대체연료기술연구팀 강수민 책임

  1. 背景

国际海事组织（IMO）在2023年海洋环境保护委员会（MEPC）第80次会议上正式确立了温室气体（GHG）净零排放（Net-Zero）目标。为实现该目标，IMO在MEPC第83次会议上批准了与中期减排措施实施相关的《MARPOL公约附则Ⅵ》修正案。

根据IMO中期减排措施，船舶将依据温室气体燃料强度被划分为未达标船舶、满足基础目标船舶、满足直接目标船舶，以及使用ZNZ（Zero and Near-Zero）燃料的船舶。对于未能满足目标要求的船舶，将被要求购买补救单位（Remedial Units）。
同时，为补偿使用ZNZ燃料船舶在建造阶段的初期投资成本以及替代燃料相较传统化石燃料的价格差，IMO还将提供相应激励措施，以加快船舶能源结构从化石燃料向低碳及零碳燃料转型。

图1. 温室气体减排中期措施示意图

在多种环保燃料中，氨燃料在燃烧过程中不产生二氧化碳排放，可作为船舶发动机的主要燃料，因此受到众多发动机制造商的高度关注并积极投入研发。此外，氨在单位体积内的储氢能力高于液态氢、LOHC及甲醇，是实现大规模氢能储存与运输的高效载体，同时还可在运输过程中将氨重整为氢气并应用于燃料电池，具备显著优势。

然而，氨属于高毒性物质，一旦人体暴露，可能引发皮肤刺激、呼吸困难及眼部损伤，严重时甚至因呼吸衰竭导致死亡。基于此，IMO已完成《氨燃料推进船舶暂行指南》的制定工作，该指南明确提出了氨燃料推进船舶在氨气检测与处理系统方面的一般及功能性安全要求。

因此，在氨燃料船舶中，实现对氨气泄漏的早期检测以及对燃料系统中释放氨气的安全处理已成为不可或缺的关键技术。为推进相关核心技术的开发，韩国船级社（KR）在其绿色船舶设备试验认证中心（TCC）构建了泄漏氨气检测与处理系统的性能评估基础设施。

  2. 泄漏氨气检测与处理系统性能评估基础建设

2.1 泄漏氨气检测系统性能评估基础建设

近期，TCC已完成氨燃料储存系统及供应系统的建设，实现了向发动机试验室同时供应高压液态氨和低压气态氨的能力。

在此基础上，为开展氨气检测系统的性能评估，TCC在试验室内部引入了质量流量控制器（MFC, Mass Flow Controller），用于模拟氨气泄漏工况。

该MFC系统可模拟液态及气态氨的泄漏，并能够对泄漏量及泄漏位置进行精确控制。为确保试验安全性，TCC还构建了可对氨气泄漏工况进行远程监控的系统，以及能够远程采集泄漏浓度数据的数据采集系统。

此外，为实现对泄漏氨气的整体抽吸与通风，在发动机上方安装了集气罩（Hood），并针对特定泄漏位置额外配置了局部排气装置。同时，为在性能评估过程中最大限度减少氨气直接排放至大气，确保安全的试验环境，TCC还配备了氨气洗涤塔（Ammonia Scrubber）。

图2. 氨气检测系统性能评估基础示意图

2.2 氨气处理系统性能评估基础建设

《氨燃料推进船舶暂行指南》要求，氨燃料推进船舶必须配置能够处理因燃料管路吹扫（Purge）及压力释放阀（Relief Valve）等工况产生的氨气排放的系统，并明确规定经处理后排放至大气中的氨气浓度须低于110 ppm。

在多种氨气处理方案中，洗涤塔系统（Scrubber）已在其他工业领域得到广泛应用，且具备较高的船舶适用性，因此被视为极具潜力的船用氨气处理系统。基于此，TCC构建了针对氨气洗涤塔的性能评估基础设施。

图3. 氨气处理系统性能评估基础示意图

  3. 总结及未来规划

TCC已通过氨燃料储存及供应系统的建设，完成了氨燃料船舶发动机核心技术相关的研究工作。未来，TCC将结合已构建的氨气检测与处理系统性能评估基础设施，持续开展氨气检测与处理系统的技术研发与验证，并为氨燃料船舶的安全应用提供技术支持。

此外，在采用吸收式氨气处理系统的情况下，不可避免会产生含氨排放水。目前，国际社会尚未建立针对氨排放水管理的统一标准。对此，TCC计划依托已建成的氨气处理系统试验平台，开展氨排放水管理方案相关研究，并将研究成果应用于氨排放水管理指南的制定，为未来国际规则的建立提供技术支撑。