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船舶前沿——船舶尾气排放监管方向

2024-02-02科学

船舶尾气处理监管领域

船舶尾气排放预处理一直是比较火的一个研究方向,随着限硫令、限氮令、限碳令等强制性法规相继出台,与之对应的脱硫塔、选择性催化还原(SCR)、碳捕捉设备等相继出现。低硫油、甲醇、氨等新燃料也逐渐进入船东视野,但是这些改变的成本相比于之前都非常高,与之带来的监管难题。

船舶尾气处理监管领域最新成果

最新论文:港口区船舶排放估算分析模型

1.摘要

港口地区的密集航运活动被认为是海事部门的主要问题之一,这对气候变化和当地空气质量产生负面影响。因此,编制船舶排放的燃烧气体详细清单应能更准确地概述排放水平,这可作为分析对港口社区影响的基础,并导致制定更好的环境措施。

因此,本研究的目的是 开发一个适应性强且相关的分析模型 ,该模型能够将综合方法与大型船舶运动和技术细节数据库相结合,以提供大型港口地区与船舶有关的明确排放估计。

考虑到克罗地亚缺乏包括上述方法在内的研究,以及对港口空气污染物的监测不足,该模型被用于为克罗地亚最繁忙的客运港口斯普利特港编制初步总体排放清单。

在该模型中,将自下而上的逻辑和基于能源的方法应用于来自AIS的详细技术和近乎实时的航运数据 ,创建了城市港口盆地航运排放的首个高密度空间和时间概览。

结果显示, 不同船型和作业模式之间的季节性波动较大,排放量差异较大 。因此,该分析提出了一个问题,即未来需要开发和实施一个可扩展的系统,该系统将对船舶和港口地区空气污染的重要特征提供更透明和更有效的概述。

船舶排放尾气成分

尽管航运被广泛认为是最可持续的运输方式,因为单次运输可以运载大量货物,但在运输过程中,大量的船用燃料被用于推进。船舶发动机能量转换和燃烧的内部过程 主要产生空气污染物(APS),如硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)、一氧化碳(CO)和挥发性有机化合物(VOC)以及二氧化碳(CO2)、甲烷(Cp)和一氧化二氮(N2O),被认为是温室气体(GHGs) 。虽然人为温室气体是导致全球变暖和气候变化不利影响的原因,但燃料燃烧释放的其他空气污染物对城市地区的人类健康有严重影响。据记载,暴露于PM2、SOx、NOx、CO和VOC与呼吸系统疾病、心血管疾病、肺癌和过早死亡有关。 鉴于世界贸易的70%至80%是海运,海上运输对人为排放有很大贡献。

海事组织关于船舶尾气规定

  1. 划分船舶和排放控制区(ECA) 【防污公约】附则6生效的主要目的是通过制定适用于 船舶和排放控制区(ECA)的严格燃 料质量和排放控制法规来 减少硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物和颗粒物的排放。
  2. SOx和NOx限制令 根据修订后的【防污公约】附则6,自2020年1月1日起,全球硫含量上限降至0.50%(按质量百分比计算),而排控制化合物中的含量降至0.1%m/m。NO逐渐降低船用柴油发动机的排放通过三层系统进行调节。刚性较低的Tier 1适用于2000年1月1日或之后建造的船舶,Tier 2适用于2011年1月1日或之后建造的船舶,而最苛刻的Tier 3则适用于2016年1月或2021年1月之后建造并在ECA中运营的船舶的NOx排放。预计SOx和NOx的措施也应减少释放到大气中的PM和VOC的数量
  3. 关于温室气体的减排 ,国际海事组织在【防污公约】附则6中增加了新的第4章,其中提供了两项重要措施。在第一个名为能效设计指数(EEDI)的指数中,新船必须符合最低强制性能效性能水平,并随着时间的推移通过不同的阶段增加。船舶能效管理计划(SEEMP)是一种运营措施,旨在建立一种机制,以具有成本效益的方式提高船舶的能源效率。

港口区船舶排放传统计算方法

1.计算港口船舶排放很重要, 港口和高分辨率航运排放清单的重要性,详细的空气污染研究结果应揭示更准确的排放水平,这些排放水平可以用作分析对港口社区影响的基础,从而制定更好的环境措施。

2,传统计算方法,

为了更准确地计算空气污染物的数量,应该在包含相关运输信息的大型数据集上应用自下而上的基于能源的方法。

国际海事组织(IMO)第V/19号条例要求在300 GT(GT)的商船和所有客船上安装自动识别系统(AIS),该系统提供了有关船舶及其运动的近乎实时的数据。因此,人们注意到港口自下而上的基于能源的气体排放清单有所增加, 这表明通过将高分辨率数据与适当的方法相结合,可以获得港口船舶空气污染的连贯估计。系统评价表明,自下而上的方法在分析80个不同港口的船舶相关排放的论文中经常被使用,其中主要应用基于能源的方法

3.缺点, 然而,由于自下而上的方法需要大型数据库,因此 计算排放量是一项复杂且耗时的操作,尤其是在没有系统地处理估算的情况下。

研究方法

本研究的重点是开发一个适应性强且相关的分析模型,该模型能够将综合方法与大量航运数据相结合,从而在大型港口区域产生清晰的与船舶相关的排放估算。 (妥妥的大数据处理) 考虑到克罗地亚缺乏包括上述方法在内的研究,以及对港口空气污染物的监测不足,该模型被用于为克罗地亚最繁忙的客运港口斯普利特港制定初步的总体排放清单。具有高时空分辨率的清单可以作为制定排放控制战略的基础。

总结

妥妥的大数据处理技术实践,通过自动识别系统(AIS),计算到港距离和船舶种类,每个种类赋值,然后总体统计船舶排放物每种在港口的总体分布。一个挺实用的评估方法

参考文献

Boji´c, F.; Gudelj, A.; Bošnjak,R. An Analytical Model for EstimatingShip-Related Emissions in Port Areas.J. Mar. Sci. Eng. 2023, 11, 2377.https://doi.org/10.3390/jmse11122377