LNG气体燃料在内河船的应用前景

LNG为清洁能源,用作燃料时不排放SO₂,与使用燃油相比,使用LNG使二氧化碳排放量减少了20%。发展以LNG气体燃料为动力船舶,不仅可改善生态环境,减少有害排放物,而且可产生可观的经济效益,其在船舶交通运输行业的应用和推广已呈潮涌之势,以LNG为燃料的动力推进系统必将成为今后绿色航运的重要贡献因素之一。     

在航船舶尾气无人机遥测技术研究与应用

为打好船舶大气污染防治攻坚战,落实交通运输部海事局"陆海空天"一体化海事监管体系建设方向,提升我国海洋、内河及环境情况复杂水域中在航船舶尾气监测的自动化水平,研究了小型化的船舶尾气嗅探传感器,利用无人机搭载嗅探传感器实时监测在航船舶尾气中的SO₂和CO₂浓度,依此反推船舶燃油的硫含量。选择对上海(排放控制区)关键水域的在航船舶开展实验测试,统计不同船长、不同水域的海船尾气监测结果,综合分析船舶的燃油行为,为海事执法提供新的技术手段;总结可推广应用船舶尾气遥测无人机先进技术监管模式,为我国船舶大气污染物排放控制区高效及精准监管树立样板。     

应对船舶燃用低硫燃油风险的几项新技术

硫氧化物（SO_X）是主要的大气污染物之一。其中的SO₂,刺激性强,直接危害人的眼鼻和喉粘膜,引起呼吸器官炎症;SO₂进一步氧化生成的SO₃,与大气中的水蒸气结合生成硫酸并形成酸雨,还会危害建筑、设备以及生态系统等。船舶主机、发电机、锅炉等燃烧所排放的废气含有大量SO_X,引起世界航运界的高度重视。为了减少船舶的SO_X排放,IMO的《国际防止船舶造成污染公约（MARPOL）73/78》附则Ⅵ《防止船舶造成空气污染规则》已于2005年5月19日生效,其第14     

浅谈LNG动力船的现状与发展趋势

将液化天然气(LNG)作为船舶燃料,部分或完全替代柴油燃料,可以达到节省燃油和降低排放污染物的双重目的。本文拟就LNG动力船的经济性和环保性进行分析,探讨LNG动力船的现状及发展趋势。     

预混氢/氨对船用发动机燃烧和排放性能的影响

为了减少内燃机领域的碳排放，降低全球变暖的速度，从柴油机的功率、燃烧和排放性能等方面考察预混氢/氨燃料在高压共轨船用柴油机上应用的可行性。结果表明：随着预混氢/氨混合燃料中氨燃料比例的增加，柴油机的缸内压力峰值和缸内温度峰值升高，但柴油机的功率下降明显。氨燃料的燃烧特性较差，当氨的比例大于60%后，柴油机功率下降更为明显。使用预混氢/氨混合燃料燃烧模式后，柴油机CO₂排放大幅降低。当掺氨比例较小时，soot和NO_x排放波动较小，CO和N₂O排放逐渐升高；当掺氨比例大于50%时，CO、soot、N₂O和NO_x排放大幅降低。综合考虑柴油机的整体性能，H30/A70被选为最佳的氢/氨混合比例。研究结果可为内燃机减碳提供方向。     

浅谈LNG动力船的现状与发展趋势

摘要：将液化天然气（LNG）作为船舶燃料，部分或完全替代柴油燃料，可以达到节省燃油和降低排放污染物的双重目的。本文拟就LNG动力船的经济性和环保性进行分析，探讨LNG动力船的现状及发展趋势。     

船舶发动机尾气NOX和SOX控制技术研究现状浅析

远洋船舶运输作为三大运输体系之一,具有运输成本低、运输量大和安全性高等优点,但其尾气中NO_X和SO_X等也造成了严重的大气污染,亟待控制。文章梳理总结了目前国内外船舶发动机尾气NO_X和SO_X控制技术,并介绍了各技术的工作原理、优势及不足。该文认为基于尾气后处理系统的脱硫脱硝一体化技术,对船舶改动较少,且更适合旧船改装;而基于代用燃料或者燃料电池的新能源绿色船舶技术是未来船舶污染物控制、降低温室气体排放的最理想解决方案。     

双燃料型近海供应船开发设计研究

以一艘LNG燃料近海供应船船型的研究开发项目为例,对船舶的总布置方式、动力系统选型、LNG燃料系统架构、危险气体影响区域、变频驱动技术等关键技术进行详细分析,对于船舶的污染物排放和船舶能效指数做了初步计算分析,可以为LNG动力船舶的船型开发提供有益参考。     

船舶大气污染物岸基嗅探式自动监测系统设计与验证

为实现船舶大气污染物排放量的远程测量,初步筛选出高排放船舶,提高船舶排放监管的针对性和效率,设计一种基于嗅探式传感器的岸基监测设备和配套的软件平台系统。系统通过采集船舶大气污染物浓度数据、船舶自动识别系统(Automatic Indentification System,AIS)数据和气象数据等实时信息,基于船舶尾气排放量在线估算方法、船舶尾气排放扩散数值模拟、观测数据的模式识别算法等,实现船舶尾气排放特征的在线识别和疑似高排放船舶的粗筛。对比在相同环境条件下CALPUFF模型计算得到的气体污染物模拟理论浓度,验证岸基嗅探式自动监测系统的监测可行性和准确性。     

船用氨燃料供给系统设计和CFD仿真

该文基于氨燃料动力的船舶主机需求，展开液氨加压供给和氨捕捉设计。文中设置三段式增压并具有缓冲罐的供给方式，针对燃料罐形式、阶梯加压、消除管路气阻、惰化防爆以及氨排放捕捉等关键点展开分析和仿真计算。仿真结果显示，燃料回流汇入压力在预设区间内，该设计可实现增压增温后稳定供给主机，且有效实现氨排放的捕捉和处理。系统分析表明：采用半冷半压式燃料罐，结合两级泵和缓冲罐，组成三段式增压，具有可行性和稳定性；而采用水雾喷淋结合吸附器可有效捕捉氨和控制氨排放在22.8 mg/m³内。     

可变比例掺水甲醇燃料供给系统原理性设计

船舶主机排放NO_x需要满足IMO TierⅢ的要求,基于MAN主机给出的甲醇掺水可有效降低排放NO_x的实验数据,设计了淡水掺入甲醇的供给系统。船舶燃料通过设计的甲醇燃料供给单元和淡水供给管路,再经比例混合供给主机。对二级加压加温、比例供给、消除管路气阻、惰化防爆安全等重点问题和关键点展开分析。该设计可实现淡水和甲醇按指定比例混合,压力和温度满足主机使用要求,分析表明,在主机负荷25%时,淡水可实现掺混质量流量比0.8,在主机负荷100%时,淡水可实现掺混质量流量比0.4,并可根据负荷变化实现比例可变。     

低活性燃料对柴油机RCCI的工作性能影响

为实现柴油机节能减排,提高燃烧效率,满足TierⅢNO_x排放法规和碳中和目标,建立TBD620柴油机三维仿真模型。通过甲醇进气道喷射法和缸内直喷掺水乳化油技术相结合,研究燃用低活性燃料对柴油机RCCI燃烧模式的工作性能影响。在额定工况下,柴油机转速为1 800 r/min,设置10%～50%共5组甲醇掺混比,每组甲醇掺混比都对应0～20%的6组掺水率,共30组模拟组合进行研究。研究结果表明：随着进气道甲醇量增加,柴油机燃烧始点滞后1～2℃A、燃烧初期放热率峰值升高,燃烧效率下降40.0%,缸内爆压升高5.1%,CO₂和NO_x排放分别下降41.8%和7.7%;随着掺水率增加,柴油机燃烧始点滞后1～2.5℃A,燃烧初期放热率峰值升高,燃烧效率提高8.1%,NO_x排放最大下降13.3%,2种技术不同组合下柴油机CO₂和NO_x排放显著改善、燃烧效率升高,甲醇进气道喷射法和缸内直喷掺水乳化油技术组合的RCCI燃烧模式,对于实现TierⅢ NO_x...     

船舶废气CaO浆液闭式湿法洗涤的脱硫性能与机理

针对船用开式海水湿法洗涤工艺存在的二次污染问题,以及常规的船用闭式湿法洗涤脱硫工艺存在的药剂价格高、长期运行脱硫成本高的问题,开发一种更经济高效的船舶脱硫工艺。基于中试级模拟船舶废气处理系统,通过试验对比Ca(OH)₂、CaO、Mg(OH)₂、MgO、NaHCO₃和NaOH等6种常见碱性添加剂的湿法洗涤脱硫效果。结果表明：在相同的质量分数下,CaO浆液的脱硫性能好,药剂成本远低于另外5种脱硫剂;当烟气流量为50Nm³/h,烟气温度为200℃,SO₂初始浓度为0.05%时,质量分数为0.5%的CaO浆液的脱硫效率高于98%,维持90%以上脱硫率的时间长达85min,对应脱除1mol的SO₂消耗的分析纯CaO的成本仅为2元。进一步通过试验研究主要工艺参数对CaO浆液脱硫性能的影响,并对洗涤液中的脱硫产物进行表征分析,探究CaO浆液脱硫的反应机理。结果表明,CaO在船舶废气闭式湿法脱硫领域具有很大的应用潜力。     

船用LNG发动机废气重整再循环控制系统设计分析

为减少船用LNG发动机中的NO_x排放,基于CAN总线设计一种废气-燃料重整再循环(REGR)控制系统,根据REGR系统工作特性与控制功能需求,确定系统硬件选型与控制方案,选用瑞萨MCU设计REGR控制器并集成相应的软件策略,在玉柴YC6MK200NL-C20船用LNG发动机上进行了REGR控制系统与发动机性能测试试验,结果表明,该控制系统可以较好地满足功能需求,能根据发动机运行工况实时调节废气重整再循环率与重整燃料供给量,改善发动机燃烧过程与排放特性,使得LNG发动机排放达到IMO Tier III标准。     

双燃料发动机进气道加湿燃烧性能仿真

针对柴油机因掺烧生物柴油而带来的NO_x排放浓度升高的问题,提出了柴油-生物柴油结合进气道加湿的方法,对4190柴油机进行仿真。将台架试验数据与仿真结果进行对比,以验证模型的准确性。设置4组生物柴油掺混比及4组水油比进行仿真分析。在生物柴油掺混比为30%、水油质量比为2时,指示功率为52.4 kW,比原机指示功率下降4.73%,NO生成质量分数为5.88×10^-5,比原机仿真数据降低76.85%。该优化方案在保证动力性的前提下能极大地降低NO_x排放,为生物柴油实际应用提供一定的指导。     

氨燃料船舶氨气处理技术探索

随着航运业碳减排战略实施，作为零碳燃料，氨将成为船舶行业碳减排有力措施，氨燃料应用技术也将随之发展。氨气处理技术作为船舶安全运营的保障措施之一，必然紧跟氨燃料应用技术进步而发展。目前，船级社对船舶氨气排放的要求比较简略，未提出详细的设计要求。文章对现有陆地工业氨气处理技术进行分析，认为氨气吸收技术是当前最适合氨燃料船舶的氨气处理手段，而氨气燃烧和催化氧化技术在应用成本和NO_x排放方面还有待改善。     

辛酸甲酯与正丁醇在低速柴油机中的氮氧化物排放特性仿真分析

以生物柴油替代燃料辛酸甲酯,建立辛酸甲酯(MO)与正丁醇(NBA)的混合燃料燃烧反应机理,通过CHEMKIN软件中的均质充量压燃反应器模拟混合燃料在船用低速柴油机中的燃烧,计算氮氧化物体积分数随曲轴转角(CA)变化关系,分析1∶1混合比例下,混合燃料在不同工况下的NO_x排放特性,结果表明,正丁醇掺混比例增加和发动机转速降低会使氮氧化物的体积分数降低;在1.2～26.1 (°)CA内NO体积分数下降原因之一是NO转化为N₂,NO₂体积分数下降的原因是NO₂转化为NO,而其在26.1～126 (°)CA内上升的原因是由NO转化而来;N₂O在1.2 (°)CA后体积分数下降的主要原因之一是N₂O转化为N₂。     

30000 m3 LNG船EEDI计算方法研究

双燃料电力推进系统在LNG运输船上的应用越来越普遍。由于采用了清洁能源天然气作为船舶的动力燃料,使污染物排放情况明显好于传统船舶,能效也更高,但国际海事组织现有能效设计指数(EEDI)计算未能覆盖此类型船舶。通过一型实船计算,探讨了采用双燃料电力推进系统船舶的能效设计指数评估方法。     

船舶余热回收系统技术分析

针对以动力涡轮和蒸汽涡轮作为动力设备的船舶余热回收系统，分析余热回收系统对降低燃油成本、减少CO₂排放和船舶能效设计指数的影响。文章分析了船舶余热回收系统的原理与结构组成，以及系统性能和余热回收效果，分析结果表明：船舶加装余热回收系统（WHRS）可降低燃油成本，节省燃油4%～11%；除节省燃油之外，WHRS还大大降低了CO₂、NO_X、SO_X和颗粒物的排放，同时WHRS也降低了船舶的能效指数（EEDI）。     

极端干旱区典型内陆河生态基流计算研究

目前,计算河流生态基流的方法有很多,以往研究已针对不同的河流进行了实践检验,但针对内陆干旱区尤其是极端干旱区内陆河生态基流的计算尚未见报道。基于以往研究,本文综合运用蒙大拿(Tennant)法和90%保证率河流最枯月平均流量(Q_p)法计算了我国典型内陆河——叶尔羌河及其支流生态基流。计算得到叶尔羌河阿尔塔什断面汛期和非汛期日均生态基流分别为61.50 m³/s和41.00 m³/s,出山口喀群水文断面汛期和非汛期日均生态基流分别为64.48 m³/s和42.98 m³/s;提孜那甫河莫莫克断面汛期和非汛期日均生态基流分别为9.12 m³/s和3.04 m³/s,出山口江卡水文断面汛期和非汛期日均生态基流分别为8.50 m³/s和2.83 m³/s。通过与以往研究文献、规划报告及当地实际情况进行对比分析,发现Tennant法和Q_p法可有效地运用于我国干旱区内陆河生态基流的...