远洋船舶NOx废气处理系统SCR选型及实船安装
浅述船用SCR技术及应用
浅述船用SCR技术及应用船用SCR技术是一种广泛应用于船舶尾气处理系统中的尾气净化技术。
SCR即Selective Catalytic Reduction的缩写，意为选择性催化还原，通过将尿素溶液喷入尾气中与氮氧化物（NOx）发生化学反应，从而净化尾气排放。
船用SCR技术的应用不仅可以有效降低船舶的尾气排放，还可以提高燃料的利用率，节约能源资源，是一种环保高效的技术。
船用SCR技术的工作原理是通过给尾气中喷入尿素溶液，在SCR催化剂的作用下，氮氧化物与尿素发生还原反应，生成氮气和水蒸气，从而净化尾气。
这种选择性催化还原反应需要在一定温度范围内进行，通常在250°C以上的高温下才能达到较高的效率。
在船舶运行时，需要保证SCR催化剂在适宜的温度下工作，对尿素溶液的喷入量和催化剂的运行温度进行控制，以确保尾气净化效果。
船用SCR技术的应用可以有效降低船舶的尾气排放。
船舶在运行过程中会产生大量的尾气排放，其中含有大量的氮氧化物等有害气体，对环境造成严重的污染。
采用SCR技术可以将这些有害气体进行有效的还原，将排放的有害物质转化为无害的氮气和水蒸气，从而减少对环境的影响。
根据研究表明，采用SCR技术后，船舶的氮氧化物排放可以降低80%以上，大大改善了船舶的环境性能。
船用SCR技术的应用还可以提高燃料的利用率，节约能源资源。
尾气在经过SCR技术处理后，其中的有害物质得到净化，同时氨和尿素的化学反应也产生了热量，这些热量可以被利用，提高燃料的利用率。
燃料的燃烧过程中也会产生氮氧化物，采用SCR技术可以在一定程度上减少燃料的氮氧化物排放，节约了能源资源。
船用SCR技术的应用不仅可以降低排放物的排放量，还可以提高燃料的利用率，从而实现环保和节能的双重效果。
船舶柴油机SCR系统简介和实船应用研讨
船舶柴油机SCR系统简介和实船应用研讨◎ 吴清飞 中远海运船员管理有限公司摘 要：船舶尾气处理装置SCR系统是目前新造船舶上为适应新公约要求而配置的设备之一，但在使用管理中还存在很多的盲区，本文以主机LP-SCR装置为例，主要介绍结构原理，管理维护，常见故障分析以及本装置在实船应用中对其他设备潜在的影响。
籍此和业内同仁共同学习和探讨，并为船舶管理人员提供一定的参考。
关键词：SCR系统；结构原理；管理维护；影响与评估1.引言随着全球防止大气污染控制措施的不断升级，在硫分控制的基础上，对氮氧化物（NOx）的控制也越来越趋于严格，目前全球已有北美、加勒比海、波罗的海和北海四个氮氧化物（NOx）控制区。
对船舶管理方面提出了更高的要求，在现有的柴油机技术下，仅依靠机前和机内的措施很难大幅度降低NO x的排放，于是尾气后处理装置SCR（Selective Catalytic Reduction）——选择性催化还原技术开始进入工业领域并逐步延伸应用到了船舶柴油机上。
在不改变柴油机内部结构，不增加燃油消耗，适应极低NO x排放要求的前提下，为柴油机配置合适的尾气后处理装置SCR是当前最好的选择。
国内在SCR系统研究开发和应用上还处于初始阶段，部分技术的应用还需要在实船使用中去不断验证，这些新设备和新技术的应用为船舶管理带来了新的挑战。
如何更有效地处理这些挑战成为了新的课题。
2．SCR系统工作原理和结构组成2.1工作原理S C R的工作原理是在催化剂的作用下，以还原剂有选择性地与船舶柴油机排放中的NOx反应并生成无毒、无污染的氮气和水。
使用的还原剂是浓度为40%的尿素水溶液（NH3）。
SCR系统中主要的化学反应机理如下方程式所示：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O（1）4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O（2）柴油机废气中NO含量通常占氮氧化物总量的85%-95%，经过化反应，绝大多数的NOx能够被转化为没有污染的氮气和水，达到脱硝减排的目的。
船用SCR_技术现状及发展
2023年·第4期·总第205期船用ＳＣＲ技术现状及发展林 睿 彭佳杰 贺天智 王树信 童雨舟 陈 勇 代黎博（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海 ２０００１１）摘 要：…船用选择性催化还原（selective…catalytic…reduction,…SCR）技术是1项高效的NO脱除技术，已经在船舶领域得到了X广泛应用，但随着环保要求调整与能源结构的变化，船用SCR技术也需要相应调整。
目前船用SCR多使用尿素-选择性催化还原（Urea-SCR）技术，此技术受船用燃料油中杂质及烟气排气温度影响较大。
其中，船用燃料油中的硫（S）及碱性金属等物质含量高，对催化剂的毒副作用明显，限制了船用SCR的使用。
船舶主要使用柴油机，决定了烟气排气温度变化区间，通过影响尿素水解产NH3效果、SCR反应器布置形式及催化剂活性，最终影响尾气脱硝效果。
上述现状表明，使用船用燃料油的船舶，带废气加热的LP-SCR系统设计将是SCR设计的重要方向；寻找产NH3效率高及控制精确的安全NH3源（或方式），对于船用SCR系统发展也起到了至关重要的作用；提高燃料品质、降低烟气中毒副作用限制，可为研制发展船用新型低温、抗毒催化剂提供基础。
由于碳中和目标，低碳、零碳燃料船舶将是全球趋势，使得燃烧后排气不同，进而导致SCR控制技术变化。
零碳、低碳燃料组分单一且具有还原性，还具备作为SCR还原剂的潜力，因此利用燃料自身还原NO X的一体化处理SCR技术，将成为碳中和目标下船舶SCR发展的重要方向。
关键词：柴油机；氮氧化物；后处理技术；选择性催化还原中图分类号：X511；U664.121………文献标志码：A………DOI：10.19423/ki.31-1561/u.2023.04.069 State-of-the-Art and Development of Marine SCR TechnologyLIN Rui PENG Jiajie HE Tianzhi WANG Shuxin TONG YuzhouCHEN Yong DAI Libo(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)Abstract: Marine selective catalytic reduction (SCR) technology is an efficient NO X removal technology, which has been widely applied in shipbuilding industry. However, the marine SCR technology also needs to be adjusted with the continuous improvement of the environmental requirements and the changes in marine energy structure. Nowadays, most marine SCR technology uses Urea-SCR technology, which is greatly affected by impurities in the marine fuel oils and the temperature of the exhaust. The high level of sulfur and alkali metals in the marine fuel oils has significant toxicity on catalysts, limiting the use of marine SCR. The diesel engine that mainly used on ships determines the range of the temperature change of the exhaust, which finally affects the denitrification of the exhaust gas through the influence on the effect of urea hydrolysis to produce ammonia, the layout of the SCR rectors and the catalyst activity. The above situation indicates that the design of an LP-SCR system with exhaust gas heating will be an important direction of the design of the SCR for the ships using marine fuel oils as fuel. It is critical to find safe source or method of supplying ammonia with high production efficiency and precise control for the development of marine SCR systems. Improving the fuel quality and reducing the toxicity effect in the smoke can provide a foundation for the research and development 收稿日期：2022-10-21；修回日期：2022-12-12作者简介：林…………睿（1996-），男，硕士，助理工程师。
船机选择性催化还原系统SCR排气处理的数值计算
船机选择性催化还原系统SCR排气处理的数值计算船舶是当今国际贸易的重要运输工具，尤其是大型液化天然气船。
船用发动机因为使用燃油，排放物氮氧化物、颗粒物、硫氧化物等远高于汽车尾气的排放水平，给海洋环境带来了巨大的破坏。
此外，国际航运组织IMO也越来越注重船舶环保，提出了不断升级的排放限制。
选择性催化还原系统(SCR)是一种成熟的船舶排气处理技术，可以有效降低氮氧化物排放。
通过数值计算，可以评估SCR系统的性能、优化设计参数，为船舶环保工作提供技术支持。
船用SCR系统由催化剂反应器、喷射系统、控制系统等组成，其中最核心的是催化剂反应器。
对催化剂反应器进行数值计算，需要建立复杂的数学模型，考虑流体力学、热传导、质量扩散等多个因素的影响。
其中，反应速率是决定SCR系统性能的关键因素，需要合理地估算反应速率。
针对不同的催化剂，需要选择合适的反应速率公式。
针对SCR系统的数值计算，常常采用CFD方法(Computational Fluid Dynamics)进行模拟。
CFD方法可以模拟流体的运动和化学反应，并在三维空间内计算各物理参数的分布。
CFD方法的优点在于可以细致地描述复杂的流动结构、化学反应机理，并可以提供在实验中难以获得的物理参数。
然而，CFD方法的计算量较大，需要充分发挥计算机性能，同时还需要对模型的准确性进行验证和修正。
对SCR系统进行数值计算，需要建立物理模型、数学模型和化学反应模型。
物理模型要描述SCR系统内气体的流动、温度场、化学物质传输等基本过程。
数学模型包括控制方程、边界条件和初值条件，基于物理模型构建。
化学反应模型要考虑不同污染物之间的化学转化，以及催化剂对化学反应的催化作用。
对于航海运输领域的SCR系统，ALCOA等公司已经推出了数字化产品，可在数值计算领域提供全面的技术支持。
这些数字化产品可以实现SCR系统设计方案的优化，降低排放浓度，提高系统效率。
该产品还能够对SCR系统的运行情况进行实时监测，随时调整催化剂的质量和分配方法，以最大程度地提高系统性能。
试论基于SCR技术的船舶柴油机尾气处理系统
65中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.07 （上）在2008年国际海事组织批准了MARPOL 附则的修正案后，IMO Tier Ⅲ对船舶NO X 的排放有更加严格的限制，加大了航运企业的压力。
近年来，各国船舶制造行业对SCR 技术在降低船舶氮氧化物排放量这一作用上逐渐展开研究，希望能够通过这一技术减轻航运行业对海洋造成的污染。
1 SCR 的发展与应用现状SCR 选择性还原技术主要以尿素或NH 3做还原剂，利用催化原理，将NO X 还原成H 2O 和N 2。
这一技术在柴油机为其处理系统中有重要的应用。
SCR 技术在最初的应用与发展主要集中于发电厂设施、以四冲程柴油机作为主机的沿岸船舶等设施，随着近年来这项技术的发展进步，逐渐在远洋船舶上有更多的发展与研究。
国际船舶大气排放管制协会在相关的调查中显示，从第一套SCR 应用于船上开始，截至目前总计共有超过500台的SCR 系统被应用于船上。
就当前的应用现状来看，SCR 技术主要应用于四冲程发动机上，但相对的在二冲程柴油机上并没有太多的应用。
SCR 系统能够有效减少柴油机NO X 的排放，符合国际海事组织对船舶柴油机排放污染的要求。
并且，SCR 系统的应用不需要对船舶柴油机做过大的改动，有效保障了燃油的经济性，对于燃油的品质没有过高的要求，从而避免了船舶油耗与PM 排放的增加，是近年来船舶制造业所重视的技术之一。
2 限制SCR 技术发展的因素我国对SCR 系统的研究起步较晚，由于其初装成本较高，在船舶上还没有得到广泛的应用。
近年来，一些对SCR 系统的研究与实际的应用中，还存在着一些问题需要改进。
第一，SCR 催化还原反应对温度的限制有较高的要求，在主机排烟达到一定温度的时候，能够使SCR 的催化还原顺利进行。
由于温度这一因素的限制，使这一方式在船舶上的使用有一定的局限性。
但在机动航行、低负荷工况下，由于主机排烟的温度无法满足SCR 催化还原反应所需的温度条件，无法最大效率发挥SCR 系统的作用。
选择性催化还原减排NOx装置及其在船舶的应用
选择性催化还原减排 Ｎ ｘ Ｏ 装置及其在船舶的应用 术
集美大学轮机 工程 学院 陈景锋
２０ ｏ ５年 ５月 １ ９日生 效 的 ７ ／８ＭＡ Ｐ Ｌ附 则 Ⅵ ３７ Ｒ Ｏ
蔡振雄
尹 自斌
催 化 还原 反 应 的最 佳 温度是 ２ ０ ４ ７℃。 因为 涡 ５～ ２ 轮 增 压 器 后 废气 温 度 降 低 ， 应 速 度减 缓 ， 易 冷凝 ， 反 且 Ｓ Ｒ处理 器安 装 于柴 油机 与涡 轮增 压器 之 问 。 Ｃ
Ｓ Ｒ装 置 还 需设 一旁 通 管 道 （ １ 示 出 ） 由旁 Ｃ 图 未 ，
通 阀控 制废 气 是否 进入 Ｓ Ｒ处理 器 。 Ｃ
柴 油机 运行 中 ：
剂 的直接反应 ， 高选择性地优先把 Ｎ ｘ Ｏ 还原为氮气嘲 。
１ 船用 Ｓ Ｒ装 置原 理及 组成 Ｃ 目前 ，国外 多家 船用 柴油 机 厂 商研 究 开发 了选 择 性 氨类 催 化 还 原 减氮 法 （ ｅ ｃ ｖ ａａ ｔ ｅ ｕｔ ｎ Ｓ ｌ ｔ ｅＣ ｔ ｙｉ Ｒ ｄ ｃｉ ， ｅｉ ｌ ｃ ｏ
部分 式 ， 成本 较 低 ， 行 费用 相 对较 低 ， 只能 部 运 但
Ｓ Ｒ装 置之 前有 旁通 管道 可 以使废 气不 经 处理 直 Ｃ
接 通 向增压 器 。
个 整体 ， 构 紧凑 。 结
竖 直式 ．废气 竖 直 流经 催 化剂 再返 回到涡 轮增 压 器 ， 道 弯 曲多 ， 置前 后 压 差 较 大 ， 且催 化装 置 受 管 装 而 上 下空 间的限 制不 能做 很长 。 水 平式 ． 气 流 向为 水平 ， 排 催化 剂截 面常 为矩 形 的
（ ） 本化 学反 应 １基
Ｕｅ— Ｃ ｒａ Ｓ Ｒ法 ，是 尿 素 与 水 按 适 当 比例 （ 般 为 一
36000 DWT多用途船加装SCR装置的方案设计与实船应用
柴油机Diesel Engine第43卷(2021)第3期Vol.43(2021)No.3［上海市船舶与海洋工程学会2020年学术年会轮机专场论文专栏1Lx>«»>«:36000DWT多用途船加装SCR装置的方案设计与实船应用沈鹏，李良乾，彭云霞，朱端祥，宋丽杰，曾建辉(上海船用柴油机研究所，上海200090)摘要：针对某36000DWT多用途船NO,排放须符合IMO Tier皿排放法规的需求，在对几种可能技术分析论证的基础上，结合该船实际情况制定了加装SCR装置的方案：主机加装HP-SCR，发电机组加装LP-SCR。
基于该方案对船舶结构和布置以及涉及的相关设备做了相应修改。
系泊及航行试验表明：加装SCR装置后主机和发电机组的N0”排放满足IMO Tier皿排放法规要求。
关键词：NO,排放；SCR；试验中图分类号:TK421C.5文献标识码:A文章编号$1001-4357(2021)03-0001-05Program Design and Onboard Application of a36000DWTMultipurpose Ship RetrofOed With SCR SystemShen Peng，Lt Liangqian，Peng Yunxia，Zhu Duanxiang，Song Lpie，Zeng Jianhut(Shanghai Marine Diesel Engine Reseerch Institute，Shanghai200090)Abstract:The NO,emission of a36000DWT multipurpose ship has te meet with IMO Tier皿emission reeulations.Based on analysis and veriPcation of several potential technologies，and combined with the ship©condition，retrofitting with SCR system was determined.The main engine was retrofitted with HP-SCR，the gense was retrofitted with LP-SCR.Based on this pagam，the stricture and layoui of this ship，as well as relative equipments were refitted accordinglo-Mooang and see teal show that retrofitting with SCR system，botli eie main engine and the genset can meet with IMO Tier皿emission reeulations.Key words:NO,emission；SCR system；teal0引言船舶运营过程中产生的废气对环境的影响已引起普遍关注，为此国际海事组织(IMO)出台了Tier皿排放法规。
船舶选择性催化还原(SCR)系统
文献标识码：A
文章编号：1006-7973（2017）02-0078-03 6NO2+8NH3→7H2+12H2O 当操作 SCR 装置，需要保证最低的工作温度如下图 1 所示。这个温度须低于催化剂块形成铵盐的温度。而铵盐的 形成取决于水相中 SO3 和 NH3 的浓度。 通常过量的 NH3 形成硫酸氨： 2NH3+SO3+H2O→ （NH4） SO4 通 常 过 量 的 SO3 形 成 硫 酸 氢 铵 ： NH3+SO2+H2O → （NH4）HSO4
第2期
温海涛：船舶选择性催化还在建 2 艘 12,000t 抬浮力打捞工程船 的 SCR 系统图。整个系统有： （a）泵站：产生输送压力，泵站输送的还原剂从储存柜 通过压力控制和分配单元喷射到排烟通道。一个溢流阀用来 保持系统的恒定压力。 （b）压力控制和分配单元：通过压力控制单元的球阀， 还原剂分配到指定的配量单元。 溢流阀调节尿素所需的压力。 根据配量单元的消耗量，多余的还原剂被泵回储存柜。 （c）配量单元：包含一个流量计和自动计量阀以确保尿 素的精确配量。此外还包括尿素理论开关和空气供给。配量 过程前先冷却二级喷嘴，冷却时间取决于管系的长度和直径 以及所使用的还原剂， 一般需要 180s； 一个闭路控制回路用 来测量和配量所需的还原剂用量，控制回路由流量计和配量 阀组成；系统处于关闭或待机模式后冲洗管路去除残余的还 原剂，冲洗持续时间取决于管路的长度与直径和使用的还原 剂，通常需 180s。每个反应装置配有一个配量单元，连接到 SCR 控制单元。尿素、柴油机负荷、和 NOx 之间的函数用 曲线记录在 PLC 里。 控制系统根据柴油机负荷自动进行尿素 喷射量的控制，保证精确、无滞后配量。 （d）SCR 反应器：是系统核心部件，由催化模块和外 壳组成，氮氧化物的化学反应在此发生。 （e）吹灰装置：用压缩空气吹脱积聚在催化模块的烟气 颗粒和灰尘，以保证 SCR 反应装置持续有效工作， 防止排气 背压升高和系统催化效率降低。吹灰装置能实现自动控制运 行，当反应装置前后压差设定值时自动运行。选择手动控制 时可以进行连续吹灰工作。 （f）混合单元：尿素在混合单元内喷入、雾化、和混合， 混合单元由同轴喷管、静态混合器（从流量工程角度优化） 、 混合管组成。尿素溶液和压缩空气由同轴管送至喷嘴。通过 喷嘴，压缩空气和尿素溶液雾化成细水雾注入到废气中。尿 素溶液在混合管内完成蒸发，静态混合器确保还原剂与废气 的彻底混合，使还原剂均匀地流向催化器。混合器和喷嘴安 装在一根直管内，混合器尺寸和喷管长度排气、尿素流量和 背压的具体信息。SCR 系统停止工作后还原剂会残留在喷嘴 部分，由于还原剂的蒸发或变质等原因可能导致喷嘴堵塞。 还原剂供给系统应设有压缩空气清扫功能或其他等效措施在 系统工作停止后清除喷嘴内的残留以防止喷嘴堵塞。 （g）SCR 控制柜和接线盒：由 PLC 和人机界面组成。 调节控制 SCR 系统，使排气符合规定的氮氧化物排放限制。 废气分析系统测量废气中 NOx 浓度， 控制器考虑测量的 NOx 浓度，按照当前的工况调节计算还原剂使用，从而根据柴油 机的负，荷准时精确配量还原剂。此外，一个闭环控制用来 比较还原剂的实际使用值和根据柴油机负荷所需要的值。通 过一个模/数转换器，控制器的输出转换成模拟信号。在尾气 测量系统中，NOx 干净气体浓度当作一个附加的控制值持续 记录，根据控制值和测量值的偏差，处理器决定喷入废气还 原剂的量。控制／调节包括以下功能：调节还原剂量、通过 NOx 监测精确配量还原剂、控制所有安全功能、控制泵组单
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NA V AL ARCHITECTURE AND OCEAN ENGINEERING 船舶与海洋工程2019年第35卷第1期（总第125期）DOI：10.14056/ki.naoe.2019.01.008远洋船舶NO x废气处理系统SCR选型及实船安装殷华兵，王伟彬（中远海运特种运输股份有限公司，广东广州 510623）摘要：针对国际海事组织（International Maritime Organization, IMO）MARPOL公约附则VI对船舶废气（主要针对NO x和SO x）排放限制要求日益严格的状况，对船舶废气处理系统进行研究。
集中分析远洋船舶NO x废气处理系统的选型原则，比较NO x废气处理技术的研究现状和目前相对成熟的技术方案的优劣。
在此基础上，提出实船采用低硫燃油+低压选择性催化还原技术（LP- SCR）整体的技术解决方案，并在实船上应用。
同时，展望未来该领域的发展趋势，提供一定的借鉴。
关键词：MARPOL公约附则VI；船舶废气处理系统；选型原则；低硫燃油+低压选择性催化还原技术（LP- SCR）中图分类号：X736.3 文献标志码：A 文章编号：2095-4069 (2019) 01-0043-08Selection Principle and Installation ofSCR System on Ocean-Going ShipYIN Hua-bing, WANG Wei-bin(COSCO SHIPPING Specialized Carriers Co., Ltd., Guangzhou 510623, China)Abstract: This paper studies the ship exhaust gas emission system in accordance with the stricter requirements of MARPOL Annex VI issued by the International Maritime Organization (IMO) on ship exhaust gas (mainly NO x and SO x) emission. The selection principles of NO x exhaust gas treatment systems for ocean-going ships are analyzed. The status quo of NO x exhaust gas treatment technologies as well as the advantages and disadvantages of relatively mature technologies available at the moment are compared. On this basis, an overall solution of low sulfur fuel plus low pressure selective catalytic reduction (LP-SCR) technology is proposed, which is applied to ships now. The paper also looks into the future development trend in this field to provide references.Key words:MARPOL Annex VI; ship’s exhaust gas treatment system; selection principle; low sulfur fuel oil +LP- SCR0引言远洋船舶须满足国际海事组织（International Maritime Organization, IMO）制定的MARPOL公约附则VI 对船舶NO x和SO x的排放要求[1]，以有效约束船舶尾气排放对大气造成的污染（见表1和表2）。
该公约规定的船舶NO x和SO x第3阶段控制标准（TierⅢ）已正式施行，在排放控制区域内航行的船舶面临严格的排放限制要求。
收稿日期：2017-10-26基金项目：中远海运集团科研基金作者简介：殷华兵，男，工程师，硕士，1977年生。
2004年毕业于大连海事大学载运工具运用工程专业，现从事新造船研究工作。
44 船舶与海洋工程2019年第1期表1 MARPOL73/78公约附则VI中关于船舶燃油含硫量的控制标准适用海域燃油含硫量/% 日期4.50 2012—01—01前全球海域3.50 2012—01—01起0.50 2020—01—01起1.50 2010—01—01前特定硫排放控制区1.00 2010—01—01起0.10 2015—01—01起表2 MARPOL73/78公约附则VI中关于NO x的控制标准单位：g/(kW·h)发动机额定转速/(r/min)日期n<130 130≤n＜2000 n≥2000 2000—01—01~2010—12—31 17.0 45∙n(-0.2)9.82011—01—01~2015—12—31 14.4 44∙n(-0.23)7.72016—01—01以后（ECA区） 3.4 9∙n(-0.2) 2.0我国针对沿海船舶和内河船舶排放控制的法规也日趋严格，其中2016年正式生效的珠三角、长三角和环渤海水域船舶排放控制区实施方案（中国版排放控制区）针对船舶NO x和SO x等污染物排放制订了分阶段的控制目标，以改善这些区域的空气质量；同时，我国首部专门针对船舶大气污染物排放控制的强制性标准《船舶压燃式发动机排气污染物排放限制及测量方法（中国第一、二阶段）》对船舶NO x和SO x等多种污染物排放做出了明确限制，对在我国排放控制区内航行的船舶提出了更高的要求。
无限航区的远洋船舶，尤其是在SO x排放控制区（SECA）和NO x排放控制区（ECA）航行的船舶，将来面对的局面是必须对尾气排放进行控制，以满足越来越严格的污染物排放限制要求。
选择和安装船舶废气（NO x、SO x）处理系统成为新造船舶要解决的问题。
1 远洋船舶废气处理系统设备选型原则1.1安全性原则安全是远洋船舶设备选型最重要、最基本的原则。
对于一项新技术或新设备而言，技术的成熟性非常重要，尚处在研发阶段且未经实船检验的产品不作为营运船舶考虑的对象。
此外，安全性还体现在潜在风险的大小上，一项成熟的技术也有可能对船舶核心安全设备的运行工况产生较大的影响，若废气处理系统对主机的工况影响较大，在使用之前需进行潜在风险系数评估，评估不达标的不能采用。
1.2 技术经济性原则技术经济性主要体现在初置成本和维护管理成本2个方面。
一般设备成本中有很大一部分来自研发成本，这部分成本最终会转嫁给用户，故选用技术和市场开发均较为成熟的产品有利于降低初置成本。
当然，即使初置成本不高，维护管理成本提高也会使整体运营成本提高，该产品的技术经济性也会降低。
1.3工程实现可行性原则当前建造的远洋商船在设计上越来越多重视适货性和经济性，船舶能效设计指数（Energy Efficiency Design Index, EEDI）的提出在技术经济性上对船舶设计提出了更高的要求。
新设计的船舶将尽可能多的空间留给货舱区域使得机舱、生活区和烟囱棚等区域的空间变得越来越小，甚至已影响到机舱正常的通风和散热需求。
安装和布置废气处理系统必须考虑该情况，工程实现的可行性是主要考量的技术指标之一。
殷华兵，等：远洋船舶NO x 废气处理系统SCR 选型及实船安装 451.4 便于维护管理原则远洋船舶在大洋中航行期间无法得到很好的岸基支持，可靠性高、易于维护管理、互换性高及耗费品易于获得的船用产品将是优先选用的产品。
2 船舶废气处理技术研究现状船舶废气处理技术主要针对的是NO x 和SO x 的排放限制，目前市面上的SO x 处理技术主要有采用洗涤塔和直接燃用低硫燃油2种。
由于洗涤技术不仅需要采用体积庞大的洗涤塔，还需用海水和有腐蚀性的碱对废气中的硫化物进行洗涤和中和，且在处理完之后会产生对环境造成二次污染的洗涤副产物，故洗涤塔对船舶的安装和设计提出较大的挑战，维护和管理也较为困难。
与之相比，低硫燃油易于获取，且随着燃油提炼技术的发展，低硫燃油的采购成本会有所降低，故洗涤塔除硫技术不作为本文研究的重点。
NO x 减排技术[2]主要有机内控制技术和机外控制技术2种，其中：机内控制技术主要通过推迟喷油、进气加湿、废气再循环和均质预混合燃烧等方式降低柴油机燃烧火焰的温度及减少高温停留时间，从而实现NO x 的减排；机外控制技术主要通过选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction, SCR ）等技术，根据催化还原原理，在柴油机废气端实现NO x 的减排[3]。
目前，柴油机缸内的NO x 机内控制技术主要有推迟喷油技术、进气系统改进技术、进气加湿技术（Humid Air Motor, HAM ）、燃油乳化技术（Fuel Water Emulsification, FWE ）、均质预混合燃烧技术（Homogeneous Charge Compression Ignition,DF ）等。
相关学者[4]对已有减排技术的效果进行调查研究，给出各减排技术的减排效果潜力及IMO 标准对比见图1。
从图1中可看出，随着Tier Ⅲ法规的实施，机内控制技术已不满足排放要求，只有废气再循环技术（Exhaust GasRecirculation, EGR ）[5]、DF 和SCR 才能满足Tier III 的排放要求。
本文主要从实船安装研究的目的出发，分析EGR 、SCR 和DF 技术的可行性和优劣。
2.1 双燃料发动机技术为满足Tier III 的排放要求，通过将双燃料发动机的工作模式由燃烧重油切换为燃烧液化天然气（Liquefied Natural Gas, LNG ）来实现，试验证明双燃料发动机可满足排放控制要求。
双燃料发动机在船舶上使用时，其LNG 供气系统尤为重要。
图2为典型双燃料发动机的LNG 动力燃料系统图，由于LNG 燃料需储存在极低的温度下，因此与一般的柴油动力船相比，LNG 动力船往往需安装特别复杂的气体存储装置，在LNG 进入发动机燃烧之前需将其蒸发气化为气体，并由主阀控制气体的量，在气体进入发动机之后燃烧产生动能。
2.2 废气再循环技术EGR 技术的主要原理是将部分废气引入进气道，与空气混合之后重新参与燃烧。
由于废气中N 2和CO 2等气体所占的比例较高，与进气混合之后可降低进气的氧浓度。