氫氧減排技術在船用柴油機中的應用

黃斌華

摘 要：近些年來，隨著我國航運事業的迅速發展，船用柴油機的尾氣排放也帶來了嚴重的空氣污染。柴油機排放尾氣中的碳氫化合物、CO及 PM2.5顆粒懸浮物等污染氣體，都是燃燒不完全造成的。氫氧減排技術，是利用電能將蒸餾水電解出氫、氧氣，注入到柴油機進氣系統，利用氫氣速燃特性以及氧氣助燃的特點，提升柴油機燃燒速率，使燃油達到充分燃燒，從而減少黑煙顆粒物，降低燃油消耗，減少積碳產生，延長柴油機壽命。

關鍵詞 ：氫氧減排技術;電解水;助燃;柴油機;減排;節能

中國航運資源非常豐富，隨著經濟的快速發展，我國海運吞吐量排名常年位居世界首位，但發達的水運業也帶來了嚴重的空氣污染。經相關研究院測算結果顯示，一條中大型船舶用七成負荷航行一天，其船上柴油機產生的 PM2.5污染物，相當于二十一萬輛“國四”標準重貨車的PM2.5排放量。隨著空氣污染治理進入新的階段，我國海事部門對船舶空氣污染防治的力度也日益增加。

以氫氧減排技術為代表的尾氣前處理技術，在船舶大氣污染治理方面大有可為。該技術能有效減少碳氫化合物、CO及 PM2.5顆粒懸浮物等污染的產生，同時也能減少設備油耗，還能有效減少柴油機內燃燒室積碳的產生，使柴油機的使用壽命相應增加。

1氫氧減排技術的減排原理

眾所周知，船用燃油的碳鏈相對較長、粘度較大，與新鮮空氣的混合情況較差，因此容易造成燃油燃燒不充分，未燃燒的燃油以碳氫化合物、CO及PM2.5顆粒懸浮物的形式從排煙中排放，而這也是空氣污染的重要污染源。

氫氧減排技術利用電能將蒸餾水電離分解成氫氣和氧氣，經安全隔離器及管路將氫氧輸送到柴油機進氣系統，送到柴油機的燃燒室內與燃油同時燃燒做功。氫氣會使火焰傳播迅速，使得更多的燃油在動力沖程中被燃燒干凈。氧氣助燃，提高了燃燒效率。加入氫氣和氧氣后燃油的燃燒急劇增加，柴油機尾氣中的碳氫化合物、CO及PM2.5顆粒懸浮物等污染物也被完全燃燒干凈。所以，氫氧減排技術能從根源上減少有害尾氣的生成。

2氫氧減排技術的節能原理

電解水本身是耗能的，它消耗了小部分電能，所電解產生的氫氧氣，幫助原本沒有充分燃燒而排放掉的燃料得到充分燃燒，將從前端就將尾氣排放的污染物轉化成動能，原先不能充分燃燒的燃料也重新變成了柴油機的動能，提高了燃油的效率。其中氫氣是一種高效的能源，在缸體內進行燃燒可增加動力，氫氣作為燃料代替部分燃油的供給。所以，氫氧減排技術直接降低了燃油成本，有明顯節能效果。

3氫氧減排技術的安全性

電解水裝置的工作溫度只有60到80度，低于著火點。氫氧氣即產即用，不儲存，沒有隱患。氫氣是一種易燃易爆的氣體，爆炸極限濃度在4%-75%之間，如果其濃度低于或者高于此范圍則在常壓下不可燃燒或者爆炸。實際應用中，進入到柴油機內的氫氣濃度一般都低于1%，遠低于4%的爆炸極限值。滿足設備在任何情況下都能穩定使用，并使助燃裝置與不同品牌、排量、工況下的柴油機相匹配，保證電解水助燃裝置產生合適的氫氧量，幫助燃油充分燃燒。

遇突發情況助燃裝置自動停機、柴油機恢復原有工況，設備配有過載保護器，電流變化不會導致設備損壞。柴油機開啟后裝置同時開始工作，停車后裝置同時停止工作。柴油機運行中，隨時可以關掉設備，不影響柴油機運行安全?，F在市場上比較成熟的氫氧減排設備都具有防爆、防凍、防熱、防回火等功能，在任何情況下裝置故障也不會造成危害。

4氫氧減排技術的經濟性

（1）節省燃油消耗。據統計，使用氫氧減排技術后，重型卡車節油5%-10%，中小型車節油20%左右。由于氧氣的輸入使原來的燃油獲得更充分的燃燒，增加了燃油的使用效率。而氫氣是一種環保高能燃料，燃燒熱能比汽油柴油都高，是汽油燃燒熱能的3倍，氫氣的注入就是增加了燃料，節省燃油的消耗，從而起到節油降耗的目的。

（2）延長柴油機使用壽命，節約維護費用。因為柴油機性能不好或者油品質量不好，燃油不能充分燃燒，一則造成排氣污染，另一則造成發電機燃燒室積碳。氫氧減排技術作為前端治理技術，利用氫氣燃燒速率快以及氧氣助燃的特點，提升柴油機燃燒速率，燃油達到充分燃燒，同時也可將設備內部的積碳燃燒清理干凈。機油更換時間也可以適當延長，從而減少機油損耗。由于設備一直處在良好的工作狀態，這樣可以延長柴油機的使用壽命。

（3）氫氧減排設備性價比高，后期維護成本極低。節能降耗省下的錢，設備成本可以在一到兩年內收回。船東短期可收回投資，相當于免費設備，一次投入，長期受益。

5結束語

氫氧減排技術目前在柴油機上已經有了成熟的應用，為藍天保衛戰做出了突出的貢獻。作為尾氣前處理技術的代表，既能減少柴油機對大氣的污染，同時還能為船東節省油耗、延長設備使用壽命，適合在船用柴油機上廣泛使用。想要做好大氣污染的防治工作，減少船用柴油機的尾氣排放勢在必行，減少對大氣的污染也是船舶企業應盡的社會責任。

參考文獻：

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