氢氧减排技术在船用柴油机中的应用
时间：2021-01-27 04:02:38 来源：达达文档网 本文已影响 人 
黄斌华
摘 要：近些年来，随着我国航运事业的迅速发展，船用柴油机的尾气排放也带来了严重的空气污染。柴油机排放尾气中的碳氢化合物、CO及 PM2.5颗粒悬浮物等污染气体，都是燃烧不完全造成的。氢氧减排技术，是利用电能将蒸馏水电解出氢、氧气，注入到柴油机进气系统，利用氢气速燃特性以及氧气助燃的特点，提升柴油机燃烧速率，使燃油达到充分燃烧，从而减少黑烟颗粒物，降低燃油消耗，减少积碳产生，延长柴油机寿命。
关键词 ：氢氧减排技术;电解水;助燃;柴油机;减排;节能
中国航运资源非常丰富，随着经济的快速发展，我国海运吞吐量排名常年位居世界首位，但发达的水运业也带来了严重的空气污染。经相关研究院测算结果显示，一条中大型船舶用七成负荷航行一天，其船上柴油机产生的 PM2.5污染物，相当于二十一万辆“国四”标准重货车的PM2.5排放量。随着空气污染治理进入新的阶段，我国海事部门对船舶空气污染防治的力度也日益增加。
以氢氧减排技术为代表的尾气前处理技术，在船舶大气污染治理方面大有可为。该技术能有效减少碳氢化合物、CO及 PM2.5颗粒悬浮物等污染的产生，同时也能减少设备油耗，还能有效减少柴油机内燃烧室积碳的产生，使柴油机的使用寿命相应增加。
1氢氧减排技术的减排原理
众所周知，船用燃油的碳链相对较长、粘度较大，与新鲜空气的混合情况较差，因此容易造成燃油燃烧不充分，未燃烧的燃油以碳氢化合物、CO及PM2.5颗粒悬浮物的形式从排烟中排放，而这也是空气污染的重要污染源。
氢氧减排技术利用电能将蒸馏水电离分解成氢气和氧气，经安全隔离器及管路将氢氧输送到柴油机进气系统，送到柴油机的燃烧室内与燃油同时燃烧做功。氢气会使火焰传播迅速，使得更多的燃油在动力冲程中被燃烧干净。氧气助燃，提高了燃烧效率。加入氢气和氧气后燃油的燃烧急剧增加，柴油机尾气中的碳氢化合物、CO及PM2.5颗粒悬浮物等污染物也被完全燃烧干净。所以，氢氧减排技术能从根源上减少有害尾气的生成。
2氢氧减排技术的节能原理
电解水本身是耗能的，它消耗了小部分电能，所电解产生的氢氧气，帮助原本没有充分燃烧而排放掉的燃料得到充分燃烧，将从前端就将尾气排放的污染物转化成动能，原先不能充分燃烧的燃料也重新变成了柴油机的动能，提高了燃油的效率。其中氢气是一种高效的能源，在缸体内进行燃烧可增加动力，氢气作为燃料代替部分燃油的供给。所以，氢氧减排技术直接降低了燃油成本，有明显节能效果。
3氢氧减排技术的安全性
电解水装置的工作温度只有60到80度，低于着火点。氢氧气即产即用，不储存，没有隐患。氢气是一种易燃易爆的气体，爆炸极限浓度在4%-75%之间，如果其浓度低于或者高于此范围则在常压下不可燃烧或者爆炸。实际应用中，进入到柴油机内的氢气浓度一般都低于1%，远低于4%的爆炸极限值。满足设备在任何情况下都能稳定使用，并使助燃装置与不同品牌、排量、工况下的柴油机相匹配，保证电解水助燃装置产生合适的氢氧量，帮助燃油充分燃烧。
遇突发情况助燃装置自动停机、柴油机恢复原有工况，设备配有过载保护器，电流变化不会导致设备损坏。柴油机开启后装置同时开始工作，停车后装置同时停止工作。柴油机运行中，随时可以关掉设备，不影响柴油机运行安全。现在市场上比较成熟的氢氧减排设备都具有防爆、防冻、防热、防回火等功能，在任何情况下装置故障也不会造成危害。
4氢氧减排技术的经济性
（1）节省燃油消耗。据统计，使用氢氧减排技术后，重型卡车节油5%-10%，中小型车节油20%左右。由于氧气的输入使原来的燃油获得更充分的燃烧，增加了燃油的使用效率。而氢气是一种环保高能燃料，燃烧热能比汽油柴油都高，是汽油燃烧热能的3倍，氢气的注入就是增加了燃料，节省燃油的消耗，从而起到节油降耗的目的。
（2）延长柴油机使用寿命，节约维护费用。因为柴油机性能不好或者油品质量不好，燃油不能充分燃烧，一则造成排气污染，另一则造成发电机燃烧室积碳。氢氧减排技术作为前端治理技术，利用氢气燃烧速率快以及氧气助燃的特点，提升柴油机燃烧速率，燃油达到充分燃烧，同时也可将设备内部的积碳燃烧清理干净。机油更换时间也可以适当延长，从而减少机油损耗。由于设备一直处在良好的工作状态，这样可以延长柴油机的使用寿命。
（3）氢氧减排设备性价比高，后期维护成本极低。节能降耗省下的钱，设备成本可以在一到两年内收回。船东短期可收回投資，相当于免费设备，一次投入，长期受益。
5结束语
氢氧减排技术目前在柴油机上已经有了成熟的应用，为蓝天保卫战做出了突出的贡献。作为尾气前处理技术的代表，既能减少柴油机对大气的污染，同时还能为船东节省油耗、延长设备使用寿命，适合在船用柴油机上广泛使用。想要做好大气污染的防治工作，减少船用柴油机的尾气排放势在必行，减少对大气的污染也是船舶企业应尽的社会责任。
参考文献：
[1]1孙彦华.进气掺氢及二甲醚对柴油机燃烧与排放影响的数值模拟研究[D].大连理工大学，2014.
[2] 刘东宇.船舶柴油机废气模拟系统的设计与测试[D].大连海事大学，2014.
[3] 王虎.船舶柴油机排放和控制技术介绍[J].内燃机与配件，2013（8）.
