現規模化和系列化生產,力爭在新一輪全球能源變革中搶占先機。

“與國際巨頭相比,國內企業的柴油機研制能力還存在差距,但是在SCR系統自主研發與市場推廣方面,我們與之差不多是齊頭并進的。”張學強說。

“水漲船高”

排放標準會更嚴格?

眼下,越來越多的柴油機制造企業采用SCR等技術手段,使其產品能夠滿足IMO Tier Ⅲ排放標準。正所謂“水漲船高”,IMO是否會在現有的 Tier Ⅲ排放規定基礎上出臺更為嚴格的環保政策?對此,業內人士有不同的看法。

“IMO關于NOx的排放限值,短期內不會提高得很快。”張學強認為,目前配套主機的SCR系統應用成本并不低,以5千瓦左右的柴油機為例,其配套的SCR系統初置成本為一百多萬元,盡管后期運行成本增加很少,若再往上提高NOx排放限值標準,企業成本會非常高。

但是,張學強同時也談到,不排除IMO針對硫氧化物等其他類型的空氣污染物,制定更加嚴格的排放標準。

“未來IMO的排放標準只會越來越嚴格,排放標準的提高和排放控制區域的進一步擴大是必然趨勢。”史萬強認為,“只要技術能夠達到且成本可控,實施更加嚴格的NOx排放標準只是時間問題。”

對柴油機動力企業來說,無論廢氣排放環保標準“走勢”如何,都應審時度勢,結合船舶技術發展和國內外市場需求,加強研發創新,推動全球造船業朝著綠色、環保的方向持續發展。

張學強表示,中國船柴未來將進一步圍繞節能減排要求,繼續開展高壓、低壓SCR系統以及雙燃料動力技術攻關,提供更多清潔、高效、節能的主機產品,培育新的經濟增長點,這也應是國內船機企業的發展路徑。

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