近日，國內(nèi)新型船用環(huán)保柴油機(jī)研制佳音頻傳。

8月18日，滬東重機(jī)有限公司交驗了國內(nèi)首臺帶高壓選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)的低速柴油機(jī)，完全滿足國際海事組織(IMO)關(guān)于氮氧化物（NOx）排放控制技術(shù)章程三級標(biāo)準(zhǔn)（Tier Ⅲ）的限值要求。8月22日，中國船舶重工集團(tuán)柴油機(jī)有限公司交驗了全球首套滿足Tier Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)、帶低壓SCR系統(tǒng)的低速柴油機(jī)。

2017年8月18日袁滬東重機(jī)有限公司交驗國內(nèi)首臺帶自主研發(fā)高壓SCR系統(tǒng)的船用低速柴油機(jī)。

在IMO減排標(biāo)準(zhǔn)要求下，經(jīng)濟(jì)適用的SCR系統(tǒng)幾乎成為新一代柴油機(jī)的“標(biāo)配”。作為“后起之秀”，中國柴油機(jī)制造企業(yè)奮起直追，“打包”提供了系列帶自主研發(fā)SCR系統(tǒng)的主機(jī)產(chǎn)品，力爭擴(kuò)大市場份額。

無論IMO廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)未來的“走勢”如何，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，主動適應(yīng)全球造船業(yè)綠色、環(huán)保發(fā)展要求，已成為行業(yè)共識。

限排倒逼

SCR系統(tǒng)成為最優(yōu)選擇

2005年7月，IMO海上環(huán)境保護(hù)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(guān)技術(shù)章程，并于2010 年生效實施。修訂后的船舶主機(jī)NOx排放控制標(biāo)準(zhǔn)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(guān)于NOx排放控制技術(shù)章程二級標(biāo)準(zhǔn)（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(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，2016年1月1日之后建造的、主機(jī)輸出功率達(dá)130千瓦及以上、航行于北美洲及美國加勒比海排放控制區(qū)（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(biāo)準(zhǔn)全球適用，Tier Ⅲ僅限于排放控制區(qū)，該區(qū)域外的海域則按照Tier Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。日趨嚴(yán)格的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)對船用發(fā)動機(jī)的研制提出了更高要求，節(jié)能、環(huán)保、高效成為柴油機(jī)動力創(chuàng)新的方向。

“IMO 關(guān)于NOx相關(guān)排放規(guī)定實施后，國內(nèi)外主要采用尾氣后處理和雙燃料發(fā)動機(jī)兩種方案應(yīng)對。其中，尾氣后處理主要有兩種技術(shù)方案，即SCR技術(shù)和廢氣再循環(huán)裝置（EGR）技術(shù)。而雙燃料發(fā)動機(jī)方案則是指在不加裝后處理設(shè)備的情況下，通過燃燒液化天然氣（LNG）等清潔能源以達(dá)到Tier Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。”中船動力有限公司技術(shù)中心工程師史萬強(qiáng)說。

相較而言，SCR技術(shù)是目前應(yīng)對Tier Ⅲ排放限制的最佳方案。“SCR和EGR這兩項技術(shù)基本同時發(fā)展，但是目前行業(yè)內(nèi)主要采用SCR技術(shù)。”中國船柴技術(shù)中心副主任張學(xué)強(qiáng)認(rèn)為，SCR與EGR技術(shù)各有優(yōu)勢，但是從應(yīng)用成本和技術(shù)難度來看，SCR技術(shù)“略勝一籌”。

據(jù)介紹，SCR與EGR的根本區(qū)別在于是否在主機(jī)內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化操作。SCR技術(shù)是在機(jī)外進(jìn)行優(yōu)化處理，幾乎不會影響柴油機(jī)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(jīng)濟(jì)可行。EGR裝置則需要在柴油機(jī)內(nèi)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化處理，其優(yōu)點在于基本不需要改變船艙結(jié)構(gòu)，但是需要對發(fā)動機(jī)本身進(jìn)行改造，因此會影響發(fā)動機(jī)性能；雖然初置成本低，但運行成本相對高。

至于雙燃料發(fā)動機(jī)方案，其缺點是受船型限制，目前只在少數(shù)LNG船上使用，且雙燃料主機(jī)價格是普通發(fā)動機(jī)的兩倍及以上，使用成本過高。

因此，在IMO減排標(biāo)準(zhǔn)要求下，經(jīng)濟(jì)適用的SCR系統(tǒng)是最優(yōu)選擇，幾乎成為新一代柴油機(jī)的“標(biāo)配”。

爭奪市場

“打包”方案受青睞

在SCR技術(shù)研發(fā)方面，發(fā)達(dá)國家先進(jìn)柴油機(jī)制造企業(yè)較早涉足這一領(lǐng)域，具有領(lǐng)先優(yōu)勢。

《2011年全球及中國船舶動力系統(tǒng)行業(yè)》報告指出，20世紀(jì)80年代末，德國、芬蘭、美國、日本等國家就開始了SCR系統(tǒng)的研發(fā)。

2011年3月，曼柴油機(jī)公司研發(fā)的SCR系統(tǒng)首次安裝于船用低速柴油機(jī)；6月，日本郵船、三菱重工等聯(lián)合完成了全球首船制大型低速柴油機(jī)配套SCR系統(tǒng)的實船試驗。

作為造船業(yè)的“后起之秀”，中國在研制清潔高效、節(jié)能環(huán)保型柴油機(jī)產(chǎn)品上奮起直追。近年來，國內(nèi)柴油機(jī)制造企業(yè)通過自主研發(fā)、引進(jìn)生產(chǎn)、直接采購等多種方式，已普遍掌握SCR系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)，并向市場“打包”提供了帶自主研發(fā)SCR系統(tǒng)的系列主機(jī)產(chǎn)品。

中國船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所最早在國內(nèi)開始SCR系統(tǒng)研制，具備低、中、高速柴油配套SCR系統(tǒng)的設(shè)計、研發(fā)及供貨能力，其技術(shù)水平達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流。2016年，七一一所自主研制的低壓SCR系統(tǒng)低速機(jī)獲得了中國船級社（CCS）頒發(fā)的全球首張低速機(jī)SCR系統(tǒng)型式認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)的首船套中速柴油機(jī)+SCR系統(tǒng)臺架試驗，獲得法國船級社（BV）和DNV GL兩大船級社的一致認(rèn)可。目前，中船動力已提供帶SCR系統(tǒng)的柴油機(jī)產(chǎn)品近百臺套，配置于集裝箱船、化學(xué)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(jìn)的技術(shù)，最佳的途徑就是引進(jìn)技術(shù)、合作生產(chǎn)，共同進(jìn)行開發(fā)。”史萬強(qiáng)說。

2017年1月18日，中船動力與瑞士HUG公司簽訂了SCR系統(tǒng)合作生產(chǎn)戰(zhàn)略協(xié)議，全部引進(jìn)其SCR技術(shù)，生產(chǎn)“CMP-HUG”品牌SCR系統(tǒng)，并推動實現(xiàn)規(guī)模化和系列化生產(chǎn)，力爭在新一輪全球能源變革中搶占先機(jī)。

“與國際巨頭相比，國內(nèi)企業(yè)的柴油機(jī)研制能力還存在差距，但是在SCR系統(tǒng)自主研發(fā)與市場推廣方面，我們與之差不多是齊頭并進(jìn)的。”張學(xué)強(qiáng)說。

“水漲船高”

排放標(biāo)準(zhǔn)會更嚴(yán)格？

眼下，越來越多的柴油機(jī)制造企業(yè)采用SCR等技術(shù)手段，使其產(chǎn)品能夠滿足IMO Tier Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。正所謂“水漲船高”，IMO是否會在現(xiàn)有的 Tier Ⅲ排放規(guī)定基礎(chǔ)上出臺更為嚴(yán)格的環(huán)保政策？對此，業(yè)內(nèi)人士有不同的看法。

“IMO關(guān)于NOx的排放限值，短期內(nèi)不會提高得很快。”張學(xué)強(qiáng)認(rèn)為，目前配套主機(jī)的SCR系統(tǒng)應(yīng)用成本并不低，以5千瓦左右的柴油機(jī)為例，其配套的SCR系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)成本會非常高。

但是，張學(xué)強(qiáng)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(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。

“未來IMO的排放標(biāo)準(zhǔn)只會越來越嚴(yán)格，排放標(biāo)準(zhǔn)的提高和排放控制區(qū)域的進(jìn)一步擴(kuò)大是必然趨勢。”史萬強(qiáng)認(rèn)為，“只要技術(shù)能夠達(dá)到且成本可控，實施更加嚴(yán)格的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)只是時間問題。”

對柴油機(jī)動力企業(yè)來說，無論廢氣排放環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)“走勢”如何，都應(yīng)審時度勢，結(jié)合船舶技術(shù)發(fā)展和國內(nèi)外市場需求，加強(qiáng)研發(fā)創(chuàng)新，推動全球造船業(yè)朝著綠色、環(huán)保的方向持續(xù)發(fā)展。

張學(xué)強(qiáng)表示，中國船柴未來將進(jìn)一步圍繞節(jié)能減排要求，繼續(xù)開展高壓、低壓SCR系統(tǒng)以及雙燃料動力技術(shù)攻關(guān)，提供更多清潔、高效、節(jié)能的主機(jī)產(chǎn)品，培育新的經(jīng)濟(jì)增長點，這也應(yīng)是國內(nèi)船機(jī)企業(yè)的發(fā)展路徑。