船机废气排放控制的现状分析与对策

摘 要：本文分析了IMO MARPOL公约附则VI对排放的要求，以及国内法规对船舶废气排放的要求。进而从国内出厂柴油机的排放水平、船用燃油及其含硫量、在航船舶废气排放监管等方面对国内船机废气排放控制现状作了分析，并有针对性的提出了国内MARPOL公约附则VI履约对策，包括研发与应用减排关键技术、适度提高排放标准、制定财税鼓励措施和强化监管等控制船机废气排放对策思路，以期促进水路运输健康可持续发展、国际公约履约和环境保护。

关键词：船机；废气排放；控制

中途分类号：X51 文献标识码：A

1 引言

近年来，随着各国社会经济与工业的迅速发展，全球性的大气污染日趋严重。交通运输行业是经济建设的基础，交通运输工具在为经济服务的同时，也消耗了大量的能源，产生了不可忽视的废气排放，对大气环境造成各种负面影响，引起了世界范围内的强烈关注。其中，船舶运输占据全球货运总量的70%以上[1-2]，且70%的船舶排放发生在离海岸线400 km以内的区域，船机尾气排放对陆地空气质量的影响是当前关注的焦点。统计数据显示，船舶排放的硫氧化物（SOx）占全球运输行业SOx排放总量的60%左右，氮氧化物（NOx）排放量占全球货运运输行业NOx排放量的40%左右[1-2]。由此可见，进行国内船机废气排放控制的研究与对策分析，对于水路交通运输行业乃至全社会的环境保护具有重要意义。

2 IMO MARPOL公约附则VI对废气排放的要求

国际海事组织（IMO）在2008年颁布了修订后的控制船舶废气排放公约，该公约被称为MARPOL公约附则VI。MARPOL公约是国际船舶防污染公约，附则VI是针对防大气污染。先前施行的附则VI是2005年颁布的，有时也被称为 MARPOL 附则 VI Tier1。现行的附则VI提出了一个全球性氮氧化物排放量和燃油含硫量的上限。此外，特殊的ECAS区可以制定更严格的控制要求。

2.1 对NOx的排放要求

（1）2005年施行Tier1标准，NOx排放限值主要针对2000年以后的新船；

（2）2011年全球施行Tier2标准，NOx排放限值主要针对新造船舶（相对于IMO Tier 1标准降低了15%～20%）（通过发动机优化控制实现）；

（3）2016年排放控制区（ECAS）施行Tier3标准，NOx排放限值主要针对新造船舶（相对IMO降低了80%）（需加尾气后处理系统）；

（4）Tier 1 NOx排放标准施行，针对1990年至2000年安装的功率大于5 MW的船舶（通过改装套件实现）。

2.2 对SOx的排放要求

MARPOL公约附则VI对船舶SOx的排放控制，采取的实现手段主要是限制船舶燃油的含硫量。图2为MARPOL公约附则VI中的燃油含硫量标准。

（1）2010年排放控制区（ECAS）施行燃料含硫量限值为1%；2015年排放控制区（ECAS）施行燃料含硫量限值为0.1%；

（2）2012年全球施行燃料含硫量限值为3.5%；

（3）2020年全球施行燃料含硫量限值为0.5%——如果炼油厂可以生产，需在2018年审查；

（4）根据附件VI，废气洗涤器可以用作低硫燃料的替代品；

（5）降低硫含量会显著降低细颗粒物的排放量。

3 国内法规对废气排放的要求

除了《中华人民共和国大气污染防治法》对船舶废气排放提出了要求外，近年来为应对船舶废气排放造成大气污染，我国还制定（修订）实施了一批法规和规范性文件，包括：2010年3月起实施的《防治船舶污染海洋环境管理条例》、2011年修订的《国内航行海船法定检验技术规则》和《内河船舶法定检验技术规则》等[3]。

其中，2011年9月修订生效实施的《国内航行海船法定检验技术规则》（2011），对所有400总吨及以上的国内航行海船和任何移动式平台，在防止船舶造成大气污染提出了规定。该规则在船舶NOx排放上的要求与MARPOL公约Tier I标准一致。而该规则在船舶SOx排放上的要求是船上使用的任何燃油含硫量不超过4.5%，并且船上需备燃油含硫量有效书面证据供核查。

将我国现行法规与MARPOL公约附则VI进行比照分析，可以发现对于国内航行的海船以及内河船舶，在NOx和SOx的排放控制要求方面，国内现行法规与MARPOL公约附则VI的要求有一定的差距，尤为突出的差距是：国内法规对船舶NOx排放的要求还仅停留在MARPOL公约Tier I的标准上，对船用燃油含硫量的限制还仅停留在4.5%。

4 国内废气排放控制现状分析

4.1 国内出厂柴油机的排放水平

船机NOx和SOx等有害排放与柴油机性能直接相关，国内生产的柴油机有两种类别：第一类是引进MAN B&W、WARTSILA等国外著名柴油机企业的专利进行生产的柴油机，第二类是国内企业生产的有自主知识产权的柴油机；其中大部分自主化是通过国外先进技术的消化吸收再创新的手段实现的。此两类柴油机的排放水平有些差异，具体分析如下：

第一类柴油机，引进的是MAN B&W、WARTSILA等国外著名柴油机企业的先进成熟的技术，因此其NOx和SOx等有害排放基本可满足国际公约的较高标准要求；

第二类柴油机，涉及到国内众多柴油机生产企业，柴油机排放水平参差不齐，基本上可满足MARPOL公约Tier I标准，有一部分柴油机在特定转速范围区间尚未达到Tier II标准。

综合比较分析国内柴油机生产现状及其排放水平，对于新造的船机，其NOx等有害排放限值可以在Tier I标准基础上继续推行Tier II甚至更高的标准，以推进履约，减少排放，促进技术革新。

4.2 船用燃油及其含硫量

为控制船机SOx排放，我国现行法规提出了明确的要求。但如上文指出，这些规定与MARPOL公约附则VI的要求还有一定的差距，可否参照附则VI进一步提高船机SOx排放标准，需对船用燃油供给情况及其含硫量等质量开展有效合适的研判。

我国船用燃油的供给分为两种情况：一种是保税油，其供给国际航线船舶，大部分是380号重油；另一种是内贸油，其供给国内航线船舶，主要有轻柴油、4号燃油、120号燃油和180号燃油等[4]。

国标规定的国内船用轻质馏分油含硫量限值为0.2%，4号重柴油硫含量限值为2%。此标准已实施多年，国内市场供给的燃油含硫量等质量指标完全能满足标准要求。

国内船用残渣油主要有120号燃油和180号燃油。国标规定的120号燃油含硫量限值为4%，180号燃油硫含量限值为5%。根据调研，当前国内供给船舶内贸油的厂商企业较多，不同公司不同牌号不同批次的燃油，其燃油含硫量等质量水平也不尽相同。但调查数据表明，当前市场上的绝大部分120号燃油和180号燃油的含硫量低于3.5%，可满足国内法规4.5%的限值，基本上并可满足MARPOL公约附则VI规定的3.5%这一限值。

4.3 在航船舶废气排放管理现状

国内航行船舶主要有内河船和海船，其中内河船舶与海船相比，更多是小船、老船，吨位小、能耗高，对其进行废气排放控制难度相应也更大。业界普遍认为，履约MARPOL公约附则VI的要求，应该考虑实际情况，采取分类差别化分步实施策略，先着手控制船龄短、吨位相对大的海船。

通过调研可知，国内海船基本上按照法定检验要求配备了齐全的防止大气污染证书和文件，船员了解相关废气排放控制法规要求，熟悉相应设备操作程序，且基本上能够按规操作。但仍有不少废气排放控制管理的难点，比如如何管理配备EIAPP证书柴油机的参数记录薄及其相关备件。

当前对于配备EIAPP证书的船用柴油机，主管机构一般采用参数检查法来核查NOx等有害排放情况，所以就必须确保参数的可靠性，船员（轮机员）应严格按照技术要求调整并记录影响排放的各个参数，或采用附有标识号的备件更换相应关键器件。而实际统计发现，仍然有很多船舶并未按要求记录各参数在记录薄上，比如调整喷油定时、压缩比等参数；另外，一些关键部件，比如喷油器、油泵、气缸盖等的更换时常无记录。还有一些船舶记录虽有，但是记录与实际不相符，其记录仅仅是为应付检查。因此，有必要研讨如何有效加强在航船机废气排放管理。

5 国内MARPOL公约附则VI履约对策

根据对国内船机废气排放控制现状的分析，下面就我国MARPOL公约附则VI履约提出相应的对策。

5.1 研发与应用减排技术

下面主要就降低NOx排放控制技术进行分析：

（1）使用燃料水乳剂或直接喷水，可以使NOx在原来的基础上降低20%～50%。在燃烧区加注水会降低燃烧温度峰值，从而减少NOx的形成，主要是由于NOx的形成依赖于高温条件；

（2）空气加湿是喷水的另一种方式，方法是通过将其与燃烧空气混合。在四冲程发动机中，它可以使NOx降低70%；

（3）发动机优化。新的发动机需符合国际海事组织（IMO）Tier 2 NOx的排放限值标准，这可能导致油耗增大约3%。发动机的优化主要通过优化燃烧过程实现，包括提高燃油喷射压力、喷射正时延迟、增大压缩比、降低初始空气温度和优化的喷射模式等。采用电控高压燃油喷射有利于燃烧优化，尤其是在低负荷工况下；

（4）废气再循环（EGR），通过排出的废气与新鲜空气混合降低燃烧温度峰值。它可以使NOx降低70%，但油耗费用会增加2%左右；

（5）选择性催化还原技术（SCR），可以使NOx降低95%。尿素被喷入废气中并将该混合物通过催化器进行反应。SCR装置的安装和维护成本较高，但NOx有大幅度降低并且可通过发动机优化降低油耗；

（6）减少燃料中的硫会使SCR和EGR更容易实现；

（7）液化天然气（LNG）在不使用后处理的情况下，可以实现非常低的NOx排放。

5.2 适度提高排放标准

从欧美一些发达国家比较成熟的经验可知，控制船机废气排放的总抓手是“有法可依、执法必严”，制定并实施严格的排放标准法规。上面已分析，从当前生产出厂的船舶柴油机的技术水平以及国内供给燃油的质量（含硫量）来说，对船舶NOx和SOx的排放控制，可在现行国内法规的基础上适度提高标准。当然，具体提高排放限值要求到什么程度，不可机械照搬国际公约的要求，应该充分酝酿、调研和讨论。结合我国实际情况，考虑相关船舶柴油机厂商的技术储备、在航船舶的实际状况等，采取积极的“分步走”战略，有效稳妥推进国内法规与国际公约的逐步无缝对接。如此，可一定程度的减少船机废气排放，实现平稳过渡，同时也可推进船机排放控制技术的研发应用与技术革新。

5.3 制定财税鼓励措施

征税和奖励措施主要是为鼓励减少废气排放[9]。国外已经有一些成熟的做法值得我们借鉴：（1）挪威NOx税。针对包括本国航运业的所有行业，履行“哥德堡议定书”规定的义务——连续测量或基于默认指数计算。（NOx税=15×kg在挪威境内排放的氮氧化物）；（2）瑞典分化港务费。主要针对氮氧化物的排放和燃油中的硫含量；（3）温哥华分化港务费。主要针对燃料中的硫含量；（4）氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）和CO2的环境指数正在研究中，它主要根据环保性能来选择船舶；（5）DNV清洁设计认证.限制氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）和制冷剂的排放。

欧美等发达国家在船舶废气排放的财税法规政策制定和实施上积累了一些成熟的经验，我国可扬长避短、借鉴利用，探索一套适合我国国情的做法，综合运用财税等经济调节杠杆手段，建立并完善国内防止船机废气排放的激励与制衡机制体系。选择更合适的财税鼓励与约束措施，比如财政收入的减免、财政补助、贴息、征税范围的调节、税率费率的设置与调节等，这些财政税收政策都可直接影响到船舶减排的各环节。因此，下一步就应该研讨采取哪些财税调节手段，促进船舶防止大气污染工作迈上新台阶。

5.4 强化监督管理

上文已分析当前我国主管机关在船机废气排放控制上的监管工作有一些薄弱环节。相应主管机关，比如海事部门，作为海上防治船舶污染的管理者和监督者，负有对船舶废气排放实施严格监管的责任和义务。现实中，我国船舶废气排放监管涉及到多个机构，各个机构职能配置不太合理，资源整合相对比较欠缺，同时，监管中未充分运用现代先进监控技术。因此，我国应该整合资源，调整完善各机构职能配置，引进现代先进监控技术，促进对船舶废气排放的有效监管、国际公约的履约和其它相关法规的到位实施。

6 结语

本文分析了IMO MARPOL公约附则VI对排放的要求，以及国内法规对船舶废气排放的要求。进而从国内出厂柴油机的排放水平、船用燃油及其含硫量、在航船舶废气排放监管等方面对国内船机废气排放控制现状作了分析，并有针对性的提出了国内MARPOL公约附则VI履约对策。船机排出的废气产生许多有害的影响，因此在全球都施行许多措施以减少排放，并且取得了显著的进步。我国急需迎头赶上，探寻并实践适合我国国情的船机废气排放控制对策，比如，研发与应用减排关键技术、适度提高排放标准、制定财税鼓励措施和强化监管，促进水路运输健康可持续发展、国际公约履约和环境保护。

参考文献

[1]Gupta T， Batra A. Marine engine emissions and their Control： Present and the future[J]. Journal of the Institution of Engineers， 2008， 89：16-24.

[2]李欠标.发展海洋经济和海洋运输的思考[J].综合运输，2011，（11）：66-70

[3]王凯. MARPOL公约附则VI实施现状分析[J].中国水运，2010，（09）：84-85

[4]J J Corbett，J J Winebrake，E H Green，et al.Mortality from Ship Emissions： A Global Assessment[J]. Environ.Sci.Technol.，2007，41（24）：8512-8518.

[5]Environmental Protection Agency. Control of Emissions From New Marine Compression- Ignition Engines at or Above 30 Liters per Cylinder； Proposed Rule. 2007：69541

[6]高炳，赵自奇. 船用气缸注油润滑技术发展动向与应用研究[J].交通节能与环保，2010（04）： 9-12.

[7]高炳. Alpha ACC气缸油控制技术及其应用[J].航海技术，2012（04）：48-51.

[8]IMO MEPC COMMITTEE. REPORT OF THE MARINE ENVIRONMENT PROTECTION COMMITTEE ON ITS FIFTY-SEVENTH SESSION. MEPC57/21/Add.1. 2008-4-11

[9]张晓红.促进节能减排的财税政策研究[D].河北大学，2010.

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