大气排放标准升级下——SCR实操全解析

作者：石勇 轮机长

 编者按：本文作者为多年资历轮机长，更有接新船、坞修等经验。今年上的这条新造船配备SCR技术，目前配备SCR技术的船还不多，甚至也是作者第一次遇到，公司SMS相关记录表，也是作者建议才补上。本文分三部分，（一）背景、（二）什么是SCR？（三）瑞士一品牌SCR实操全解，并提到欧洲PSC特意检查SCR的项目。同时，更欢迎海员兄弟们一线的材料，请投稿至media@xindemarine.com邮箱。

一：环保大背景

随着全球防止大气污染控制措施的不断升级，在严格控制船舶柴油机硫氧化物（SOx）排气的基础上，对氮氧化物(NOx)的控制也越来越趋于严格。2010 年 7 月 1 日，国际防止船舶造成污染公约（MARPOL）附则VI和氮氧化物（NOx）技术规则修正案正式生效。

按照 IMO 排放法规的新要求，在Tier Ⅱ阶段（全球性要求），

2011年1月1日以后安装的柴油主机的NO x排放标准为14.4克/千瓦·时，比原来Tier I的水平减少大约20％；Tier III 阶段（仅用于当前的氮氧化物排放控制区），

2016年1月1日以后安装的柴油机的NO x排放标准为：当船舶航行于指定的排放控制区域内时为3.4克/千瓦· 时，限值比2005年Tier I减少了80％。为了满足 2016 年起开始实行的 Tier III 排放要求，必须对船舶柴油机排气采取有效控制措施才能进入氮氧化物(NOx)排放控制区。

目前全球已有北美、加勒比海、波罗的海和北海四个氮氧化物(NOx)控制区，这对船舶管理方面也提出了更高的要求。

二：什么是SCR？

柴油机运行过程中 消耗石化燃料会产生SOx、NOx、CO2等多种污染物质组成的尾气，SCR系统只选择性地针对尾气中的NOx进行催化还原处理，对其他物质的转化能力非常有限，因此该反应被称为选择性的关系；

所谓还原指的是氧化还原反应，在SCR系统中，尿素水溶液在高温下分解出NH3，NH3与NOx会进行氧化还原反应，生成氮气和水，这是SCR系统中最为关键的化学反应，是整个系统有效运行的基础。SCR系统中的催化剂起到的作用就是在催化消音器中提升NH3对NOx转化效率（最高转化效率更可达95%以上，可以满足Tier III排放标准）。  

我轮为新造船舶，配备有SCR废气后处理技术（SCR-Selective catalytic reduction）简称“SCR”技术，是为满足NOX排放第三阶段标准而装船去除船用发动机排气中氮氧化物的主流技术之一，能有效地去除柴油机排气中的NOx（最高转化效率更可达95%以上）、可以满足NOx Tier III排放标准，2011年7月被国际海事组织IMO列为了船舶柴油机NOX排放控制技术导则方案。

选择性催化还原装置（SCR）的工作原理是在催化剂的作用下，向温度约280～420 ℃的烟气中喷入还原剂氨或浓度为40%的尿素水溶液（尿素在高温下发生水解和热解反应后生成NH3），在SCR系统催化剂表面利用NH3把排气中的NOx还原成N2和H2O，排出N2，多余的NH3也被氧化为N2。    

三：瑞士一品牌SCR实操全解

我轮SCR为瑞士品牌：HUG ENGINEERING AG型号:vari NOx SNV。我轮SCR系统基本组成包括：一、尿素供应单元VNR:二、控制单元SNV;三、喷射单元SEV；四、催化反应单元RFV。该系统共用一个尿素仓和一套尿素供应系统，同时最多支持16套SNV。

我轮设计支持5套SNV系统分别为：左、右主机，NO.1&2中压发电机，NO.3港口发电机，如图一：SCR系统基本组成PID释义图 。它采用的是开环控制，也就是尿素溶液的喷射量是基于发动机负载信号进行调节。所以发动机的负载信号要接入SCR控制系统，在实际运营初期总是出现主机不能加速，控制系统绝缘低的情况，我们改进了SCR与柴油机间的联系，把柴油机启动与运转负载信号用隔离模块进行转换，以后再也没有出现类似故障现象。    

图一：SCR系统基本组成PID释义图

因为使用SCR, 必须使用MGO, 硫含量高于0.1%会对催化单元造成不可逆的损伤。所以在排放控制区外SCR 的操作为：

SCR旁通操作程序

1.在遥控操作控制屏（HMI)上选择模式为旁通

2.检查确定各控制阀的位置，确保烟气不经过反应室

3.检查确定反应室密封风机运行

4.检查确定喷射器冷却风机正常运行，如果冷却风机故障电磁阀应该开启让压缩空气喷入喷射器冷却喷头    

我轮为2023年新下水船，本航次执行阿联酋HAMRIYAH到英国NIGGO港的风电设备运输任务，NIggo港在北海氮氧化物排放控制区，必须满足NOx Tier III排放标准 。12月17日在进入英吉利海峡前按要求更换燃料油从HFO装换到MGO硫含量低于0.1%。各设备工况稳定后进行SCR的操作：

SCR自动喷射操作程序

1.在遥控操作控制屏（HMI)上选择模式为自动喷射

2.检查各控制阀状态，柴油机废气经混合管进入反应室，首先对反应模块预热，当温度达到设定温度（设定值：280℃）系统才真正开始工作

3.检查尿素供给泵的状况，调节出口压力在正常范围（ 0.2--0.7Mpa）

4.开启尿素仓冷却水，尿素仓要保持温度低于40℃

公司管理的船舶也是第一次到氮氧化物排放控制区没有相关体系文件记录过程，我选取“技术案卷 ”中相关记录表格记录SCR使用过程中关键操作，同时与管理公司沟通把这些表格加入到公司体系文件作为下次体系文件修改项。相关记录如图：

图片 第一次到欧洲，PSC检查是必须的，好在我们做了充分的准备，氮氧化物排放控制也是检查项目，我向PSCO出示相关表格记录，同时PSCO也让我在SCR的HMI上查看主机数据记录，如图二：HMI检查内容    

图二：HMI上PSCO检查内容

经过六个小时的检查沟通，最终PSCO给开出无缺陷检查报告。

2024年1月7号船舶驶出排放控制区，操作：在遥控操作控制屏（HMI)上选择模式为旁通，检查运行正常后开始MGO转换HFO程序，做好相关记录。

SCR相关注意事项：

1.进入排放控制区前，必须在完全换成低硫MGO(硫含量低于0.1%)以后才能开启SCR.

2.驶出排放控制区后，必须在完成SCR旁通工作后再更换燃油，防止硫含量高损坏反应催化剂

3.主机负荷高于25%，且主机排烟总管温度在280°-500°。

4.TⅢ控制空气压力7-8公斤并保持足够流量，不能低于5.5公斤。

5.日用空气用气量比较大，必须保证两台日用空压机处于良好工作状态。

6.尿素要严格按照要求存放，冷却水阀始终保持开启。

7.尿素喷头定期拆检，并手动启动泵浦试验,如果长期不用可以拆下喷嘴。

8.各个探头定期检查，随时监控状态。

9.尿素泵前后滤器使用前清洗，防止尿素结晶堵塞滤器。    

排放、排污相关的法律法规越来越严格，技术设备越来越多，给相关的公司带来利益的同时也对我们船员提出越来越高的要求，只有不断学习交流才能应对挑战！