船機廢氣排放控制的現狀分析與對策

高炳　趙自奇

摘 要：本文分析了IMO MARPOL公約附則VI對排放的要求，以及國內法規對船舶廢氣排放的要求。進而從國內出廠柴油機的排放水平、船用燃油及其含硫量、在航船舶廢氣排放監管等方面對國內船機廢氣排放控制現狀作了分析，并有針對性的提出了國內MARPOL公約附則VI履約對策，包括研發與應用減排關鍵技術、適度提高排放標準、制定財稅鼓勵措施和強化監管等控制船機廢氣排放對策思路，以期促進水路運輸健康可持續發展、國際公約履約和環境保護。

關鍵詞：船機；廢氣排放；控制

中途分類號：X51 文獻標識碼：A

1 引言

近年來，隨著各國社會經濟與工業的迅速發展，全球性的大氣污染日趨嚴重。交通運輸行業是經濟建設的基礎，交通運輸工具在為經濟服務的同時，也消耗了大量的能源，產生了不可忽視的廢氣排放，對大氣環境造成各種負面影響，引起了世界范圍內的強烈關注。其中，船舶運輸占據全球貨運總量的70%以上[1-2]，且70%的船舶排放發生在離海岸線400 km以內的區域，船機尾氣排放對陸地空氣質量的影響是當前關注的焦點。統計數據顯示，船舶排放的硫氧化物（SOx）占全球運輸行業SOx排放總量的60%左右，氮氧化物（NOx）排放量占全球貨運運輸行業NOx排放量的40%左右[1-2]。由此可見，進行國內船機廢氣排放控制的研究與對策分析，對于水路交通運輸行業乃至全社會的環境保護具有重要意義。

2 IMO MARPOL公約附則VI對廢氣排放的要求

國際海事組織（IMO）在2008年頒布了修訂后的控制船舶廢氣排放公約，該公約被稱為MARPOL公約附則VI。MARPOL公約是國際船舶防污染公約，附則VI是針對防大氣污染。先前施行的附則VI是2005年頒布的，有時也被稱為 MARPOL 附則 VI Tier1。現行的附則VI提出了一個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區可以制定更嚴格的控制要求。

2.1 對NOx的排放要求

（1）2005年施行Tier1標準，NOx排放限值主要針對2000年以后的新船；

（2）2011年全球施行Tier2標準，NOx排放限值主要針對新造船舶（相對于IMO Tier 1標準降低了15%～20%）（通過發動機優化控制實現）；

（3）2016年排放控制區（ECAS）施行Tier3標準，NOx排放限值主要針對新造船舶（相對IMO降低了80%）（需加尾氣后處理系統）；

（4）Tier 1 NOx排放標準施行，針對1990年至2000年安裝的功率大于5 MW的船舶（通過改裝套件實現）。

2.2 對SOx的排放要求

MARPOL公約附則VI對船舶SOx的排放控制，采取的實現手段主要是限制船舶燃油的含硫量。圖2為MARPOL公約附則VI中的燃油含硫量標準。

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

（2）2012年全球施行燃料含硫量限值為3.5%；

（3）2020年全球施行燃料含硫量限值為0.5%——如果煉油廠可以生產，需在2018年審查；

（4）根據附件VI，廢氣洗滌器可以用作低硫燃料的替代品；

（5）降低硫含量會顯著降低細顆粒物的排放量。

3 國內法規對廢氣排放的要求

除了《中華人民共和國大氣污染防治法》對船舶廢氣排放提出了要求外，近年來為應對船舶廢氣排放造成大氣污染，我國還制定（修訂）實施了一批法規和規范性文件，包括：2010年3月起實施的《防治船舶污染海洋環境管理條例》、2011年修訂的《國內航行海船法定檢驗技術規則》和《內河船舶法定檢驗技術規則》等[3]。

其中，2011年9月修訂生效實施的《國內航行海船法定檢驗技術規則》（2011），對所有400總噸及以上的國內航行海船和任何移動式平臺，在防止船舶造成大氣污染提出了規定。該規則在船舶NOx排放上的要求與MARPOL公約Tier I標準一致。而該規則在船舶SOx排放上的要求是船上使用的任何燃油含硫量不超過4.5%，并且船上需備燃油含硫量有效書面證據供核查。

將我國現行法規與MARPOL公約附則VI進行比照分析，可以發現對于國內航行的海船以及內河船舶，在NOx和SOx的排放控制要求方面，國內現行法規與MARPOL公約附則VI的要求有一定的差距，尤為突出的差距是：國內法規對船舶NOx排放的要求還僅停留在MARPOL公約Tier I的標準上，對船用燃油含硫量的限制還僅停留在4.5%。

4 國內廢氣排放控制現狀分析

4.1 國內出廠柴油機的排放水平

船機NOx和SOx等有害排放與柴油機性能直接相關，國內生產的柴油機有兩種類別：第一類是引進MAN B&W、WARTSILA等國外著名柴油機企業的專利進行生產的柴油機，第二類是國內企業生產的有自主知識產權的柴油機；其中大部分自主化是通過國外先進技術的消化吸收再創新的手段實現的。此兩類柴油機的排放水平有些差異，具體分析如下：

第一類柴油機，引進的是MAN B&W、WARTSILA等國外著名柴油機企業的先進成熟的技術，因此其NOx和SOx等有害排放基本可滿足國際公約的較高標準要求；

第二類柴油機，涉及到國內眾多柴油機生產企業，柴油機排放水平參差不齊，基本上可滿足MARPOL公約Tier I標準，有一部分柴油機在特定轉速范圍區間尚未達到Tier II標準。

綜合比較分析國內柴油機生產現狀及其排放水平，對于新造的船機，其NOx等有害排放限值可以在Tier I標準基礎上繼續推行Tier II甚至更高的標準，以推進履約，減少排放，促進技術革新。

4.2 船用燃油及其含硫量

為控制船機SOx排放，我國現行法規提出了明確的要求。但如上文指出，這些規定與MARPOL公約附則VI的要求還有一定的差距，可否參照附則VI進一步提高船機SOx排放標準，需對船用燃油供給情況及其含硫量等質量開展有效合適的研判。

我國船用燃油的供給分為兩種情況：一種是保稅油，其供給國際航線船舶，大部分是380號重油；另一種是內貿油，其供給國內航線船舶，主要有輕柴油、4號燃油、120號燃油和180號燃油等[4]。

國標規定的國內船用輕質餾分油含硫量限值為0.2%，4號重柴油硫含量限值為2%。此標準已實施多年，國內市場供給的燃油含硫量等質量指標完全能滿足標準要求。

國內船用殘渣油主要有120號燃油和180號燃油。國標規定的120號燃油含硫量限值為4%，180號燃油硫含量限值為5%。根據調研，當前國內供給船舶內貿油的廠商企業較多，不同公司不同牌號不同批次的燃油，其燃油含硫量等質量水平也不盡相同。但調查數據表明，當前市場上的絕大部分120號燃油和180號燃油的含硫量低于3.5%，可滿足國內法規4.5%的限值，基本上并可滿足MARPOL公約附則VI規定的3.5%這一限值。

4.3 在航船舶廢氣排放管理現狀

國內航行船舶主要有內河船和海船，其中內河船舶與海船相比，更多是小船、老船，噸位小、能耗高，對其進行廢氣排放控制難度相應也更大。業界普遍認為，履約MARPOL公約附則VI的要求，應該考慮實際情況，采取分類差別化分步實施策略，先著手控制船齡短、噸位相對大的海船。

通過調研可知，國內海船基本上按照法定檢驗要求配備了齊全的防止大氣污染證書和文件，船員了解相關廢氣排放控制法規要求，熟悉相應設備操作程序，且基本上能夠按規操作。但仍有不少廢氣排放控制管理的難點，比如如何管理配備EIAPP證書柴油機的參數記錄薄及其相關備件。

當前對于配備EIAPP證書的船用柴油機，主管機構一般采用參數檢查法來核查NOx等有害排放情況，所以就必須確保參數的可靠性，船員（輪機員）應嚴格按照技術要求調整并記錄影響排放的各個參數，或采用附有標識號的備件更換相應關鍵器件。而實際統計發現，仍然有很多船舶并未按要求記錄各參數在記錄薄上，比如調整噴油定時、壓縮比等參數；另外，一些關鍵部件，比如噴油器、油泵、氣缸蓋等的更換時常無記錄。還有一些船舶記錄雖有，但是記錄與實際不相符，其記錄僅僅是為應付檢查。因此，有必要研討如何有效加強在航船機廢氣排放管理。

5 國內MARPOL公約附則VI履約對策

根據對國內船機廢氣排放控制現狀的分析，下面就我國MARPOL公約附則VI履約提出相應的對策。

5.1 研發與應用減排技術

下面主要就降低NOx排放控制技術進行分析：

（1）使用燃料水乳劑或直接噴水，可以使NOx在原來的基礎上降低20%～50%。在燃燒區加注水會降低燃燒溫度峰值，從而減少NOx的形成，主要是由于NOx的形成依賴于高溫條件；

（2）空氣加濕是噴水的另一種方式，方法是通過將其與燃燒空氣混合。在四沖程發動機中，它可以使NOx降低70%；

（3）發動機優化。新的發動機需符合國際海事組織（IMO）Tier 2 NOx的排放限值標準，這可能導致油耗增大約3%。發動機的優化主要通過優化燃燒過程實現，包括提高燃油噴射壓力、噴射正時延遲、增大壓縮比、降低初始空氣溫度和優化的噴射模式等。采用電控高壓燃油噴射有利于燃燒優化，尤其是在低負荷工況下；

（4）廢氣再循環（EGR），通過排出的廢氣與新鮮空氣混合降低燃燒溫度峰值。它可以使NOx降低70%，但油耗費用會增加2%左右；

（5）選擇性催化還原技術（SCR），可以使NOx降低95%。尿素被噴入廢氣中并將該混合物通過催化器進行反應。SCR裝置的安裝和維護成本較高，但NOx有大幅度降低并且可通過發動機優化降低油耗；

（6）減少燃料中的硫會使SCR和EGR更容易實現；

（7）液化天然氣（LNG）在不使用后處理的情況下，可以實現非常低的NOx排放。

5.2 適度提高排放標準

從歐美一些發達國家比較成熟的經驗可知，控制船機廢氣排放的總抓手是“有法可依、執法必嚴”，制定并實施嚴格的排放標準法規。上面已分析，從當前生產出廠的船舶柴油機的技術水平以及國內供給燃油的質量（含硫量）來說，對船舶NOx和SOx的排放控制，可在現行國內法規的基礎上適度提高標準。當然，具體提高排放限值要求到什么程度，不可機械照搬國際公約的要求，應該充分醞釀、調研和討論。結合我國實際情況，考慮相關船舶柴油機廠商的技術儲備、在航船舶的實際狀況等，采取積極的“分步走”戰略，有效穩妥推進國內法規與國際公約的逐步無縫對接。如此，可一定程度的減少船機廢氣排放，實現平穩過渡，同時也可推進船機排放控制技術的研發應用與技術革新。

5.3 制定財稅鼓勵措施

征稅和獎勵措施主要是為鼓勵減少廢氣排放[9]。國外已經有一些成熟的做法值得我們借鑒：（1）挪威NOx稅。針對包括本國航運業的所有行業，履行“哥德堡議定書”規定的義務——連續測量或基于默認指數計算。（NOx稅=15×kg在挪威境內排放的氮氧化物）；（2）瑞典分化港務費。主要針對氮氧化物的排放和燃油中的硫含量；（3）溫哥華分化港務費。主要針對燃料中的硫含量；（4）氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）和CO2的環境指數正在研究中，它主要根據環保性能來選擇船舶；（5）DNV清潔設計認證.限制氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）和制冷劑的排放。

歐美等發達國家在船舶廢氣排放的財稅法規政策制定和實施上積累了一些成熟的經驗，我國可揚長避短、借鑒利用，探索一套適合我國國情的做法，綜合運用財稅等經濟調節杠桿手段，建立并完善國內防止船機廢氣排放的激勵與制衡機制體系。選擇更合適的財稅鼓勵與約束措施，比如財政收入的減免、財政補助、貼息、征稅范圍的調節、稅率費率的設置與調節等，這些財政稅收政策都可直接影響到船舶減排的各環節。因此，下一步就應該研討采取哪些財稅調節手段，促進船舶防止大氣污染工作邁上新臺階。

5.4 強化監督管理

上文已分析當前我國主管機關在船機廢氣排放控制上的監管工作有一些薄弱環節。相應主管機關，比如海事部門，作為海上防治船舶污染的管理者和監督者，負有對船舶廢氣排放實施嚴格監管的責任和義務。現實中，我國船舶廢氣排放監管涉及到多個機構，各個機構職能配置不太合理，資源整合相對比較欠缺，同時，監管中未充分運用現代先進監控技術。因此，我國應該整合資源，調整完善各機構職能配置，引進現代先進監控技術，促進對船舶廢氣排放的有效監管、國際公約的履約和其它相關法規的到位實施。

6 結語

本文分析了IMO MARPOL公約附則VI對排放的要求，以及國內法規對船舶廢氣排放的要求。進而從國內出廠柴油機的排放水平、船用燃油及其含硫量、在航船舶廢氣排放監管等方面對國內船機廢氣排放控制現狀作了分析，并有針對性的提出了國內MARPOL公約附則VI履約對策。船機排出的廢氣產生許多有害的影響，因此在全球都施行許多措施以減少排放，并且取得了顯著的進步。我國急需迎頭趕上，探尋并實踐適合我國國情的船機廢氣排放控制對策，比如，研發與應用減排關鍵技術、適度提高排放標準、制定財稅鼓勵措施和強化監管，促進水路運輸健康可持續發展、國際公約履約和環境保護。

參考文獻

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

[9]張曉紅.促進節能減排的財稅政策研究[D].河北大學，2010.