第八章 防止船舶大氣污染

MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[1]第八章防止船舶大氣污染Chapter8Preventionof

AirPollutionfromShips主要內(nèi)容：船舶對(duì)大氣的污染來(lái)源和特性；MARPOL73/78對(duì)防止船舶大氣污染的要求；控制船舶動(dòng)力裝置廢氣污染的方法；防止港口粉塵污染的主要技術(shù)方法。

一、船舶對(duì)大氣污染的來(lái)源大氣污染：通常指由于人類活動(dòng)和自然過(guò)程引起某些物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到足夠的時(shí)間，并因此危害人體健康、舒適感和環(huán)境。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[2]第一節(jié)船舶對(duì)大氣污染的來(lái)源及危害Section1Sourcesandhazardstotheairpollutionfromships船舶在營(yíng)運(yùn)過(guò)程污染大氣環(huán)境問(wèn)題通常表現(xiàn)為：（1）船舶柴油機(jī)及鍋爐等設(shè)備燃燒后產(chǎn)生的尾氣;（2）船舶使用的含氯氟烴（氟利昂，CFCs）及其它鹵化物（哈龍，Halon)的制冷劑和滅火劑對(duì)大氣臭氧層的破壞；（3）船舶承運(yùn)的油類、化學(xué)品在營(yíng)運(yùn)過(guò)程中有毒害氣體泄漏及擴(kuò)散。（4）散貨船在港口裝卸和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[3]二、船舶對(duì)大氣污染的危害1.船舶動(dòng)力裝置排放的廢氣危害船舶動(dòng)力裝置的廢氣主要有SOx、NOx、COx、碳?xì)浠衔?HC)以及微粒(PM)等，其中SOx與NOx作為污染物質(zhì)對(duì)環(huán)境和人類影響最大，COx作為溫室氣體(GHG)主要會(huì)造成全球溫室效應(yīng)。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[4]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[5]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[6]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[7]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[8]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[9]南極冰山這些冰山是從南極洲分離出來(lái)的，許多科學(xué)家擔(dān)心這一自然進(jìn)程因人類活動(dòng)(比如人為產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體)而加快速度。南極洲是美國(guó)本土面積的1.5倍，冰層厚度平均為2.4公里。另外，南極洲還蘊(yùn)藏著地球70%的淡水儲(chǔ)備。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[10]北極熊的生存MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[11]找冰塊也不容易了！！?。。。arinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[12]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[13]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[14]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[15]2.氯氟烴（CFCs)及鹵代烷（Halon)的危害

對(duì)流圈（從地面向上15km的空氣層)內(nèi)的臭氧是形成光化學(xué)煙霧的有害物質(zhì)之一。

平流圈（地上15-50km）的臭氧由于能夠吸收0.3μm以下的有害太陽(yáng)紫外光，因此能防止地球上的生物免遭紫外線的侵害。

氟化物（CFCs）中的氯離子會(huì)破壞臭氧的生成與分解的平衡，加速了平流圈內(nèi)臭氧的分解（使臭氧分解為氧氣），使臭氧濃度降低。Halon滅火劑不僅含氯，而且含溴，滅火效果好，但對(duì)臭氧的分解破壞作用更甚于氯。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[16]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[17]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[18]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[19]3.船載液體貨物蒸汽污染船舶運(yùn)輸?shù)娜笠后w散貨是：石油、化學(xué)品、液化氣。石油包括有原油、成品油（汽油、煤油、柴油）和油渣等，其運(yùn)輸量占整個(gè)液態(tài)散貨的70%以上；液化氣是指在常溫常壓下為氣態(tài)需要加壓或冷卻而轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)儲(chǔ)運(yùn)的石油氣或天然氣；我國(guó)海運(yùn)散裝化學(xué)品的品種已達(dá)數(shù)十種。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[20]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[21]一、公約產(chǎn)生的背景截至2009年11月30日，共有57個(gè)國(guó)家接受附則Ⅵ，該57國(guó)商船總噸位占世界商船總噸位的83.59%。該附則于2006年8月23日在我國(guó)生效。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[22]第二節(jié)公約及法規(guī)關(guān)于防止船舶大氣污染的要求Section2Requirementsofairpollutionpreventioninconventionandregulation

二、《防止船舶造成大氣污染規(guī)則》的主要內(nèi)容1.相關(guān)定義（1）排放——指船舶向大氣或海洋中釋放受本附則控制的任何物質(zhì)。（2）排放控制區(qū)——指需要對(duì)船舶排放采取特別強(qiáng)制性措施以防止、減少和控制SOx、NOx或顆粒物質(zhì)或所有三類物質(zhì)的排放造成的大氣污染及其伴生的對(duì)人類健康環(huán)境的不利影響的區(qū)域。（3）NOx技術(shù)規(guī)則——指《船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物排放

控制技術(shù)規(guī)則》。（4）臭氧消耗物質(zhì)——Halon1211;Halon1301;Halon2402;CFC-11;CFC-12;CFC-113;CFC-114;CFC-115;MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[23]2.船舶排放控制要求1）臭氧消耗物質(zhì)2005年5月19日或以后，禁止使用含氫化氯氟烴以外的臭氧消耗物質(zhì)的裝置。2020年1月1日或以后，禁止使用含氫化氯氟烴的裝置。臭氧消耗物質(zhì)記錄簿，記入下列情況：（1）含臭氧消耗物質(zhì)的設(shè)備的全部或部分重新充注；（2）含臭氧消耗物質(zhì)的設(shè)備的修理或維護(hù)；（3）臭氧消耗物質(zhì)向大氣中排放；（4）臭氧消耗物質(zhì)向陸基接收設(shè)施的排放；（5）向船舶供給臭氧消耗物質(zhì)。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[24]2）氮氧化物除應(yīng)急發(fā)電機(jī)組、救生艇以及應(yīng)急裝置使用的柴油機(jī)外，在2000年1月1日或以后建造的船舶上，每一臺(tái)輸出功率超過(guò)130kw的船用柴油機(jī)，其排放量應(yīng)在下列限制值內(nèi)：MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[25]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[26](2)第Ⅱ級(jí)：2011年1月1日或以后14.4g/(kw·h),當(dāng)n<130r/min;44.0*n(-0.2)g/(kw·h),130r/min≤n<2000r/min;7.7g/(kw·h),n≥2000r/min;(3)第Ⅲ級(jí)：2016年1月1日或以后3.4g/(kw·h),當(dāng)n<130r/min;9.0*n(-0.2)g/(kw·h),130r/min≤n<2000r/min;2.0g/(kw·h),n≥2000r/min;(1)第Ⅰ級(jí)：2000年1月1日——2011年1月1日17.0g/(kw·h),當(dāng)n<130r/min;45.0*n(-0.2)g/(kw·h),130r/min≤n<2000r/min;9.8g/(kw·h),n≥2000r/min;3）硫氧化物船上使用的任何燃油，不得超過(guò)下述限制：（1）2012年1月1日以前，4.5%m/m;（2）2012年1月1日及以后，3.5%m/m;（3）2020年1月1日及以后，0.5%m/m;船舶在硫排放控制區(qū)域內(nèi)營(yíng)運(yùn)時(shí)，不得超過(guò)下述限制：（1）2010年7月1日以前，1.5%m/m;（2）2010年7月1日及以后，1.0%m/m;（3）2015年1月1日及以后，0.1%m/m;排放控制區(qū)域應(yīng)包括波羅的海區(qū)域、北海區(qū)域和MEPC劃定的任何其他區(qū)域，包括港口區(qū)域。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[27]4）揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs)VolatileOrganicCompounds液貨船揮發(fā)性有機(jī)化合物排放應(yīng)符合MEPC的規(guī)定。5)船上焚燒（1）船舶正常操作過(guò)程中產(chǎn)生的污泥和油渣也可在主或輔發(fā)電機(jī)或鍋爐內(nèi)焚燒，但不得在港口、碼頭和內(nèi)河中進(jìn)行。（2）除上條規(guī)定外，船上焚燒只允許在船上焚燒爐中進(jìn)行。（3）禁止在船上焚燒下列物質(zhì)：①受附則ⅠⅡ或Ⅲ管轄的貨物之殘余物或相關(guān)污染的包裝材料；②多氯聯(lián)苯；③所含重金屬超過(guò)限量的附則Ⅴ定義的垃圾；④含有鹵素化合物的精煉石油產(chǎn)品；⑤不是在船上產(chǎn)生的污泥和油渣；⑥廢氣濾清系統(tǒng)的殘殘余物。（4）禁止在船上焚燒聚氯乙烯PVC，但獲發(fā)IMO型式認(rèn)可的焚燒爐除外。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[28]三、公約對(duì)航運(yùn)業(yè)的影響1.燃油成本大大上漲；2.現(xiàn)有船用主機(jī)進(jìn)行改裝；3.在船舶保養(yǎng)和降低船員工作量等方面帶來(lái)顯著效益。4.目前沒(méi)有安裝廢氣濾清裝置，而是采用“換油法”。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[29]一、控制SO2排放量的措施目前，減少SO2排放量的主要方法有：（1）使用低硫燃料；（2）石油脫硫；（3）排煙脫硫。方法（1）受到了地球資源的限制，人類可以積極采取的對(duì)策便是（2）、（3）兩種方法?，F(xiàn)今大多數(shù)船舶一般采用的控制措施為使用低硫燃油和脫硫燃油。

船舶排煙脫硫處理必將是今后船舶環(huán)境下防止SO2污染大氣的主要發(fā)展方向。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[30]第三節(jié)船舶動(dòng)力裝置廢氣排放控制技術(shù)Section3Emissioncontrolofexhaustgasfrommarinepropulsionplant1.石油的脫硫技術(shù)主要采用的是氫化法，利用觸媒在高溫高壓的條件下，使石油中的硫分與氫反應(yīng)形成硫化氫來(lái)脫硫的。2.排煙脫硫技術(shù)排煙脫硫法分為濕式法和干式法兩種。濕式法又包括：石灰石膏法（生成CaSO4和H2O）、氫

氧化鎂法（MgSO4和H2O）、堿性水溶液法等。干式法:活性炭法。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[31]二、船舶NOX排放控制技術(shù)NOX包括NO、NO2、N2O4等，其中對(duì)環(huán)境危害最大的是NO和NO2。通常所提及的氮氧化物的污染，即指NO及NO2污染。在柴油機(jī)的排氣中，NO2的濃度僅占5%，而N2O4的濃度更低，因此主要研究的便是氮氧化物NO。

高溫、富氧和氮與氧在高溫環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間停留，是柴油機(jī)燃燒過(guò)程中促進(jìn)NO生成的三要素。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[32]1.燃油乳化

Fuelemulsification燃油摻水乳化能較大幅度地減少NOX。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)可以滿負(fù)荷時(shí)加入20%的水。燃油乳化須在其進(jìn)入燃油系統(tǒng)的循環(huán)回路前完成。2.廢氣再循環(huán)EGR:ExhaustGasRe-circulation

是指讓發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分排氣引回進(jìn)氣管，與新鮮空氣混合后作為工質(zhì)參加氣缸內(nèi)的熱循環(huán)。

EGR作為控制NOX排放的一項(xiàng)有效措施，越來(lái)越受到重視。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[33]3.延遲噴油定時(shí)Delayedinjectiontime延遲噴油定時(shí)是在燃燒過(guò)程中降低NOX發(fā)生量的簡(jiǎn)便、有效的改進(jìn)方法。延遲噴油定時(shí)的作用主要是使燃料燃燒所形成的溫度顛峰值降低，但會(huì)使油耗率略有增加。4.燃油-水分層噴射SFWI：StratifiedFuel-Water

Injection與燃油摻水乳化來(lái)加水的方法不同，在柴油機(jī)的噴油階段，該系統(tǒng)將水送至噴油器，使油和水分層噴入氣缸，以降低火焰溫度。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[34]5.選擇性催化還原法SCR：Selective

CatalyticReduction用氨作還原劑對(duì)含NOX的氣體進(jìn)行催化還原處理，使氨能有選擇地和氣體中的NOX進(jìn)行反應(yīng)，而不和氧發(fā)生反應(yīng)。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[35]一、船舶泄漏的CFCs對(duì)臭氧層的影響1.氟里昂（FREON）是鹵代碳?xì)浠衔?，在?duì)流圈幾乎不分解，但進(jìn)入平流圈后，受太陽(yáng)紫外光的作用就會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)分解產(chǎn)生Cl離子。2.一個(gè)Cl離子大概會(huì)造成數(shù)萬(wàn)個(gè)臭氧分子的分解。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[36]第四節(jié)船舶CFCs大氣污染控制技術(shù)Section3EmissioncontrolofCFCspollutionpreventionfromshipsMarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[37]CCl4(R10)CH4(R50)CF4(R14)穩(wěn)定性增大可燃性增大可燃性增大毒性中間大氯氟烴CFCs：已禁用氫氟烴HFCs：未限制含氫氯氟烴HCFCs：2030年Chlorine:氯Fluorine:氟Carbon:碳Hydrogen:氫R12R22二、氟里昂替代品的開發(fā)1）HCFC是含氫的氯氟烴，對(duì)臭氧層的破壞力較弱。只能作為替代氟里昂的過(guò)渡性產(chǎn)品。2）HFC是不含Cl原子的鹵代碳?xì)浠衔?，?duì)臭氧層沒(méi)有破壞作用，作為CFC和HCFC的替代產(chǎn)品將得到廣泛的應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展。3）CFC類在1996年全部禁用（發(fā)展中國(guó)家可推遲10年），HCFC從2000年開始限制使用，到2030年全部廢止。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[38]

臭氧層的破壞性的強(qiáng)弱用臭氧消耗潛能（ODP）表示。ozonedepletionpotential

氟里昂氣體會(huì)產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”，其影響大小用全球變暖潛能值（GWP）表示。Globalwarmingpotential

選擇和開發(fā)氟里昂的替代品不但要考慮到臭氧消耗潛能值，還必須考慮其全球變暖潛能值。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[39]裝卸儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的油氣和化學(xué)品蒸氣泄漏主要產(chǎn)生于：1.向儲(chǔ)油罐、油輪及火車罐內(nèi)裝液體貨物時(shí)，罐（艙）內(nèi)等體積的油氣或化學(xué)品氣被置換頂出罐（艙），通常稱其為罐（艙）的“大呼吸”。2.因環(huán)境溫度變化，而使罐（艙）內(nèi)濃度較高的混合氣由于膨脹而被排除，通常其為罐（艙）的“小呼吸”。3.因密封不嚴(yán)或管理不善而造成的跑、冒、滴、漏。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[40]第五節(jié)船載液體貨物蒸氣污染控制技術(shù)Section5PreventionofLiquidcargovapourpollutionontankership防止技術(shù):（1）采用全密封裝卸技術(shù)；（2）采用浮頂罐以大大減少儲(chǔ)油罐的“大呼吸”損失；（3）將儲(chǔ)罐四周涂上不吸光材料，以有效減少其“小呼吸”損失。MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[41]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[42]MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[43]1.油蒸發(fā)氣排放控制系統(tǒng)（VECS）VapouremissioncontrolsystemMarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[44]2.燃用VOCs系統(tǒng)VolatileorganiccompoundsMarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[45]

一粉塵污染情況（1）易于散發(fā)粉塵的主要物質(zhì)是：煤炭、散糧、礦石、散鹽、散化肥、砂石、散木材等。（2）粉塵的擴(kuò)散與風(fēng)向、風(fēng)速、粒徑大小、比重、濕度、

貨種及裝卸工藝等有關(guān)。

MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[46]第六節(jié)粉塵污染及其防治技術(shù)Section1Dustpollutionandcontroltechnologies二防止粉塵污染的措施1.濕法防塵對(duì)堆場(chǎng)噴水以達(dá)到防塵目的。煤炭和礦石表面含水率超過(guò)6%時(shí)，可保證基本不起塵，噴水除塵的除塵率一般可達(dá)80%。

MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技術(shù)第八章防止船舶大氣污染[50]

近年來(lái)在噴水降塵基礎(chǔ)上，發(fā)展出各種各樣的除塵方式，均比常