第六章 船舶大气污染(6)

第六章船舶大气污染空气污染的定义（ISO）：通常是指由于人类活动和自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此而危害了人体健康、舒适感或环境。船舶造成的大气污染：粉尘、石油及化学品蒸汽、尾气、含CFCs及其他卤化物的制冷剂和灭火剂、有毒有害气体。国际公约：IMOMEPC于1997年通过了MARPOL73/78公约新增附则Ⅵ《防止船舶造成大气污染规则》，预计2002年12月31日生效。P19。我国标准：《大气污染物综合排放标准》1997年开始实施。第一节粉尘污染及其防治措施一粉尘污染情况散货船装载的煤炭、散粮、矿石、散盐、散化肥、砂石、散木材等，在装卸—转运—储存过程中产生扬尘，污染港区空气。二防止粉尘污染的措施（一）湿法防尘1喷水除尘：除尘率80%，费水、结冰、货物流失、二次污染（煤炭附则Ⅷ？）2磁化水除尘：把水磁化，可提高除尘效率（２倍多）。3湿润剂除尘：在水中加入湿润剂，提高除尘效率（70%~90%）。4泡沫除尘：98.2%水+0.2%泡沫剂+添加剂，体积数300多，降尘率98%，克服了水的缺点。（二）干式除尘1密闭尘源：最根本的措施。2集尘装置：过滤、重力沉降、惯性分离、离心式、洗涤式、静电式、超声波集尘装置。3粘结剂除尘：表面涂粘结剂。其他（长期保存）：表面喷洒化学试剂，形成硬壳。（三）综合防尘技术喷水+防尘网、绿化第二节散装液体泄漏及其防止技术•船舶运输的三大液体散货：石油、化学品、液化气。•散货运输过程中对大气的污染：“大呼吸”，“小呼吸”，跑、冒、滴、漏挥发。•防止技术：*全密封装卸技术，回收气体；*采用浮顶罐，减少“大呼吸”；*储液罐涂不吸光材料，减少“小呼吸”。第三节船舶CFCs对大气的危害与环保冷剂的开发•臭氧层：地球上90%的臭氧气体分布在离地面15—50公里的大气平流层（同温层）中，其浓度并不大，但可以有效地吸收对生物有害的波长小于295nm的太阳紫外线；而对生物无害的波长大于320nm的太阳紫外线却可以全部通过；对生物有一定危害、波长在295—320nm的太阳紫外线大部分也被吸收。所以臭氧层是人类和地球生物的一道天然屏障。臭氧每减少1%，可使对生物有害的紫外线辐射力增加1.5—12%。紫外线是皮肤癌的主要诱发病因；眼球受强紫外线辐射，可引起白内障；强烈紫外线辐射，也损害人体的•抵抗力，抑制人体免疫系统的功能，使许多疾病更易于发生。强烈紫外线辐射，使许多农作物、海洋生物及微生物也受到一定损害。•温室效应：即将地球散发到大气层的热量反射回地球表面。氯氟烃及卤族化合物是造成全球温室效应的因素之一。据科学家估算，每一个R11和R12分子对地球可能造成升温的影响，将是每个CO2分子的1万倍。见图6-1一、CFCs对臭氧层的影响1、臭氧的生成和分解•臭氧的生成：式（6-1）（6-2）（6-3）。臭氧的分解：式（6-4）臭氧与Cl的反应：式（6-5）2氟利昂（FREON）对臭氧层的影响R12的光化学反应：式（6-11）二、氟利昂替代品的开发联合国环境规划署于1985年签署了《保护臭氧层维尔纳公约》，于1987年9月通过了《控制破坏大气臭氧层物品的蒙特利尔议定书》。公约规定，从1996年起禁止使用R12（发展中国家可推迟10年）。我国应在2005年底完全淘汰CFC。HCFC（R22）作为过渡冷剂，•从2000年开始限制使用，到2030年全部废止，我国定为2040年禁用R22。•臭氧消耗潜能值（ODP—OzoneDepletionPotential）:表示对臭氧层的破坏性的强弱。•全球变暖潜能值（GWP—GreenhouseWarmingPotential）：表示气体产生“温室效应”影响的大小。•规定：R12的ODP和GWP为1.0。•CFCs的替代产品：HCFC22（R22）：ODP=0.055、GWP=0.36R134a(四氟乙烷)：ODP=0、GWP=0.28氨（R717）：ODP=0、GWP=0第四节船舶废气排放与污染控制技术•船舶排放的废气主要有：NOx、SOx、Cox、VOC等。NOX的危害：NO高浓度时会造成人和动物中枢神经系统障碍；NO2会造成血液输氧能力下降，在NO2含量超过一定标准的环境中停留时间过长，会使人因肺气肿而死亡；酸雨；形成光化学烟雾。SOX的危害：酸雨。IMOMEPCMARPOL73/78公约1997年新增附则Ⅵ：防止船舶造成大气污染规则（教材P19）。一、控制SO2排放量的措施•1、石油的脱硫技术：利用触媒在高温高压的条件下，使石油中的硫分与氢反应形成硫化氢来脱硫。•2、排烟脱硫技术a石灰石膏法:反应式(6-2)(6-3)工艺流程图6-4b氢氧化镁法:反应式(6-14)(6-15)工艺流程图6-5c碱性水溶液法：吸收剂—氢氧化钠、碳酸钠、氨水。d干式脱硫法：采用高比面积的活性炭作为吸收剂。二、船舶NOX排放控制技术•柴油机排气中所含NOx包括NO、NO2、N2O4，其中以NO为主，NO2占5%，N204的浓度更低。NO和NO2对环境危害最大。主要研究NO。•柴油机排气中NO的产生机理：1）燃料中所含N氧化生成（燃料NO）---次要，因燃油含氮一般不到0.02%。2）空气中的N在高温下氧化生成---主要，其氧化过程如式（6-16）(6-17)(6-18).O2在高温下分解成O，诱发了生成NO的连锁反应。可见，柴油机燃烧过程促进NO生成的三要素是：①高温；②富氧；③氮与氧在高温环境下长时间停留。•柴油机NOX排放的控制措施：燃料预处理、工作过程处理、排气后处理三类。①燃料预处理分为：采用低氮燃油或甲烷（或LNG）；燃油乳化。②工作过程处理分为：废气再循环；喷油定时延迟；改变喷油器参数；燃油—水分层喷射。③排气后处理分为：废气再燃烧；催化还原法。目前船上常用的措施：1燃油乳化：一般情况下，增加1%的水将减少1%的NOX。2废气再循环（EGR—ExhaustGasRe-circulation）：降低进气含氧量，从而降低NO的生成反应速度（与氧浓度的平方根成正比）；废气中的CO2和水蒸气能降低燃烧温度，从而降低NO的生成速度（与燃烧绝对温度成指数关系）。3延迟喷油定时：使燃烧温度颠峰值降低。电控、智能喷射。4燃油—水分层喷射：使油和水分层喷入气缸，以降低火焰温度，给水量由一个控制器根据发动机的负载和NOX所需削减水平来控制。NOX排放的减少量几乎与水、油的相对比率成线性关系。低速机降低50%，高速机降低70%。•5选择性催化还原法SCR（SelectiveCatalyticReduction）用氨做还原剂（液氨、氨水、尿素）对含NOX的气体进行催化还原处理，使氨能有选择地与气体中的NOX进行反应，而不与氧发生反应，称为选择性催化还原法。反应式如式（6-19）、（6-20）。图6-6是船用低速柴油机SCR系统的布置示意图。比氨量（NH3/NOX）越高，NOX的净化率越高。可除去高达95%的NOX。