2008年10月,MARPOL附則VI修正案獲批,國(guó)際海事界在推進(jìn)航運(yùn)節(jié)能減排方面又邁出了重要一步。根據(jù)這一于去年7月1日生效的修正案,2011年1月1日以后裝船的柴油主機(jī)須符合TierⅡ標(biāo)準(zhǔn),其氮氧化物排放量不得超過(guò)14.4克/千瓦時(shí);在排放控制區(qū)內(nèi),2016年1月1日及其以后建造裝船的柴油機(jī)須符合TierⅢ標(biāo)準(zhǔn),其柴油主機(jī)的氮氧化物排放量不得超過(guò)3.4克/千瓦時(shí)。
自2008年至今,以技術(shù)引進(jìn)為主的日本、韓國(guó)和中國(guó)都已具備了制造滿足TierⅡ標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的能力,歐洲主要船用發(fā)動(dòng)機(jī)制造商大都推出了滿足TierⅢ標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。不僅如此,近年來(lái)電力推進(jìn)等環(huán)保動(dòng)力系統(tǒng)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大,船舶利用新能源的研發(fā)方興未艾,展示出航運(yùn)業(yè)的綠色發(fā)展前景。
歐洲:主流動(dòng)力系統(tǒng)供應(yīng)商引領(lǐng)研發(fā)方向傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)低碳減排
由于積極預(yù)研減排技術(shù),瓦錫蘭集團(tuán)、曼恩公司和卡特彼勒公司等主要低速、中速機(jī)制造商在標(biāo)準(zhǔn)“到來(lái)”之前,均已將其船用柴油機(jī)升級(jí)成符合TierⅡ標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。為搶占市場(chǎng)先機(jī),這些企業(yè)還紛紛開(kāi)發(fā)符合TierⅢ標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。瓦錫蘭集團(tuán)表示,其雙燃料船機(jī)在僅采用氣體燃料時(shí),無(wú)需采用其他后處理技術(shù)即可符合該標(biāo)準(zhǔn)。
此外,該集團(tuán)還在其柴油機(jī)上應(yīng)用了選擇性催化還原(SCR)技術(shù),能夠使二沖程、四沖程船用柴油機(jī)的氮氧化物排放量降低90%以上;研制出了硫氧化物洗滌裝置,能夠使船舶廢氣中硫氧化物的含量減少99%,氮氧化物含量減少3%~7%,顆粒含量減少30%~60%。在此基礎(chǔ)上,該集團(tuán)還進(jìn)一步開(kāi)展減排研究,包括廢熱回收技術(shù)(WHR),廢氣再循環(huán)(EGR)技術(shù)、Wetpac技術(shù)等,其中EGR技術(shù)有望使船舶的氮氧化物排放量有望至少減少60%。
在減排領(lǐng)域,曼恩公司也在進(jìn)行EGR技術(shù)研發(fā),并研制使船用發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)的硫氧化物排放量減少90%的洗滌設(shè)備。該公司還進(jìn)行了WHR技術(shù)研究,其WHR系統(tǒng)能夠利用廢熱,對(duì)船上的渦輪發(fā)電機(jī)所需的蒸汽進(jìn)行加熱,使船舶的二氧化碳排放量減少20%。
卡特彼勒公司通過(guò)開(kāi)展德國(guó)政府支持的EMIMINI項(xiàng)目,于2005年完成了項(xiàng)目第一階段的工作,實(shí)現(xiàn)了廢氣排放符合TierⅡ標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上,該公司又開(kāi)展了第二階段的研發(fā)工作,對(duì)其船機(jī)上的卡特彼勒共軌系統(tǒng)(CCR進(jìn)行了優(yōu)化,使其馬克品牌M20C、M25C、M32C和M43C船機(jī)符合TierⅢ排放標(biāo)準(zhǔn)。該公司還計(jì)劃與合作伙伴繼續(xù)開(kāi)展FAME項(xiàng)目,在燃燒過(guò)程中的空氣控制等方面開(kāi)展研究,以進(jìn)一步減少船機(jī)的廢氣排放量。
在對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品升級(jí)換代的同時(shí),造機(jī)巨頭們更是把目光聚焦在雙燃料船用發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)領(lǐng)域。有業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè),到2015年,全球以LNG為燃料的船舶將從現(xiàn)在的約100艘增加到800~1000艘。為此,瓦錫蘭集團(tuán)推出了包括20DF型、34DF型和50DF型機(jī)在內(nèi)的DF系列機(jī),并已成功在多艘船舶上應(yīng)用。曼恩不僅推出了51/60DF柴油/天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī),并在今年宣布推出可燃燒液化石油氣(LPG)的雙燃料二沖程低速船用發(fā)動(dòng)機(jī)ME-LGI。該機(jī)加裝SCR裝置和EGR系統(tǒng)后,可滿足TierⅢ排放標(biāo)準(zhǔn)要求。羅爾斯·羅伊斯公司則于2007年開(kāi)始推出卑爾根船用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī),并實(shí)船應(yīng)用到挪威5艘近??投纱?。該型機(jī)可以減少92%的氮氧化物以及23%的二氧化碳的排放,并能完全消除硫氧化物及顆粒物,其燃料消耗效率可在現(xiàn)有雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上提高8%。
新型推進(jìn)技術(shù)研發(fā)日新月異
與傳統(tǒng)的機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)相比,吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)、以柴-電推進(jìn)系統(tǒng)為代表的混合動(dòng)力系統(tǒng)在節(jié)能減排方面更具優(yōu)勢(shì)。其制造商如ABB、西門子等企業(yè)近年來(lái)通過(guò)持續(xù)進(jìn)行研發(fā),使這些曾主要安裝在特種船、豪華游船或艦船上的推進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍不斷拓寬。2009年底經(jīng)過(guò)兩年研發(fā),ABB推出了新一代Azipod吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng),新一代系統(tǒng)不僅在技術(shù)水平上了一個(gè)新臺(tái)階,其可靠性、可維護(hù)性、運(yùn)營(yíng)效率、安全性、環(huán)保性、制造工藝都得到了全面改進(jìn)。
西門子則在去年底推出了柴電動(dòng)力系統(tǒng)SishipEcoProp,力圖將混合動(dòng)力系統(tǒng)的應(yīng)用范圍拓展到適用游艇、漁船等小型船舶領(lǐng)域。據(jù)稱,該系統(tǒng)甚至可將風(fēng)能、太陽(yáng)能或燃料電池等作為備選能源。
另一家電力推進(jìn)系統(tǒng)制造商茵泰荷海事集團(tuán)同樣積極參與新能源利用項(xiàng)目,為全球最大的太陽(yáng)能動(dòng)力船“太陽(yáng)行星”號(hào)安裝了電力推進(jìn)系統(tǒng),為綠色和平組織以風(fēng)能為主要能源的“彩虹勇士Ⅲ”號(hào)配備了柴-電推進(jìn)系統(tǒng)。
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