科技部国家重点研发计划“大气污染成因与控制技术研究”重点专项2016年度项目评审工作于近日结束。2016年度的重点专项主要聚焦促进国家大气污染防治和节能环保产业发展的重大科技需要，并安排了一批青年项目，培养青年人才。其中，哈尔滨工程大学动力与能源工程学院相关研发人员承担了“船用低速机高压SCR系统性能优化及其与主机匹配技术研究”青年项目，协助攻克脱硝系统及其与大功率柴油机匹配设计等关键技术难关，为我国船舶污染排放控制技术及其装置的应用示范提供助力。
环保要求趋严倒逼研发
随着世界经济的迅速发展和贸易的持续繁荣，船舶运输作为最经济的运输方式，在迅速发展的同时也给海洋环境和港口大气造成了严重的污染。目前，世界各国以及相关国际组织相继制定了不同的船舶污染物排放限制法规和标准，并设置了排放控制区（ECA）。2016年，我国交通运输部将珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域设立为船舶大气污染物排放控制区，以减少我国船舶废气中氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）和颗粒物（PM）的排放。
鉴于船舶废气排放法规日趋严格，船舶废气排放控制装置市场有望快速升温。据了解，在船用柴油机排气系统中安装后处理装置的做法，可以降低船舶废气中的氮氧化物排放，从而满足国际海事组织（IMO） Tier Ⅲ排放法规要求。目前，选择性催化还原（SCR）技术和废气再循环（EGR）技术是降低船用柴油机氮氧化物排放，使之满足IMO Tier Ⅲ标准要求的主流技术。但就技术成熟度及应用范围而言，SCR技术是国际海事组织公认的唯一可用于各类船用发动机和船型的氮氧化物减排技术。
按照船用低速柴油机的工作特点和布置方式，低速柴油机SCR系统可以分为低压SCR系统和高压SCR系统。相较而言，高压SCR系统结构更加紧凑、能效利用率更高，更适用于功率较大的低速柴油机。但是在低速柴油机高效、环保要求日趋严格的背景下，不论是低压SCR系统还是高压SCR系统，都面临着安装成本高、运行效率低的问题，这也成为低速柴油机SCR系统研发必须突破的瓶颈。
针对技术难点寻求突破
针对国际海事组织有关氮氧化物、硫氧化物以及二氧化碳减排的标准及要求，结合国家交通运输部船舶大气污染物排放控制区实施方案及计划，结合科技部重点专项青年项目要求，“船用低速机高压SCR系统性能优化及其与主机匹配技术研究”项目将对现有船用低速柴油机高压SCR系统进行设计性能和工作性能优化，重点突破差异化设计技术、增压器旁通驱动动力涡轮发电技术以及废气低温硫酸处理技术，寻求解决现有船舶废气联合脱硫脱硝技术成本高、设备体积大等问题的新方法、新途径，实现船用低速柴油机高压SCR系统与主机、其他后处理装置间的多目标优化、联锁控制及协同匹配。
为了实现研究目标，该项目研发团队将从3个专题着手开展相关工作。首先，是低硫燃油条件下高压SCR系统紧凑设计及性能优化技术研究。这项专题的研究旨在利用低硫燃油联合高压SCR技术，实现船用低速柴油机硫氧化物、氮氧化物的超低排放，解决超低硫燃油条件下高压SCR系统的紧凑设计技术问题，以满足IMO Tier Ⅲ排放标准和欧盟低硫法令要求。
其次，是高硫燃油条件下高压SCR系统节能设计及性能优化技术研究。这项专题研究旨在利用高压SCR联合低温硫酸处理技术，实现船用低速柴油机硫氧化物、氮氧化物的超低排放，解决高硫燃油条件下高压SCR系统的节能设计技术问题，以满足IMO Tier Ⅲ排放标准和欧盟低硫法令要求。
再次，是高压SCR系统与主机、后处理装置多目标优化及协同匹配技术研究。该专题主要是研究高压SCR系统与主机、后处理装置的匹配技术，实现船用低速柴油机高压SCR系统与主机、其他后处理装置间的多目标优化、联锁控制及协同匹配，保证主机、后处理装置的高效可靠运行，降低船舶运营成本。
