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SCR成柴油机“标配”,船机企业力推“打包”方案

作者: 发布时间:2017-09-13 浏览量:86

近日,国内新型船用环保柴油机研制佳音频传。

8月18日,沪东重机有限公司交验了国内首台带高压选择性催化还原(SCR)系统的低速柴油机,完全满足国际海事组织(IMO)关于氮氧化物(NOx)排放控制技术章程三级标准(Tier Ⅲ)的限值要求。8月22日,中国船舶重工集团柴油机有限公司交验了全球首套满足Tier Ⅲ排放标准、带低压SCR系统的低速柴油机。


2017年8月18日袁沪东重机有限公司交验国内首台带自主研发高压SCR系统的船用低速柴油机。

在IMO减排标准要求下,经济适用的SCR系统几乎成为新一代柴油机的“标配”。作为“后起之秀”,中国柴油机制造企业奋起直追,“打包”提供了系列带自主研发SCR系统的主机产品,力争扩大市场份额。

无论IMO废气排放标准未来的“走势”如何,加强技术研发创新,主动适应全球造船业绿色、环保发展要求,已成为行业共识。


限排倒逼

SCR系统成为最优选择

2005年7月,IMO海上环境保护委员会(MEPC)第53次会议修订了国际防止船舶造成污染公约(MARPOL)附录VI 及氮氧化物排放相关技术章程,并于2010 年生效实施。修订后的船舶主机NOx排放控制标准分为Tier Ⅰ、Tier Ⅱ 和Tier Ⅲ三级,适用于不同年限建造的船舶。

2011年,IMO关于NOx排放控制技术章程二级标准(TierⅡ)开始实施,排放限值为14.4 克/千瓦时;2016年,Tier Ⅲ正式生效,根据该标准,2016年1月1日之后建造的、主机输出功率达130千瓦及以上、航行于北美洲及美国加勒比海排放控制区(ECA)的所有船舶,NOx排放值不得超过3.4克/千瓦时。

IMO Tier I 及Tier Ⅱ标准全球适用,Tier Ⅲ仅限于排放控制区,该区域外的海域则按照Tier Ⅱ标准执行。日趋严格的氮氧化物排放标准对船用发动机的研制提出了更高要求,节能、环保、高效成为柴油机动力创新的方向。

“IMO 关于NOx相关排放规定实施后,国内外主要采用尾气后处理和双燃料发动机两种方案应对。其中,尾气后处理主要有两种技术方案,即SCR技术和废气再循环装置(EGR)技术。而双燃料发动机方案则是指在不加装后处理设备的情况下,通过燃烧液化天然气(LNG)等清洁能源以达到Tier Ⅲ排放标准。”中船动力有限公司技术中心工程师史万强说。

相较而言,SCR技术是目前应对Tier Ⅲ排放限制的最佳方案。“SCR和EGR这两项技术基本同时发展,但是目前行业内主要采用SCR技术。”中国船柴技术中心副主任张学强认为,SCR与EGR技术各有优势,但是从应用成本和技术难度来看,SCR技术“略胜一筹”。

据介绍,SCR与EGR的根本区别在于是否在主机内进行优化操作。SCR技术是在机外进行优化处理,几乎不会影响柴油机的动力性能,虽然初置成本相对高,但后期运行成本低,相对更加经济可行。EGR装置则需要在柴油机内进行技术优化处理,其优点在于基本不需要改变船舱结构,但是需要对发动机本身进行改造,因此会影响发动机性能;虽然初置成本低,但运行成本相对高。

至于双燃料发动机方案,其缺点是受船型限制,目前只在少数LNG船上使用,且双燃料主机价格是普通发动机的两倍及以上,使用成本过高。

因此,在IMO减排标准要求下,经济适用的SCR系统是最优选择,几乎成为新一代柴油机的“标配”。

争夺市场

“打包”方案受青睐

在SCR技术研发方面,发达国家先进柴油机制造企业较早涉足这一领域,具有领先优势。

《2011年全球及中国船舶动力系统行业》报告指出,20世纪80年代末,德国、芬兰、美国、日本等国家就开始了SCR系统的研发。

2011年3月,曼柴油机公司研发的SCR系统首次安装于船用低速柴油机;6月,日本邮船、三菱重工等联合完成了全球首船制大型低速柴油机配套SCR系统的实船试验。

作为造船业的“后起之秀”,中国在研制清洁高效、节能环保型柴油机产品上奋起直追。近年来,国内柴油机制造企业通过自主研发、引进生产、直接采购等多种方式,已普遍掌握SCR系统研发技术,并向市场“打包”提供了带自主研发SCR系统的系列主机产品。

中国船舶重工集团公司第七一一研究所最早在国内开始SCR系统研制,具备低、中、高速柴油配套SCR系统的设计、研发及供货能力,其技术水平达国内领先、国际一流。2016年,七一一所自主研制的低压SCR系统低速机获得了中国船级社(CCS)颁发的全球首张低速机SCR系统型式认可证书。

今年6月,中船动力有限公司完成了满足IMO Tier Ⅲ排放标准的首船套中速柴油机+SCR系统台架试验,获得法国船级社(BV)和DNV GL两大船级社的一致认可。目前,中船动力已提供带SCR系统的柴油机产品近百台套,配置于集装箱船、化学品船、油船等多种船型。

“以最低的成本和最短的时间掌握最先进的技术,最佳的途径就是引进技术、合作生产,共同进行开发。”史万强说。

2017年1月18日,中船动力与瑞士HUG公司签订了SCR系统合作生产战略协议,全部引进其SCR技术,生产“CMP-HUG”品牌SCR系统,并推动实现规模化和系列化生产,力争在新一轮全球能源变革中抢占先机。

“与国际巨头相比,国内企业的柴油机研制能力还存在差距,但是在SCR系统自主研发与市场推广方面,我们与之差不多是齐头并进的。”张学强说。

“水涨船高”

排放标准会更严格?

眼下,越来越多的柴油机制造企业采用SCR等技术手段,使其产品能够满足IMO Tier Ⅲ排放标准。正所谓“水涨船高”,IMO是否会在现有的 Tier Ⅲ排放规定基础上出台更为严格的环保政策?对此,业内人士有不同的看法。

“IMO关于NOx的排放限值,短期内不会提高得很快。”张学强认为,目前配套主机的SCR系统应用成本并不低,以5千瓦左右的柴油机为例,其配套的SCR系统初置成本为一百多万元,尽管后期运行成本增加很少,若再往上提高NOx排放限值标准,企业成本会非常高。

但是,张学强同时也谈到,不排除IMO针对硫氧化物等其他类型的空气污染物,制定更加严格的排放标准。

“未来IMO的排放标准只会越来越严格,排放标准的提高和排放控制区域的进一步扩大是必然趋势。”史万强认为,“只要技术能够达到且成本可控,实施更加严格的NOx排放标准只是时间问题。”

对柴油机动力企业来说,无论废气排放环保标准“走势”如何,都应审时度势,结合船舶技术发展和国内外市场需求,加强研发创新,推动全球造船业朝着绿色、环保的方向持续发展。

张学强表示,中国船柴未来将进一步围绕节能减排要求,继续开展高压、低压SCR系统以及双燃料动力技术攻关,提供更多清洁、高效、节能的主机产品,培育新的经济增长点,这也应是国内船机企业的发展路径。

来源:中国船舶报

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