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“原理认可”的创新性意义(Z.2015.6)

新闻来源:中国船检    浏览量:667 殷毅 2017-06-06
        |► 原理认可克服了以往对新产品、新设计、新原理认可模式的局限性,满足了客户的技术研发和市场需要。
        IMO《MARPOL73/78公约》附则VI第三阶段排放要求生效期日益迫近,业界减排技术研发步履匆匆。为应对IMO对柴油机的排放要求,MAN公司开发了SCR系统。2015年4月15日,中国船级社在上海为其颁发了首张原理认可证书。作为一家国际领先的船级社,中国船级社前瞻性的创新服务凸显出了其在推动全球绿色航运进程中发挥的独特作用。
       “航运业所产生的排放物有可能超过陆源成为主要排放源”正在成为共识。有资料表明,海运船队所排放的废气占全球大气污染排放量10%左右。多年来,国际海事组织(IMO)一直致力于在全球范围内对航运排放物进行控制。《MARPOL73/78公约》(《国际防止船舶造成污染公约》)附则Ⅵ(防止船舶造成空气污染规则)修正案,对船舶废气中的硫氧化物及氮氧化物的排放含量作了限制,禁止故意排放消耗臭氧的物质。如针对SOX,附则Ⅵ不仅规定了全球范围内最大排放量标准(到2020年或2025年,将在全球范围内正式生效0.5%的含硫量上限。该项决议有待IMO于2018年审议);同时还对指定海域(通常称之为ECA)实行更为严格的标准(2015年1月1日起进一步下降到0.10%含硫量上限)。
        IMO针对航运排放物NOX的控制要求自2005年5月19日生效的附则VI始,至今已走过由最初的“自愿”服从到最终强制执行循序渐进的过程,而具体的减排规定分为三个阶段。第一个阶段为凡国际航行船舶,海船、远洋船等,2000年1月1日或以后建造的船舶,输出功率超过130kW的柴油机(包括经重大改装的),转速小于130rpm的发动机,NOX排放限值为每千瓦小时17克;第二阶段为安装在2011年1月1日及其之后建造船舶上的船用柴油机,必须满足《MARPOL公约》附则Ⅵ 第13条规定的标准要求,即转速小于130rpm的发动机,NOX释出为每千瓦小时14.4克,这一标准也适用于内河船、沿海船、江海直达船和海峡(渡)船 ;第三阶段为在2016年1月1日及其之后建造的船上的船用柴油机,在认定的NOX排放控制区运行时必须满足更严格的NOX排放标准,在ECA内,转速小于130rpm的发动机,NOX释出为每千瓦小时3.4克。显而易见,第三阶段排放限值比第一阶段排放限值降低了80%,从而也被业界普遍认为是更为严苛的排放标准。此三个阶段的NOX控制均适用于除应急柴油机和救生艇艇机之外,功率超过130kw的柴油机。
        为应对公约实施,业界积极研发各种环保减排技术,目前已研发出了如燃烧优化(推迟喷油、提高喷油压力、电喷)、缸内喷水、先进燃烧技术等。但这些技术最终都无法达到公约规定的第三阶段减排80%的要求。有关专家认为,从现有的技术水平看,SCR系统是目前较为可行的解决方案。
        SCR是选择性催化还原系统的英文简写。其工作原理是利用催化剂,令NOX与还原剂(尿素水溶液)反应后生成氮气和水,从而实现减排的目的。由于催化还原反应需要一定的条件,如反应温度、反应时间等,而且催化剂本身十分敏感,受影响的因素很多。所以,虽然有IMO MEPC(海上环境保护委员会)198(62) 号决议对装有SCR系统的柴油机NOX排放认可进行了规定,但仅按这个要求进行验证试验是远远不够的。这些试验不能确定SCR系统生产厂所给定的转化效率是否可靠,包括催化剂对硫的耐受性、催化剂的老化性能、催化剂块耐受振动的性能以及控制系统是否适用于船用环境条件,控制系统的设计是否满足船用设备的控制、报警、安全要求等等。所以,我们认为有必要对SCR系统进行认可。
        CCS对SCR系统的认可可谓是一次认可模式的创新。按惯例,SCR的核心即催化剂的研究虽然已经完成,但没有设计完成的产品,因尚处于概念设计阶段,船级社无法为其做型式认可。如此,柴油机生产厂则会因为该产品没有取得船级社的认可,不选择该产品进行配套设计。如果不针对具体的柴油机,SCR生产厂就可能面临着“需要设计和生产没有实际用途的产品供船级社认可”这样的窘境。
        为适应这种复杂系统的设计、工业应用及认可,CCS推出了一种新型认可模式——将SCR系统的认可分为原理认可(AIP)和通用认可(GA)两个阶段,首先完成对SCR系统的核心即催化剂的性能以及SCR建模工具的准确性的认可。这样,在取得AIP认可后,SCR系统设计者可以根据认可的批准范围,对具体的柴油机进行配机设计,从而再进一步进行市场推广。
        据CCS专家介绍,中国船级社这次给SCR颁发了首张产品原理认可证书,是IACS(国际船级社协会)成员船级社首次在产品检验领域开展原理认可服务,完全是为满足客户需求完成目标服务理念的一次创新尝试。对于中国船级社来说,原理认可有几大特点:有利于识别出新颖设计,更好地服务于科研领域;为企业提供富有弹性、富有吸引力的服务;利于早期的技术交流和技术服务以及风险控制前移、先期验证关键技术。而对于企业来说,原理认可有利于企业减少设计方案不确定性风险和费用、保证设计满足规范、满足于市场拓展需求、缩短交货期,以及替代设计方案的批准、避免系统性能不合格风险等。
        原理认可克服了CC以往对新产品、新设计、新原理认可模式的局限性,满足了客户的技术研发和市场需要。既保持了适当的灵活性,促进了技术发展,同时为客户后续的评估保留了众多选择。更为可贵的是,认可的基本设计原理可以推广到具体工程设计中,减少类似的重复的验证试验或计算分析,为日后的型式认可或实船系统设计认可打下基础;同时,对目前大量涌现的新技术,诸如节能减排技术方案、发动机高压气体供应系统、新型燃料舱技术、废气再循环系统(EGR)、余热回收系统(WHR)等的评估都有很强的针对性。一句话,产品原理认可很好地与船舶AIP进行了衔接。
        据介绍,目前,“原理认可服务”概念一经提出就引起了业界强烈关注,具创新性和现实意义。简言之,它既可以为航运界科研项目和市场服务,也可以作为独立第三方对非船行业开展大量科研成果和专利成果评估,能充分发挥CCS在绿色航运和创新兴国战略中的应有作用。
        目前的中国造船和航运业已结束了规模化和膨胀化的发展特点,正顽强地走在技术革新的发展道路上。同时,越来越多的环保技术应用于造船和航运业。事实证明,今天的中国船级社已俱备了为中国相关的制造业提供安全可靠的技术服务的能力。
        在强力推助船舶节能减排的道路上,多年来,CCS始终勤奋进取、不辱使命,为业界提供了越来越多优质的创新服务,为中国以至全球的绿色航运建设做出了巨大贡献。如CCS开发的“船舶最佳纵倾优化(OTA)系统”,使船舶全年营运能实现节能约5%~8%;与航运企业共同研发的“船舶能效在线智能管理系统”,指导公司和船舶明确能源综合管理方案,提高整体运行效能,极大地降低了船舶营运成本;开展船舶能耗分布分析与评估服务,评估结论能发掘节能潜力,其选择的具体节能减排改造方案对于业界来说实际有效;针对油轮制定的能效管理、主机改造、尾部增加附体等技术措施,应用中已取得很好的节能效果;针对LNG(液化天然气)船环保动力,建立了服务于LNG水上应用完整产业链的标准体系,针对关键技术出台相关规范。《天然气燃料动力船舶规范》、《天然气燃料动力船舶法定检验暂行规定》、《液化天然气燃料加注趸船入级与建造规范》、《液化天然气燃料加注趸船法定检验暂行规定》、《LNG-柴油双燃料动力改造适改条件评估指南》等,令业界有章可循。为了提高船舶能效,满足减排要求,近年来,CCS还联合工业界在太阳能、燃料电池、生物乙醇等新能源实船应用方面开展了卓有成效的探索,取得了长足进步,并制定了相关技术标准。
        未来,航运减排依然任重道远。助力减排,CCS将永不停歇。
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