船舶排放

船舶排放（精选六篇）

船舶排放 篇1

海上贸易的繁荣是推动我国经济繁荣发展的强大动力, 但是与此同时, 船舶在航行过程中会排放大量的硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等污染物, 船舶活动的增加致使船舶大气污染物排放日趋严重, 给港区空气质量带来的巨大压力和挑战也不容小觑。现行研究对船舶排放研究较少, 存在船舶排放“底数不清”控制无从下手的窘境, 故估算船舶大气排放清单是防控船舶大气污染的重要基础。

目前船舶排放清单的计算方法有2种:第一种根据船舶所消耗的燃油量进行估算的燃料法;第二种利用自动识别系统 (automatic identification system, AIS) 采集船舶的船速、航行时间、地理位置等实时航行数据的动力法, 动力法较燃料法的优势在于其可以获得不同时段和航行状态的排放情况, 可为船舶大气污染物减排提供更为有效的数据支持。

目前, 我国对于船舶排放清单的研究才刚刚起步, 仅有少数几个沿海城市在参考国外研究成果基础上, 初步开发了当地港口的船舶排放清单。例如, Yang等人采用基于船舶引擎功率的方法, 开发了上海港2003年分辨率为1 km×l km的网格化船舶排放清单, 大大地提高了船舶清单精度, 并对船舶排放的空间分布特征进行了分析[1]。金陶胜等人以天津港为研究对象, 对港区内运输船舶进行了实地调研, 并采用基于燃料消耗的排放因子法, 估算了2006年的天津港船舶污染物排放量, 考虑的污染物类型包括NOX, HC, CO和PM10并预测了2010年和2020年的船舶排放量, 为制定本地的船舶污染控制相关法律法规提供了重要依据[2]。刘静等以港口为基础单元, 自下而上地建立了青岛市船舶大气排放源清单, 并利用自主开发的基于GIS地理信息系统的复合源大气扩散模型进行源解析, 结果表明青岛市船舶排放SO2和NOx对当地大气污染物的浓度贡献率分别达到8.0%和12.9%[3]。伏晴艳等人估算了上海港2010年船舶大气污染源清单[4]。叶斯琪等分别采用基于船舶引擎功率和耗油量的排放因子法, 估算了广东省地区2010年的船舶排放清单, 并在此基础上研究了该地区各类船舶排放的时空分布特征[5]。谭建伟等人利用船舶自动识别系统采集远洋船舶的船速、航行时间、地理位置信息等实时航行数据, 采用动力法对2012年大连港远洋船舶的排放清单进行计算[6].杨静等人以估算了深圳市2010年船舶排放清单[7]。现有研究均以港口为研究对象, 对单一船舶一个航行周期中的排放情况

本研究利用广州港—秦皇岛港航线某散货船舶自动识别系统采集的船舶地埋位置及航速等信息, 采用动力法对该船舶一个航行周期 (秦皇岛港—广州港—秦皇岛港) 的污染排放清单进行估算, 以2 km×2 km网格获取船舶大气污染物排放量的空间分布, 以便直观地识别污染物在空间上的分布.

1 研究方法

1.1 研究区域和对象

以秦皇岛—广州航线及停靠泊位为研究区域, 2015年为基准年, 研究的船舶类型为典型散货船, 典型船舶类型参数见表1。研究的大气污染物包括SO2、NOX、PM10、PM2.5。

1.2 计算方法

船舶污染排放清单采用基于AIS数据的动力法的计算方法来计算船舶排放量, 是以船舶主机、船舶辅机和锅炉输出的能量 (单位:k W·h) 与各种排放物相对应的排放因子相乘这一函数关系式为基础, 计算中所采用的排放因子以g/k W·h为计量单位。

下面给出的公式 (1) 是基于功率计算船舶排放量的基本公式船舶主机、船舶辅机和锅炉输出功率的计算公式。

其中, Ei为某种类型的污染物的排放量, g;Load为船舶主机、船舶辅机或者锅炉在某种船舶运行状态下的负荷功率。具体计算中, 当主机负荷小于20%时, 需对主机负荷功率进行调整, 将最大持续功率乘以其低负荷调整系数 (LF) , 辅机功率依照不同船舶状态需进行调整, 具体调整措施为辅机功率乘以船舶辅机负荷比例系数;锅炉的负荷则指其功率, k W;Act为船舶航行的时间, h。EF为该种污染物的排放因子, g/k W·h;FCF为燃油修正系数, 无量纲单位;CFi为排放修正因子, 无量纲单位。

公式 (2) 是船舶船舶主机低负荷调整系数公式。

其中, LF为船舶主机低负荷调整系数, 无量纲单位。Speed Actual为船舶航行的实际航速, 节;Speed Maximum为船舶的最大设计航速, 节。

注:低速柴油机最大转速<130 r/min;中速柴油机转速>130 r/min。

研究所计算的船舶排放清单包括主机、辅机和锅炉的污染物排放, 并在计算过程中将船舶运行工况分为巡航、港内机动、靠港和锚泊4种。计算过程中假设当船舶处于巡航阶段且主机负荷大于20%时, 锅炉关闭[8]。

当船舶安装有减排装置时需要用排放控制因子对污染物排放进行修正, 本次研究对象所选船舶尚未安装, 所以计算中减排技术控制因子均为1, 得到的数据是船舶未安装减排装置条件下的排放量。

1.3 排放因子和其他参数

我国境内的远洋船舶排放因子应与其他缔约国的排放因子接近, 因此选用了美国EPA所使用的大气污染物排放清单的排放因子[8] (见表1~表3) 。主机负荷系数院分为主引擎负荷系数和辅助引擎负荷系数, 主引擎负荷系数由最大航行速度和实际航行速度决定袁辅助引擎会因不同的船舶类型和操作模式而有所不同, 本研究参考ICF研究成果[8]选取引擎负荷系数 (见表4、表5) 。船舶不同工况的活动时间由AIS数据提取。一般远洋船舶根据不同船舶航行工况分别使用船用柴油 (MDO) 和残渣油 (RO) , 船用柴油在进出港时使用, 而离港一定距离外巡航时通过阀门切换为残渣油, 燃油修正系数见表6。

2 结果和讨论

2.1 排放清单

以广州港—秦皇岛港2015年某散货船舶自动识别系统数据为基数, 对该散货船一个航行周期的排放清单进行了计算, 结果表明, 在一个航行周期中该散货船舶PM10、PM2.5、NOX、SOX的总排放量分别为1.85吨、1.69吨、30.87吨、18.88吨。污染物的排放量见表7。

船舶不同工况下污染物的排放分担率见图1, 其中巡航工况在其航行周期中排放占比最大。由于规律相同, 因此以SOX为例进行阐述。由图2可知, 在该散货船一个航行周期中污染物排放量最大的工况为巡航期间排放, 可占到其总排放量的91.5%;靠港工况排放量占其总排放量的比例3.92%, 锚泊工况排放量占总排放量的3.47%, 港内机动排放量最少, 占其总排放量的1.14%.

在该散货船舶不同排放源对每种污染物的排放分担率如图2所示。在一个航行周期中PM10、PM2.5、NOX、SOX的主机排放分担率最大, 分别为88%、88%、91%、86%, 辅机次之, 锅炉最少。船舶主机消耗燃料最多, 故排放最大, 这与船舶航行燃油消耗特征一致。船舶在巡航期间以主机排放为主, 可采用低硫油的方式降低污染物排放;在港内的工况下, 以辅机排放为主, 宜采用靠港使用岸电和使用低硫油作为控制手段。

2.2 空间分布

为更加直观地看出污染物排放在空间上的分布, 将船舶的污染物排放按其行驶路径分布, 设网格精度为2 km×2 km。从图3可以看出, 船舶在靠离港期间排放较为严重, 而在连续巡航期间排放量较少。

2.3 主要误差来源

排放清单计算涉及燃油品质、船舶功率、活动水平和排放因子等众多因素, 每个数值的选择都会影响排放清单的准确性。本次研究选用一艘船舶的一个航行周期进行研究, 船舶功率、燃油活动水平均为确定值, 故影响该排放清单准确性的主要因素是排放因子的影响, 我国并未进行过系统的排放因子研究工作, 选用国外的排放因子是不确定性的一个重要来源。但如果对某一港口区域或更大区域进行船舶排放清单计算, 船舶所用油品、主辅机功率实际运行功率和减排技术手段均为结果不确定性来源。

3 结语

(1) 该典型航线上典型散货船舶一个航行周期排放的SOX、NOX、PM10、PM2.5总量分别为18.88吨、30.87吨、1.85吨和1.69吨。

(2) 排放源分析表明从在船舶的主机、辅机和锅炉3种排放源中, 主机是主要排放源, 主机SOX、NOX、PM10、PM2.5排放分担率分别为86.5%、91.2%、88.3%、88.3%, 辅机SOX、NOX、PM10、PM2.5排放分担率分别为11.8%、8.6%、10.8%、10.9%.

(3) 航行状态上巡航工况排放量最大。

(4) 船舶排放污染物的空间分析表明, 船舶在进出港口区域是污染物排放最密集的区域。

(5) 船舶在巡航期间以主机排放为主, 可采用低硫油或提升发动机水平的方式降低污染物排放;在港内的工况下, 以辅机排放为主, 宜采用靠港使用岸电和使用低硫油作为控制手段。

参考文献

[1]Yang, D.Q., Kwan, S.H., Lu, Y.An emission inventory of marine vessels in Shanghai in 2003.[J].Environmental Science&Technology, 2007, 41 (15) .

[2]金陶胜, 殷小鸽, 许嘉, 等.天津港运输船舶大气污染物排放清单[J].海洋环境科学, 2009, 28 (06) :623-625.

[3]刘静, 王静, 宋传真.青岛市港口船舶大气污染排放清单的建立及应用[J].中国环境监测, 2011, 27 (3) :50-53.

[4]伏晴艳, 沈寅, 张健.上海港船舶大气污染物排放清单研究[J].安全与环境学报.2012 (5) :57-64.

[5]叶斯琪, 郑君瑜, 潘月云, 等.广东省船舶排放源清单及时空分布特征研究[J].环境科学学报, 34 (3) :537-547

[6]谭建伟, 宋亚楠, 葛蕴珊, 等.大连海域远洋船舶排放清单[J].环境科学研究, 2014, 27 (12) :1426-1431.

[7]杨静, 尹佩玲, 叶斯琪, 等, 深圳市船舶排放清单与时空特征研究[J], 环境科学, 2015:36 (4) :1217-1226

船舶柴油机废气排放控制比较研究 篇2

船舶柴油机废气排放控制比较研究

文章介绍了目前船舶柴油机几种废气排放控制技术,并对相关技术特点进行了分析比较,指出了他们在使用过程中存在的利与弊.

作 者：蔡冬林 CAI Dong-ling 作者单位：南通航运职业技术学院,轮机工程系,江苏,南通,226010刊 名：南通航运职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF NANTONG VOCATIONAL & TECHNICAL SHPPING COLLEGE年，卷(期)：8(3)分类号：U664.121关键词：度气排放 控制技术 比较研究

船舶排放 篇3

【摘 要】 分析减少船舶大气污染物排放的激励性、局部强制性和国际强制性政策工具的适用条件以及应用效果，从激励性政策在国家、行业、地方等层面的应用实践及强制性政策的应用实践2个方面提出适合我国选用的政策工具，并指出我国选用政策工具所存在的问题：政策工具分阶段选择使用；设立沿海统一排放控制区对我国的影响；我国控制排放区域的选择；我国政策工具选择及运用。

【关键词】 船舶排放；大气污染；排放控制区；强制激励

1 政策工具适用条件

目前，减少船舶大气污染物排放政策工具主要分为激励性、局部强制性和国际强制性3大类，不同政策工具的适用条件和应用效果不同。

1.1 激励性政策

激励性政策，是指以国家、地区或者城市的经济利益换取航运企业在指定区域（辖区或部分辖区）减少船舶大气污染物排放效果的手段，航运企业可以接受约束以获取经济补偿，也可以拒绝约束并放弃经济补偿，政策效果取决于激励强度。

利用激励性政策减少船舶大气污染物排放，可以保持指定区域港口和航运业及其相关产业不受影响，适用于经济实力相对雄厚、人居质量要求高但又热切希望当地港口或航运业及其相关产业保持或者扩大发展优势的国家、地区或者城市。

1.2 局部强制性政策

局部强制性政策，是指由地区组织、国家或地方政府发布实施的、强制要求进入指定区域（辖区或者部分辖区）船舶采取减少大气污染物排放的措施或者达到更加严格的船舶大气污染物排放控制要求的手段，所有进入指定区域船舶必须无条件接受相应约束，政策效果与政策严苛度密切相关。

利用局部强制性政策减少船舶大气污染物排放，只需建立相应区域的船舶大气污染物排放监督管理机制，无需付出其他直接成本就能够实现政策预期目标。但是，船舶在指定减排区域运营会因采取减少大气污染物排放措施而使运营成本增加，这可能驱使其转移至周边非强制减排区域运营，从而影响当地港口或航运业及其相关产业的发展。强制性要求越高，对当地港口或航运业及其相关产业发展所产生的影响也越大。

局部强制性政策适用于经济发达、人居质量要求高且经济社会发展不过分依赖于港口或航运业及其相关产业发展或者其港口或航运业及其相关产业发展不易受到减排政策影响的国家、地区、城市。

1.3 国际强制性政策

国际强制性政策，是指由《关于1973年防止船舶污染国际公约之1978年议定书》（《MARPOL公约》）签约国提出建议并经国际海事组织（IMO）评估通过而实施的、强制要求进入指定区域（专属经济区或部分专属经济区）船舶采取减少大气污染物排放措施或达到更加严格的船舶大气污染物排放控制要求的政策，所有进入指定区域船舶必须无条件接受相应约束，约束条件由IMO统一规定，政策效果显著。

与局部强制性政策类似，国际强制性政策同样可能会驱使船舶转移至周边其他区域运营，从而影响当地港口或航运业及其相关产业的发展。

国际强制性政策适用于经济普遍发达、人居质量要求普遍较高且经济社会发展对港口或航运业及其相关产业发展依赖较少或者其港口或航运业及其相关产业发展不易受到政策影响的国家。

2 我国当前政策工具应用实践

2.1 激励性政策

2.1.1 国家层面

2.1.1.1 国内船舶

2012年6月29日，交通运输部发布了《营运船舶燃料消耗限值及验证方法》，试图提升新造船舶的节能水平，间接减少船舶营运过程中的大气污染物排放，但到目前为止，其并未按照现行《中华人民共和国节约能源法》的要求（第46条第1款“国务院有关部门制定交通运输营运车船的燃料消耗量限值标准；不符合标准的，不得用于营运”）从节能减排的角度建立我国营运船舶的市场准入机制。

2014年4月9日，财政部和交通运输部联合发布《内河船型标准化补贴资金管理办法》，对船舶拆解、改造的船舶所有人和新建示范船的水路运输经营者实施补贴政策，属于相关的激励性政策。

2.1.1.2 国际船舶

对于在我国水域航行的国际航行船舶，国家目前尚未采取任何减少大气污染物排放的激励政策措施。

2.1.2 行业层面

交通运输部通过交通运输节能减排专项资金，以“以奖代补”的方式激励航运企业实施船舶节能减排项目，开展节能减排工作。各年度的交通运输节能减排专项资金申请指南均将有关航运节能项目作为奖励对象。

对于在我国水域航行的国际航行船舶，行业尚未采取任何减少大气污染物排放的激励政策措施。

2.1.3 地方层面

（1）香港特区。2011年18家远洋船公司签署《乘风约章》，承诺到2012年底在香港港挂靠的远洋船舶在靠港时尽可能换用低硫燃油。为延续《乘风约章》实施对香港空气质量的改善，2012年9月26日香港特区政府开始推行为期3年的泊岸换油计划，对在香港港靠港时换用硫含量不高于0.5%的燃油的远洋船舶减免一半的港口设施及灯标费。

（2）深圳市。2013年9月20日，深圳市政府发布《深圳市大气环境质量提升计划》，提出相关激励性政策：对于港口建设岸电供电设备设施，在目前交通运输部交通运输节能减排专项资金奖励的基础上，增加地方补贴，使合计补贴和奖励金额达到码头岸电建设费用的50%。远洋船舶靠港期间使用低硫油（2014年12月31日前，含硫量不超过0.5%；2015年1月1日后，含硫量不超过0.1%）。在2014年1月至6月期间，对靠港使用低硫燃油的船舶，由财政补贴75%的油品差价，并对补贴政策效果进行评估；在2014年7月后，视评估情况对补贴方案进行调整。

2.2 强制性政策

交通运输部实施的《老旧运输船舶管理规定》，对老旧运输船舶实行分类技术监督管理制度，对已达到强制报废船龄的船舶实施强制报废制度。这可能是针对国内船舶仅有的船舶减排的局部强制性政策。

对于在我国水域航行的国际航行船舶，目前尚未采取任何减少大气污染物排放的局部强制性政策措施。

总体而言，我国目前针对减少船舶大气污染物排放政策的较少且实施力度不够，政策激励强度也偏低，缺少针对在我国水域航行的国际航行船舶的减排政策。当前我国空气质量较差，船舶大气污染物排放问题日益凸显，需要在理论研究和具体实践方面尽快改变目前政策工具选用的现状。

3 适合我国的政策工具分析

3.1 政策工具的分阶段选择使用

对于一个地区而言，船舶大气污染物排放控制可能需要经历不同阶段的政策强度提升过程，每上升一个阶段，既意味着监督成本、监督能力的要求须经历一次跳跃性提高，也意味着航运成本和减排成效经历一次跳跃性增长（在一些特殊情况下会出现多级跨越）。通常在最初意识到船舶大气污染物排放对当地空气质量造成影响时，不同地区不加区别地执行全国普遍的激励性政策；经过一段时间之后，一些发达地区为获得较好的船舶减排效果，以经济实力作后盾，推进更有吸引力的激励性政策的实施；当这些地区的经济实力进一步增强后，有能力承受港口或航运业及其相关产业发展而受到的不利影响或者因为港口或航运业及其相关产业发展不易受到影响，会以局部强制性政策取代激励性政策；为获得更好的船舶大气污染物排放控制效果或者扩大政策影响区域范围，推进国际强制性政策的实施，直至全国大部分地区经济实力增强到一定程度，可顺理成章地在全国普遍实施国际强制性政策。随着船舶动力和能源技术的革命，未来全球船舶动力清洁化将进一步普及，由设立排放控制区域过渡到全球船舶动力全面清洁化。

3.2 设立沿海统一排放控制区对我国的影响

3.2.1 行业影响

我国作为世界制造中心，大量产品出口海外，且主要以海运出口形式为主，但由于周边国家致力于建设转运中心，而我国沿海若统一设立排放控制区，将会增加航运成本，促使航运企业选择周边国家港口作为枢纽港，使我国港口在全球海运物流链中的地位下降，从而影响我国港口和航运业及其相关产业的发展。

3.2.2 社会影响

一旦我国沿海统一设立排放控制区，国内外船舶在排放控制区将实施统一的IMO设定的硫氧化物、氮氧化物和颗粒物排放控制措施，即使届时满足要求的低硫燃油供应和船舶制造技术不成问题，船舶购置和运营的成本也会大幅增加，从而影响航运发展，导致全社会物流成本进一步增加，制约经济社会发展。

3.2.3 政治难题

我国沿海统一设立排放控制区，理论上也应包括所有海洋专属经济区范围。我国拥有的海洋专属经济区面积为300万km2，但鉴于与周边国家存在大量的海洋区域划分争议，确定我国沿海排放控制区的范围较为困难。若将我国海洋专属经济区均划分为排放控制区，必然引起争议，设立排放控制区的建议将难以通过IMO评估；若将争议区域排除出排放控制区范围，将给相关国家非法占有我国海洋专属经济区乃至领土制造口实。

选用局部强制性政策，要求挂靠我国沿海港口船舶使用低硫燃油或岸电，这与在我国沿海统一设立排放控制区相比较，既避开了政治难题，又对行业和社会影响较小，是一种可行的政策选择，但同时需要国家立法、保证低硫燃油的供应并建立健全的监督管理机制作为支撑。因此，选用局部强制性政策可能存在立法周期较长、因低硫燃油需求不成规模导致建设低硫燃油生产能力不经济、实施监督管理需要大量增加财政供养人员而与当前“财政供养人员只减不增”的政府改革思路相悖等问题。

因此，从国家层面来看，选择激励性政策是目前切实可行的做法，同时着手研究采用局部性强制政策的可行性，尤其是研究掌握全国船舶大气污染物排放的基数、局部强制性政策的减排效果以及减排成本付出与人民健康受益之间的关系。

3.3 我国控制排放区域的选择

我国不同的综合经济区域其经济发展水平和人居质量要求及空气污染程度也不同。综合港口布局或船舶活动密度分布因素，我国控制船舶大气污染物排放的区域可以划分为渤海湾、长江三角洲（长三角）、东南沿海、珠江三角洲（珠三角）、西南沿海、长江中游和大西南区域（为便于建立监督管理机制，各区域范围宜涵盖完整的相关海事局或海事处管辖区域范围），其中：长江中游和大西南区域主要涉及国内航行船舶，适用激励性和局部强制性2种政策，因为这些区域空气污染的严重程度不及东部沿海地区且内河航运目前经营困难又涉及较多从业人员就业问题，采用激励性政策将是比较现实的选择；其他沿海区域因控制船舶大气污染物排放涉及国际航行船舶和国内航行船舶，可以有各种政策选择的可能。

3.4 我国政策工具的选择及运用

3.4.1 国际强制性政策运用

局部区域选择国际强制性政策，设立排放控制区，可以有效回避政治难题，虽然会增加航运成本，但不至于发生港口在国际航运中的地位变化。局部区域内港口大多是区域内水运货物进出口最便捷的门户，主要为区域经济贸易发展提供服务，因航运企业在乎区域内货源，若选择国际强制性政策可能会对部分港口企业的竞争力造成影响，但究其影响却极其有限。例如，一旦在珠三角区域设立排放控制区，增加了航运企业运营成本，区域内一些港口在区域外的腹地货物流量可能会受到影响。区域内港口与内陆地区建有海铁联运线路，通过海铁联运可将腹地扩展至内陆区域，增加进出港口的货物流量，而一旦珠三角区域设立排放控制区，内陆货源可能流向未设立排放控制区的其他区域港口，但由于我国海铁联运发展有限，目前通过海铁联运方式将腹地扩展至所在区域外的港口较少，港口因此而扩展的货源更为有限。在局部区域设立排放控制区对船舶购置和运营成本以及全社会物流成本的上升影响同样有限。

因此，在局部区域，尤其是船舶活动最密集、经济最发达、人居质量要求最高的珠三角区域内选择国际强制性政策、设立排放控制区具有现实可行性；但针对具有巨大的减排潜力的长三角和渤海湾区域来说，可优先采取加强固定源、车辆的排放治理、调整产业结构等政策，无须急于设立排放控制区。

3.4.2 局部强制性政策运用

局部强制性政策的强度和减排效果通常不及国际强制性政策，但是实施难度较低。对于长三角区域来说，应在加大陆域空气污染排放治理和产业结构调整力度的同时，选择局部强制性政策减少船舶大气污染物排放，如强制要求靠港船舶使用低硫燃油或者岸电，设定的低硫燃油硫含量值随时间推移逐步下降或者强制要求挂靠配备岸电供应设备设施码头的船舶使用岸电，并采取政策措施促进更多的码头配备岸电供应设备设施。

3.4.3 激励性政策运用

局部地区空气污染程度与人居环境质量要求矛盾突出，但经济实力雄厚又不希望港口和航运业及其相关产业发展受到影响，则可选用激励性政策，在保证航运企业利益不受损失的情况下，平稳推进船舶大气污染物排放控制工作。对于空气污染严重、无论加强固定排放源的治理还是调整产业结构均具有较大减排潜力且港口和航运业及其相关产业发展仍处于激烈竞争状态的渤海湾区域来说，当前应致力于通过加强固定排放源的治理和调整产业结构，更加经济、有效地达到大幅度降低空气污染严重程度的目的，并为不久的将来选择激励性政策控制船舶大气污染物排放做好准备。

4 结 语

综上分析，局部区域对减少船舶大气污染物排放政策的选择各不相同。珠三角区域内选择国际强制性政策、设立排放控制区具有现实可行性；长三角区域当前应选择局部强制性政策，强制要求靠港船舶使用低硫燃油或者岸电；渤海湾区域需要为不久的将来选择激励性政策做好准备。

东南沿海和西南沿海区域在选择减少船舶大气污染物排放政策方面的特点介于长三角区域和珠三角区域之间，但其区域经济实力不强且空气污染程度相对较轻，目前可以不实施激励性政策。

参考文献：

[1] 彭传圣，乔冰.控制船舶大气污染气体排放的政策措施及实践[J].水运管理，2014（2）：1-5.

船舶排放 篇4

哥本哈根会议上,部分国家公布了本国温室气体减排目标。与此同时,有越来越多的迹象显示,各大经济体所承诺的减排规模,是不足以有效地延缓全球变暖的趋势。所以,在哥本哈根会议上,船舶温室气体的排放也可谓是遏制环境恶化的重要议题。对新造船,实施强制性的新造船能效设计指数(EEDI);对营运船舶,则实施非强制性的能效营运指数(EEOI)。

据此,本文主要依据EEDI的基本理论公式,分析现今国内船舶营运公司存在的温室气体排放难题,反映如今船舶企业面临的挑战和机遇,并在解决此类问题上作以探讨并提出解决性方案。

1 EEDI的产生与基本介绍

20世纪中期以来,人类活动排放的温室气体加剧了全球气候变暖的步伐,温室气体浓度的增加已经导致全球温度升高约0.5℃。因此气候变暖已成为人类面临的最严重的环境问题之一,越来越引起国际社会的广泛关注。尽管海运相比于其他运输方式具有环境友好性的特点,但是其排放的影响也不容忽视。据统计,截至2006年底,全球商船运力已达89.19亿载重吨,船舶大型化趋势已经势不可挡。而就此带来的直接影响之一是全球航运业所带来的环境污染问题。根据国际海事组织(IMO)2009年最新的研究报告表明,2007年整个海运业排放的CO2达10.4亿t,占全球CO2排放总量的3.3%。报告预测,如果不采取任何措施,船舶温室气体的排放量到2050年将会比2007年增加150%～250%;如果采取有效的控制措施,提高船舶能源效率,那么能够实现排放量减少25%～75%。所以,从IMO在其海洋环境保护委员(MEPC)会第55届会议上提出了“限制和减少国际海运CO2排放机制工作计划”及其时间表,到2008年10月召开的MEPC第58次会议上提出将新造船CO2设计指数改为新船能效设计指数(EEDI),EEDI便迅速成为国际海事界各方关注和争论的焦点,这也是全球船舶行业必须强制实施的有效途径。

EEDI是用CO2排放量和货运能力的比值来表示船舶的能效。货运能力表示船舶在规定的船速下与载货量之乘积;CO2排放量可概括为两部分,一部分为主辅机的功率与所消耗燃油之乘积,一部分为采用新的节能技术减少燃油消耗所带来的船舶能效的提高。船舶功率布置图如图1所示。

根据图1可以对EEDI的文字公式进行简单分析,基于此图中的基本船舶设备的功率计算对船舶能效指数进行线性分析,并得到一般性船舶能效指数设计公式。重要的是,无论数学公式一致与否,其目的都是降低EEDI,从而降低船舶温室气体的排放。

2 我国船舶温室气体减排现状

我国是发展中国家,水运业正处于高速发展的崛起阶段,在一定的时期内,船舶总体装备水平与欧盟等发达造船行业国家还有一定的差距。据统计,到2007年,中国船舶温室气体排放总量约1.254亿t(见表1),更让人担忧的是我国船舶温室气体排放量呈逐年增长态势,船舶温室气体减排面临的形势严峻。

亿t

我国造船业虽然位居世界第三,但具有高技术附加值船舶的设计水平以及大型船用配套设备和关键零部件的生产能力不足,船体优化设计缺乏核心技术,还没有形成高技术附加值自主知识产权的船用设备品牌产品,这些成为制约船舶本土化建造的主要难题。虽然EEDI公式尚未正式公布,但是,对于未来船舶行业的可持续发展,EEDI的正式推行只是时间问题,我国温室气体的排放量大、处理技术落后的现状都是对船舶营运振兴的极大考验。

3 实施EEDI面临的问题

3.1 国际对船舶温室气体的排放的公约限制及推行EEDI的紧迫性

IMO从第55次到第58次国际海事组织会议中,在下发各个国家船舶温室气体排放目标的同时,还一直在致力于有效控制温室气体排放的措施,EEDI的出现则是西方发达国家得以展示本国家船舶指数的手段,并要求强制实施。但是,对于大多数发展中国家,EEDI的提出却给该国船舶业笼上了阴影,船舶改进及尾气处理技术的落后、市场管理机制的不完善等诸多因素给降低EEDI造成困扰。

3.2 在降低EEDI方面的主要难题

(1)船舶柴油机减排技术水平即功率提高攻关困难。柴油机是当今船舶动力的心脏,油料在汽缸中的有氧燃烧是形成温室气体的重要途径,目前在替代能源和脱碳技术上都存在技术水平突破的难题。

(2)在船舶尾气中CO2的捕捉与封存技术(CCS)还不成熟。短时间内柴油机是其他任何动力设备所替代不了的,那么减排主要的措施还是集中在对产生的温室气体的处理上。但是,对于CCS的相关国际法规不具体和其存在时间短、封存经验不足等都需要长时间完善和积累。

(3)企业船只营运分配管理不合理。船舶公司在建立营运管理方案时,由于受船舶营运市场的波动影响,船舶的满载率、船舶的航速选择、船舶可利用资源的效率以及船舶的靠离岸方案选择都未能尽人意。

4 应对降低EEDI措施

4.1 对即将来临的EEDI强制实施的应对方案

(1)中国的措施在两个层面展开。一方面,专家工作组通过召集会议和分头研究,将在MEPC会议上提出切合我国发展实际的提案,充分参与IMO谈判,尽可能争取有利的结果;另一方面,国内造船界要未雨绸缪,提早应对EEDI公式可能带来的不利影响。

(2)针对船企的创新型方案。船舶设计、制造、维修企业相互联合,三方共同投资在新船舶设计能效指数的改进上。可以加强对国外领先技术的引进,弥补我们船舶行业的缺点。同时,在技术水平未能有所突破之前共同参与对EEDI的潜质研究。这样,以创新设计带动制造业能力的提升,以制造业促进船舶设计的合理化,以维修业修补制造和设计行业的漏洞,加强跨企业间的交流和合作,以船舶行业的可持续发展为目标,从而降低EEDI以实现对温室气体的节制排放。

4.2 基于船舶可持续发展的自身创新性改进理论方案

(1)新能源的利用是未来船舶的源动力。风能、太阳能、燃料电池、替代能源的有效利用是解决船舶未来正常航运动力的基本出发点。如上海船舶研究设计院采用了风帆辅助推进技术、以太阳能电池板覆盖货船船舱盖的伸展两用技术。同时,以这些自然能源为母体,投入到对燃料电池的充放电技术利用,甚至利用新技术直接替代燃油中碳元素含量来减缓温室气体排放。此外,船舶设计的改进包括船体优化、推进器的选择、发动机效率的提高、电解海水对得到的新可燃气体的利用等。新能源的投入使用,将可以实现对温室气体的负排放。

(2)现阶段船舶节能即动力能效可利用改进设计。减小喷油提前角和水在柴油机内缸中的利用,可以减缓燃烧,从而减少温室气体的生成。同时,水受热为水蒸气的膨胀作用可以推动叶轮的旋转,作为辅助“燃料”。提高船舶的主辅机效率,以最少的燃油消耗获得最大的经济效率就是降低EEDI的基本途径。基于此,技术因素还包括传统的优化船舶和船型设计、螺旋桨的最优选择、提升电力系统效率(岸电的供应)、燃油改烧轻油等。

(3)船舶温室气体的回收利用方案。CCS是近期最具有潜力的减排技术,其过程中利用变压吸附、溶解剂吸附、膜吸附等技术。目前,此类吸附技术都可以在一定资金投入下进行批量使用,回收的CO2有以下创新性再利用:

a.生物无氧呼吸补给造油方案。例如,2010年上海世博会中国馆的微藻造油系统,以为CO2原料,经过微藻的呼吸作用,将CO2转化为生物柴油。但是,由于藻类的繁殖速度快也给环境生态平衡造成威胁,所以在此的创新措施是:建立海港区域的藻类繁殖工厂,将船舶捕捉的CO2以商业购买的价值供给藻类的繁殖造油。此方案也可以促进船舶企业加大对捕捉和封存技术的开发和利用,可谓一举两得。

b.CO2压缩系统。捕捉的CO2用压缩机压缩致气缸内,柴油机的发动需要的压缩气体则可以由此压缩的CO2提供,同时,在气缸内燃烧的氮氧化物可与CO2催化作用,从而进一步减少温室气体的排放。另外同时,对压缩的汽缸进行工业回收,在相应的工厂内进行再加压形成干冰,供给农业降雨使用。

4.3 优化管理辅助措施

EEDI的降低包括船舶货运能力的提升,所以要做到船队的合理规划和航线的最优选择。船队的合理规划指根据货运量以及船吨位情况合理安排船舶装载量和周转,尽量避免空载,在实现利润最大化的同时实现船舶温室气体的节制排放。另外,在船舶的检修工作上要加大力度,对存在影响节能的位置上加以整改,同时要定期进行维护。

4.4 市场对相关温室气体的排放的干预措施

对不同排放标准的船舶附加以不同的经济影响因素,如用船舶环境指数体系、自愿协议框架、燃油碳税等来满足所必须实现的减排要求,则船东或者船舶的管理者将会自觉地追求最大效益,主动引进新技术,力图以最小的投入满足所必须实现的减排要求。基于这一市场经济原理,推进基于市场的减排方法将是有效的。

5 结语

围绕船舶温室气体的减排,介绍EEDI的产生的背景和基本公式,同时,以研究EEDI为理论基础,在针对降低EEDI的措施上,讨论分析现今国内船舶行业的减排难题,在能源开发利用、船舶动力改良、船舶尾气回收利用、优化管理、市场干预中提出改进性方案及措施。其目的在于提高船舶企业对温室气体排放的重视程度,并带动船舶企业加大对船舶尾气的节制排放,以温室气体减排的附加效益来吸引船企的实际投入力度,从而降低EEDI。

摘要：以参考文献和实践调研的方式获得船舶温室气体的排放现状,探究其节制排放遇到的挑战,同时结合船舶能效指数(EED I)公式的内涵和实践调研的数据,获得现今部分船企对减低温室气体排放的基本措施,最后提出创新性建议方案。

关键词：EEDI,温室气体,减排,对策

参考文献

[1]何昌伟.国际海运船舶温室气体减排情况及对策[J].青岛远洋船员学报,2009,(4):46-48.

[2]陈爱玲.船舶温室气体减排现状和我国航运企业对策建议[J].航海技术,2009,(5):47-49.

[3]徐华.CO₂设计指数变身EED[J].中国船检2009,(9):46-49.

[4]王宇航.船舶温室气体排放总量基线研究[D].大连:大连海事大学,2008.

[5]张卫,王征.中国船舶温室气体排放总量测算及减排机制研究[C].中国科协2009年海峡两岸青年科学家学术活动月—海上污染防治及应急技术研讨会论文集,2009.

[6]柳卫东,陈兵.新造船能效指数及其对船舶设计的影响[J].船舶工程,2010,(2),17-21.

船舶排放 篇5

船舶机舱中污油、含油污水的非法排放是船舶造成海洋环境污染的一个很重要的因素。由于受船舶防污染设备,船员的操作能力、船上的工作强度及主观上忽视海洋环境保护等因素的影响,导致船舶非法排放机舱中含油污染物的现象屡见不鲜。所以在船舶安检中加强对机舱中含油污染物的非法排放的检查,加大对非法排放的处罚力度,以增加船舶、船员非法排放含油污染物的成本,是减少船舶污染海洋环境的有效措施。本文结合笔者在实际工作中碰到的实际案例,浅析对船舶机舱油污及含油污水非法排放的检查。

2 机舱污油(泥)及含油污水的来源

2.1 机舱污油(泥)的主要来源

分油机的排渣,包括重油分油机、轻油分油机以及滑油分油机。这是机舱中污油(泥)的主要来源。

各油舱柜的放残。如重(轻)油沉淀柜、日用柜,主(副)机滑油沉淀柜、储存柜及设在机舱两舷侧的燃油深舱等。这些放残的污油水大多泄放至污油柜。

各机器设备、油泵、油滤器的泄放、渗漏。如柴油机外壳各接合处、曲拐箱道门、扫气箱道门、高压油泵、高压油管等处,锅炉燃烧器,焚烧炉,机舱中的各种油泵,燃油、滑油滤器等。

主机扫气箱放残物(主机为二冲程柴油机时)。这些放残物除一小部分为燃烧产物及扫气中的冷凝水外,大部分为润滑主机缸壁、活塞及活塞环的气缸油。

主机填料箱泄放油(主机为二冲程柴油机时)。此泄放油一小部分为受污染的气缸油,大部分为曲拐箱中的主滑油。

主、副机系统油及各种设备的更换下来的污滑油。船上的四冲程副机,除一些设有专用的分油机来净化系统滑油,以延长系统油的使用寿命外,每隔3000-6000小时需要换新一次。

各类清洁用油及含油脏布。如清洁一些重要零件后的脏煤油,清洁滤器的脏柴油等。

从油水分离器分离出来的污油水。清洁油舱(柜)时的污油(泥)。

2.2 机舱含油污水的主要来源

机舱内各冷却器泄漏及泄放下来的海、淡水。如主机、副机的滑油冷却器、淡水冷却器,机舱的中央冷却器等;

机舱内各种海、淡水泵轴封处的泄漏;锅炉水系统泄放、泄漏及溢流出的炉水;

主、副机冷却水膨胀水柜溢流或泄放,主、副机维修保养时泄放的冷却水;

机舱各设备清洁,冲洗机舱等的洗涤水。这些水大多含有化学品成份;

机舱中各种水管,阀门的泄漏;

压缩空气系统泄放出的凝结水,这种冷凝水也含有较多的油分;

舵机舵柱轴封泄漏进来的海水;

主机空冷器化学清洗柜的废水;

3 机舱中污油(泥)、含油污水的非法排放入海的主要途径

3.1 通过油水分离器超标准排放含油污水

在现场检查中,可以发现相当多船舶的船员不会正确使用油水分离器,也没有发现油水分离器有保养的迹象或记录。这种船舶即使使用油水分离器来排放机舱中的含油污水,也很难按标准排放。包括那些10000总吨及以上、设有15PPM油分浓度报警器的船舶。为了避免油分浓度过高报警并自动停止排放,时常会采用关掉油水分离器污水出海管路上的取样阀,开15PPM油分浓度检测器清洁淡水冲洗阀,从而实现不停顿地超标准排放。

拆除油水分离器进出口部分管路,用塑胶管(或其他旁通管路)旁通油水分离器,达到直接排放污油水出海的目的。

3.2 通过通用泵直接泵出机舱含油污水

一般船上,机舱舱底污水都有管路连到通用泵。有些是机舱污水舱及所有舱底污水井都连上通用泵,有些则只有左、右污水井。

3.3 通过喷射泵把舱底含油污水排出海

现在很多船舶在机舱设有喷射泵,以通用泵来的海水作驱动,用来排出货舱污水及为压载水舱扫舱。在这种船上,机舱舱底含油污水可轻易地通过喷射泵直接排入海。

3.4 通过机舱舱底水应急排放管路系统排放

船上的应急排放主吸口多与主海水泵或压载泵相连,当机舱大量进水时,通过主应急吸口及主海水泵,经主海水泵的出海管路直接排出海。

用潜水泵或其他移动式泵接塑胶管,直接排出机舱污水井、污水柜及污油柜中污油及含油污水。

通过压载泵管路系统排放出海。

用小桶提到甲板上直接倒入海中。

4 船舶非法排放机舱污油、含油污水的检查及明显依据

在登轮之前检查船体外部特别是水线以下的出水口附近有无明显的油污痕迹,若有明显的油污痕迹应进行详细的检查。

检查机舱舱底发现油污严重,污水井中舱底水数量多且含有过多的污油。除非该船的污油水是排到岸上的接收装置处理,不然可怀疑其涉嫌违法排放。

检查中发现机舱中大量漏水,且在港时间又较长,但舱底中污水不是很多且没有排到岸上接收装置时,则可怀疑其在港排出机舱舱底水。

检查油类记录簿,发现其中有记录使用油水分离器排放舱底污水或使用焚烧炉焚烧污油(泥),但在检查油水分离器、焚烧炉时,发现其功能失效或没有使用的迹象;或者轮机员不会使用或不会正确使用油水分离器或焚烧炉,且油类记录簿中有相应的使用记录。

虽设有焚烧炉且有使用焚烧炉焚烧污油(泥)的记录,但从未有或长时间(如超过半年)未有机舱污油水排到岸上接收装置的记录,机舱中污油的实际存量又不多,该船则有违法排放嫌疑,可做更详细检查。

油类记录簿中机舱污油的存量与焚烧炉焚烧掉的污油量之和远小于同时期重油消耗量1%与轻油消耗量0.5%之和;或者是机舱中污油的实际存量小于油类记录簿中所记录的留存污油量。应进行更详细的检查。

油类记录簿中记录油水分离器的含油污水处理量超过其在IOPP证书附件中所标明的最大处理量。

非无人机舱的船,油类记录簿每次记录使用油水分离器或焚烧炉超过4小时,而只有主管轮机员会使用这两种设备。

油类记录簿记录的排放含油污水时的船位是在特殊水域、离岸在12海哩之内或与该船实际航线偏离太远。

检查油水分离器发现有旁通管路或者部分管路重新进行油漆的情况,应进行更详细的检查。

检查过程中在机舱舱底发现潜水泵或其他可移动泵时,应进行更详细的检查,确定其真正的用途。

5 结束语

船舶非法排放机舱中的含油污染物,基本上都是有迹可寻的,只要具备一定的机舱管路及船舶防污染方面的知识,再加上留心观察,就不难发现。

参考文献

[1]吴恒.船舶动力装置技术管理[M].大连:大连海事大学出版社,1999

船舶排放 篇6

关键词：颗粒物,船舶,京杭运河,大气污染

1 引言

中国既是造船大国, 也是内河航运资源丰富的国家。截至2010年末, 我国船舶保有量约为83万艘, 全国内河航道通航里程12.42万公里, 等级内河航道通航里程6.2万公里, 全国港口拥有生产用码头泊位31 634个, 因此, 船舶污染排放已不容忽视。本文以内河航运发达的京杭运河江苏段为例, 研究其船舶颗粒物的排放量, 并提出建议对策, 为港口城市及内河区域的大气污染综合防治提供参考。

2 研究区概况

京杭运河江苏段全长687公里, 是国家水运主通道, 其中苏北运河475公里, 苏南运河212公里。目前, 江苏段是整个京杭运河中通航条件最好、船舶通过量最大、社会经济效益发挥最为显著的区段。

3 颗粒物排放量核算

3.1 江苏省机动货船功率分布

2010年, 江苏省有机动货船约3.3万艘, 全省机动货船大小和船龄分布见表1, 全省机动货船大小和功率的关系见表2。由表可知, 船舶平均船龄较老, 平均吨位较小, 船舶的大型化、集装箱化与国际水平相比都有较大差距。

按表中数据推断, 全省约3.3万艘机动货船中, 功率小于100k W的有1.4万艘, 占比43%;功率在100-150k W的有1.3万艘, 占比40%;功率大于200k W的有5 724艘, 占比17%。

3.2 综合单位货物周转量颗粒物排放系数

根据美国能源基金会二期船舶污染排放调研数据的成果, 各功率段船舶单位周转量颗粒物排放系数见表3, 可以看出, 船舶发动机功率越大颗粒物排放系数越小, 清洁程度越高。

综合单位货物周转量污染物排放系数=船舶单位周转量污染物排放系数×功率分布。即:

综合单位货物周转量颗粒物排放系数=43%×0.012+40%×0.009+17%×0.008=0.010 (g/km·t)

3.3 京杭运河 (江苏段) 船舶颗粒物排放量

京杭运河江苏段一年货物周转量583.2亿吨公里, 其中苏南段为318亿吨公里, 苏北段为265.2亿吨公里。

京杭运河 (江苏段) 船舶颗粒物排放量=综合单位货物周转量颗粒物排放系数×每年货物周转量。见表4。以苏南段为例:

京杭运河 (江苏苏南段) 船舶颗粒物排放量=0.010×318×102=321.8吨。

由上表可知, 尽管京杭运河苏南段的长度仅为苏北段的45%, 但由于经济发展水平较高, 货运需求量大, 年货物运转量比苏北段多出了20%。因此, 颗粒物的排放量也相应多出了20%, 是京杭运河江苏段船舶颗粒物排放的重点区段。

4 对策建议

(1) 研究表明[2,3]:燃油的硫含量将决定船舶排烟中微粒的含量。燃油的硫含量在我国参与缔约的MARPOL公约附则VI中就有严苛的规定[1]。目前, 我国仅对远洋船舶严格执行了公约要求[2]。因此, 我国也应结合国情逐步提高国内航行船舶的油品标准, 最终实现与附则VI要求相接轨。

(2) 船舶尾气中的颗粒物中有40%~80%的组分是硫酸盐[3,4], 也间接证明了颗粒物的含量与燃油硫含量有关。因此, 在尾气处理中可考虑将硫氧化物和颗粒物进行联合脱除, 如采用湿法脱硫除尘。

(3) 根据环保部发布的《2012年中国机动车污染防治年报》显示, 全国柴油车排放的PM超过机动车排放总量的90%。而我国的营运船舶基本以柴油发动机驱动, 要想有效控制颗粒物排放, 利用清洁能源是大势所趋。液化天然气作为燃料具备显著的环境效益, 颗粒物的排放可忽略不计[7], 应加大相关研发力度。

参考文献

[1]黄博伦, 杨国华1.船舶废气洗涤脱硫脱硝和脱PM细颗粒设备研究进展[J].化工进展, 2013, 32:12:2826-2831.

[2]赵明哲.基于船舶废气排放控制对策的监管体系研究[D].辽宁:大连海事大学轮机工程系, 2013.

[3]Agrawal H, Malloy Q J, Welch W A, et al.In-use gaseous and particulate matter emissions from a modern ocean going container vessel[J].Atmospheric Environment, 2008, 42:5504-5510.