“要實(shí)現(xiàn)船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略目標(biāo),目前主要從兩個(gè)方面著手,一是將新型
綠色燃料用于發(fā)動(dòng)機(jī);二是采用排放后處理技術(shù)。”
4月20日,在2024世界內(nèi)燃機(jī)大會(huì)開幕當(dāng)天,中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七一一研究所(以下簡(jiǎn)稱七一一所)總工程師王鋒在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》專訪時(shí)如是說(shuō)。
2023年7月, 國(guó)際海事組織在海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第80次
會(huì)議上通過(guò)船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略,提出了“國(guó)際航運(yùn)溫室氣體排放盡快達(dá)峰,并考慮到不同國(guó)情,在接近2050年前后達(dá)到凈零排放”的目標(biāo)。
在本次采訪中,王鋒分析了船舶發(fā)動(dòng)機(jī)降
碳減排的技術(shù)路徑,并給出解決方案。
核心零部件改型升級(jí)
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》:制造一臺(tái)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的成本高昂,能否對(duì)現(xiàn)有船舶發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行合理改造,以適應(yīng)不同燃料?
王鋒:通過(guò)對(duì)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件進(jìn)行優(yōu)化改造,可以適應(yīng)不同燃料的燃燒特性。
2023年,我們?cè)谝延械腃S21柴油機(jī)上通過(guò)加裝低壓甲醇噴射閥和雙燃料控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了低成本甲醇柴油雙燃料改造升級(jí), 實(shí)現(xiàn)甲醇最高替代率不低于60%。后來(lái)又基于自主研發(fā)的甲醇柴油雙燃料高壓噴射系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了甲醇最高替代率超過(guò)95%,同時(shí)減少60%的氮氧化合物和99%的硫氧化合物排放。
下一步,我們還將對(duì)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步改造,以適應(yīng)其他可以實(shí)現(xiàn)降碳減排的新型燃料。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》:您提到對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行加裝改造,此舉必然會(huì)帶來(lái)成本的增加,用戶為什么愿意花這筆錢呢?
王鋒:國(guó)際海事組織是國(guó)際航運(yùn)規(guī)則的主要制定者,最新的船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略明確要求,到2030年,國(guó)際海運(yùn)單次運(yùn)輸任務(wù)的二氧化
碳排放量應(yīng)比2008年平均減少40%及以上,并進(jìn)一步加強(qiáng)零排放或近零排放技術(shù)、燃料及能源的推廣與應(yīng)用。
如果達(dá)不到減排要求,船東必然要面臨懲罰,比如支付
碳稅,這筆錢比改造費(fèi)用貴,用戶在計(jì)算這筆帳后就能意識(shí)到現(xiàn)在升級(jí)改造是劃算的。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》:改型升級(jí)后的船舶發(fā)動(dòng)機(jī)核心零部件產(chǎn)品是否已經(jīng)投放市場(chǎng)?
王鋒:我們自主研發(fā)的CS21DF-M甲醇雙燃料中速機(jī)將于2024年下半年交付示范應(yīng)用,大部分基于原柴油機(jī)的零部件已經(jīng)過(guò)實(shí)船運(yùn)行考核,燃料噴射系統(tǒng)已完成上千小時(shí)
平臺(tái)可靠性試驗(yàn)。該產(chǎn)品不僅可以實(shí)現(xiàn)在甲醇和柴油運(yùn)行模式間的靈活切換和快速響應(yīng),還可以滿足IMO TierⅡ和Tier Ⅲ(配SCR后處理)的排放要求以及中國(guó)第二階段排放法規(guī)要求,為船舶提供綠色低碳轉(zhuǎn)型解決方案。
開發(fā)碳排放捕集系統(tǒng)
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》:在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),含碳能源仍將占主導(dǎo)地位,有沒有既能保留含碳能源的使用,又能控制碳排放的技術(shù)方案呢?
王鋒:七一一所很早就意識(shí)到這是船舶減排路徑上不可避免的一個(gè)階段,先后部署了圍繞高效二氧化
碳捕集、低能耗二氧化碳分離、低溫二氧化碳深度液化等關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān),并開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的船用
碳捕集產(chǎn)品,解決了傳統(tǒng)碳捕集技術(shù)捕集效率低、能耗高、體積大等問(wèn)題。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》:你們研制的碳捕集產(chǎn)品目前有應(yīng)用嗎?效果如何?
王鋒:我們開發(fā)的船載碳捕集系統(tǒng)(O
CCS)已有實(shí)船交付
案例。2023年1月,我們給14000TEU(標(biāo)準(zhǔn)箱)集裝箱船加裝了脫硫和碳捕集系統(tǒng),已經(jīng)成功完成試航。這套碳捕集系統(tǒng)涵蓋了二氧化碳吸收、分離、壓縮再液化、存儲(chǔ)全工藝流程。通過(guò)加裝碳捕集系統(tǒng),該船可實(shí)現(xiàn)每年碳減排4.4萬(wàn)噸,項(xiàng)目改造總成本不到甲醇燃料或氨燃料動(dòng)力改造成本的一半。
今年4月底,該船將在上海洋山港進(jìn)行C型罐二氧化碳岸端卸載回收,這也是船用碳捕集產(chǎn)業(yè)閉環(huán)中的里程碑式案例。未來(lái)碳捕集系統(tǒng)的加裝有望成為航運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模碳減排的一條有效技術(shù)路線。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》:既然碳捕集系統(tǒng)的效果很好,有沒有可能實(shí)現(xiàn)100%的碳捕集,也就是完全的零碳排放?
王鋒:從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)沒有問(wèn)題,還需要兼顧成本。就拿正在航行中的14000 TEU集裝箱船來(lái)說(shuō),我們捕集20%的碳就可以滿足目前的排放要求,更大比例的碳捕集要增加能耗和存儲(chǔ)空間。目前來(lái)看,我們的碳捕集系統(tǒng)完全可以滿足未來(lái)更嚴(yán)苛的船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略目標(biāo)。
提升國(guó)際話語(yǔ)權(quán)
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》:前面您多次提到國(guó)際海事組織,能否從你了解的情況談?wù)?,中?guó)在這個(gè)組織里處于什么地位?
王鋒:海運(yùn)是一個(gè)古老而傳統(tǒng)的行業(yè),國(guó)際海事組織是聯(lián)合國(guó)負(fù)責(zé)海上航行安全和防止船舶造成海洋污染的一個(gè)專門機(jī)構(gòu),總部設(shè)在英國(guó)倫敦。中國(guó)作為國(guó)際海事組織的成員國(guó),需要履行國(guó)際公約的要求,包括執(zhí)行相關(guān)的減排規(guī)則。
據(jù)了解,今年3月,國(guó)際海事組織船舶系統(tǒng)與設(shè)備分委會(huì)第10次會(huì)議召開,會(huì)議共設(shè)20項(xiàng)議題,收到各國(guó)提案58份,其中來(lái)自中國(guó)的提案14份,數(shù)量連續(xù)6年居IMO成員國(guó)之首。
近年來(lái),國(guó)際海事組織在不斷更新規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn),中國(guó)多次深度參與。2021年國(guó)際海事組織第32屆大會(huì)審議通過(guò)了海上安全委員會(huì)提交的《關(guān)于船舶交通服務(wù)指南的大會(huì)決議草案》,該修訂工作歷時(shí)5年,也是我國(guó)在深度參與國(guó)際海事事務(wù)中貢獻(xiàn)中國(guó)方案、提高規(guī)則制定話語(yǔ)權(quán)的一項(xiàng)重要成果,提升了我國(guó)在船舶交通服務(wù)領(lǐng)域的國(guó)際影響力。
這些年來(lái),我們國(guó)家在國(guó)際海事組織里的話語(yǔ)權(quán)是逐漸提升的,這跟我們技術(shù)裝備水平的快速發(fā)展有很大關(guān)系。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》:國(guó)際海事組織的規(guī)則必須嚴(yán)格遵守嗎?如果有些規(guī)則不合理,怎么辦?
王鋒:不管哪個(gè)國(guó)家,只要開通國(guó)際航運(yùn),就必須嚴(yán)格遵守國(guó)際海運(yùn)組織的規(guī)則,不然就將面臨懲罰,經(jīng)濟(jì)性懲罰可能還算比較輕的一種懲罰形式。
前面也說(shuō)過(guò),我們的技術(shù)推廣并不在于自己,而在于規(guī)則的制定者,也就是國(guó)際海事組織。就拿降碳減排來(lái)說(shuō),國(guó)際海事組織要求國(guó)際航運(yùn)的用戶服從既定規(guī)則,并將規(guī)則換算成統(tǒng)一的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn),倒逼用戶通過(guò)科技創(chuàng)新來(lái)減排增效。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》:國(guó)際海事組織提出的船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略的期限馬上就要到來(lái),如果實(shí)現(xiàn)不了怎么辦?您怎么看待?
王鋒:作為該戰(zhàn)略的一部分,國(guó)際海事組織同意在2025年實(shí)施某種形式的排放
價(jià)格,以縮小化石燃料和綠色能源之間的
價(jià)格差距。
今年3月,在國(guó)際海事組織最新一輪會(huì)談中,34個(gè)國(guó)家支持對(duì)航運(yùn)業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體排放進(jìn)行收費(fèi),較2023年上一輪談判的支持率大幅上升,預(yù)計(jì)可能在明年被國(guó)際海事組織采納。
從科研從業(yè)者的角度出發(fā),我們預(yù)期將有一批新技術(shù)、新工藝投入開發(fā)與應(yīng)用,而且隨著這些年來(lái)我國(guó)造船技術(shù)水平的提升,我們對(duì)實(shí)現(xiàn)船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略目標(biāo)是有信心的。
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