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
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我有話要說
近日，國內新型船用環保柴油機研制佳音頻傳。
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，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（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（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、化學品船、油船等多種船型。
“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�；拖盗谢a，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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