科技部國家重點研發計劃“大氣污染成因與控制技術研究”重點專項2016年度項目評審工作于近日結束。2016年度的重點專項主要聚焦促進國家大氣污染防治和節能環保產業發展的重大科技需要，并安排了一批青年項目，培養青年人才。其中，哈爾濱工程大學動力與能源工程學院相關研發人員承擔了“船用低速機高壓SCR系統性能優化及其與主機匹配技術研究”青年項目，協助攻克脫硝系統及其與大功率柴油機匹配設計等關鍵技術難關，為我國船舶污染排放控制技術及其裝置的應用示范提供助力。
環保要求趨嚴倒逼研發
隨著世界經濟的迅速發展和貿易的持續繁榮，船舶運輸作為最經濟的運輸方式，在迅速發展的同時也給海洋環境和港口大氣造成了嚴重的污染。目前，世界各國以及相關國際組織相繼制定了不同的船舶污染物排放限制法規和標準，并設置了排放控制區（ECA）。2016年，我國交通運輸部將珠三角、長三角、環渤海（京津冀）水域設立為船舶大氣污染物排放控制區，以減少我國船舶廢氣中氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）和顆粒物（PM）的排放。
鑒于船舶廢氣排放法規日趨嚴格，船舶廢氣排放控制裝置市場有望快速升溫。據了解，在船用柴油機排氣系統中安裝后處理裝置的做法，可以降低船舶廢氣中的氮氧化物排放，從而滿足國際海事組織（IMO） Tier Ⅲ排放法規要求。目前，選擇性催化還原（SCR）技術和廢氣再循環（EGR）技術是降低船用柴油機氮氧化物排放，使之滿足IMO Tier Ⅲ標準要求的主流技術。但就技術成熟度及應用范圍而言，SCR技術是國際海事組織公認的唯一可用于各類船用發動機和船型的氮氧化物減排技術。
按照船用低速柴油機的工作特點和布置方式，低速柴油機SCR系統可以分為低壓SCR系統和高壓SCR系統。相較而言，高壓SCR系統結構更加緊湊、能效利用率更高，更適用于功率較大的低速柴油機。但是在低速柴油機高效、環保要求日趨嚴格的背景下，不論是低壓SCR系統還是高壓SCR系統，都面臨著安裝成本高、運行效率低的問題，這也成為低速柴油機SCR系統研發必須突破的瓶頸。
針對技術難點尋求突破
針對國際海事組織有關氮氧化物、硫氧化物以及二氧化碳減排的標準及要求，結合國家交通運輸部船舶大氣污染物排放控制區實施方案及計劃，結合科技部重點專項青年項目要求，“船用低速機高壓SCR系統性能優化及其與主機匹配技術研究”項目將對現有船用低速柴油機高壓SCR系統進行設計性能和工作性能優化，重點突破差異化設計技術、增壓器旁通驅動動力渦輪發電技術以及廢氣低溫硫酸處理技術，尋求解決現有船舶廢氣聯合脫硫脫硝技術成本高、設備體積大等問題的新方法、新途徑，實現船用低速柴油機高壓SCR系統與主機、其他后處理裝置間的多目標優化、聯鎖控制及協同匹配。
為了實現研究目標，該項目研發團隊將從3個專題著手開展相關工作。首先，是低硫燃油條件下高壓SCR系統緊湊設計及性能優化技術研究。這項專題的研究旨在利用低硫燃油聯合高壓SCR技術，實現船用低速柴油機硫氧化物、氮氧化物的超低排放，解決超低硫燃油條件下高壓SCR系統的緊湊設計技術問題，以滿足IMO Tier Ⅲ排放標準和歐盟低硫法令要求。
其次，是高硫燃油條件下高壓SCR系統節能設計及性能優化技術研究。這項專題研究旨在利用高壓SCR聯合低溫硫酸處理技術，實現船用低速柴油機硫氧化物、氮氧化物的超低排放，解決高硫燃油條件下高壓SCR系統的節能設計技術問題，以滿足IMO Tier Ⅲ排放標準和歐盟低硫法令要求。
再次，是高壓SCR系統與主機、后處理裝置多目標優化及協同匹配技術研究。該專題主要是研究高壓SCR系統與主機、后處理裝置的匹配技術，實現船用低速柴油機高壓SCR系統與主機、其他后處理裝置間的多目標優化、聯鎖控制及協同匹配，保證主機、后處理裝置的高效可靠運行，降低船舶運營成本。
