脫硫塔在船舶工程中的應用

摘?要：隨著人類對環境意識的不斷提高以及IMO的標準規范要求，對船舶的尾氣排放有了進一步的要求，其排放的SOx必須滿足IMO Tier III的規范，同時隨著國際商務貿易日益頻繁，而船舶作為重要的海路運輸工具，其尾氣排放對環境的影響越來越引起人們的重視。基于這種綠色環保的背景，脫硫塔裝置在船舶工程中得以應用。本文將從脫硫塔的工作原理和設計策略角度，就其在船舶工程中的應用進行較為詳細的闡述和分析。

關鍵詞：脫硫塔;工作原理;設計策略;尾氣;綠色環保

脫硫塔在船舶中的應用是順應時代發展的產物，船舶作為現在國際物流交易的主要交通工作，控制其尾氣的排放對環境保護起到極為重要的作用，整套脫硫塔裝置操作簡單、成本有效、維護方便，可以適用于任何類型的船舶并且和所有類型引擎兼容，同時減少硫元素的排放對于海洋生物的保護也起到至關重要的作用，脫硫塔在對尾氣處理上能完全符合IMO對船舶工業限制硫排放的要求。

一、脫硫塔的工作原理

（一）模塊化的裝置

模塊化的設計讓脫硫塔在安裝時更加簡便和高效，大大降低了船廠的安裝強度，同時模塊化的設計縮短了整套系統的調試時間，有利的提高了安裝效率和減少了停機時間。整套系統具有獨特的一體化解決方案，能夠在同一時間內完成冷卻尾氣、去除硫磺、消除粉塵顆粒等活動，同時洗滌塔是一個開放式的且沒有移動部件的結構，具有非常高的穩定性和可靠性。洗滌塔的結構非常緊湊同時也是量身定制的，這樣就能有效的匹配新建的或者改造的船舶有限的空間。

（二）脫硫塔裝置工作概況

在整個系統中洗滌塔是一個核心且影響安裝的部件，其尺寸取決于發動機的最大容量，讓其保持最低的能量消耗和最低的背壓，如果有些船舶空間實在有限，洗滌塔的尺寸還是可以得到一定的調整。尾氣從洗滌塔的底部通過其引導至頂部，此過程中尾氣的流速在塔中得到完美的控制，海水通過塔頂的噴嘴均勻的從塔頂噴出，從而形成均勻的噴霧，有效的對尾氣進行洗滌處理，這其中包含三個有效的工程：

（1）冷卻。排氣管的尾氣從排出至塔頂，通過兩層級噴霧的處理其將被冷卻至最佳的溫度。

（2）消除粉塵顆粒。幾乎所有的顆粒粉塵在經過洗滌塔的過程中被塔中的噴霧有效的去除。

（3）去除硫磺。在尾氣被排放至大氣中之前，尾氣中的Sox被塔頂的噴霧溶解并以鹽的形式結合排放至循環處理柜中，干凈的尾氣從塔頂排除，硫化物通過噴霧得以去除。

（三）閉環式洗滌裝置

閉環式洗滌裝置被應用于零排放區域，在洗滌過程中的海水被連續循環使用。其工作原理流程如下：船舶的尾氣經尾氣收集器從洗滌塔的底部進入頂部，此過程中需通過洗滌塔中的兩道均勻噴霧。尾氣在洗滌塔中被海水噴霧清洗，尾氣中的硫元素會溶解在噴霧水中，處理后的水將會匯集到處理水循環柜中，然后在循環柜中添加NaOH以中和酸度。處理完成后的水將再次輸出到洗滌塔，以此反復循環使用。在循環柜中硫化物將和NaOH化學反應成無機鹽，基于電導率等級一定量的工藝水將被從系統中排出并在工藝水處理系統中自動處理，與此同時海水以及NaOH將被持續供應到處理水箱中以維持處理水箱的液位和PH值，工藝水處理單元將會對被排出的水進行固體物和油液的分離處理，剩余的污泥將會污油泵抽吸到污泥倉。根據MARPOL（國際防止船舶造成污染公約）附則VI MEPC.259（68）號決議規定將持續對PH值、濁度以及PAH值進行監測。最后干凈的尾氣將從洗滌塔排出，不含有硫和粉塵顆粒。

二、脫硫塔在工程中的設計策略

由于船舶產品的特殊性，整個脫硫塔處理系統在設計上也有其專業定制性，通常情況會根據船東或者運營商提供的說明信息，針對特定的要求和船型提供一套完整的脫硫塔處理系統的設計方案，并由船級社批準。

整套系統的設計主要可以分成3個過程：

（一）上船勘測和3D激光掃描

為了獲得正確的現場信息以及防止對船上情況的任何誤解，通常情況下會要求安排驗船師和3D掃描團隊到現場進行可視化檢查，在船上的適當的區域安裝3D掃描儀對船上的情況進行測量和激光掃描。對船舶進行3D掃描時船東代表應該對登船團隊提供必要的協助對掃描區域提供相應的安全保障，同時3D激光掃描對于一些隱蔽區域也具有很好的掃描效果，能很好的保證后續設計工作順利進行。3D掃描完成后與設計軟件相匹配的三維掃描的點云和3D掃描的在線全景視圖將會被生成，同時將會給船東或運營商提供洗滌器的安裝調查報告和建議。

（二）概念設計

概念設計能夠很好地識別關鍵設計的問題，在此將會生成洗滌器系統的粗略3D模型，并提供初步改造的規格說明書和船級社需要的文件包，初始的管路布線將會在CAD模型中得到確認。基于現場調查和概念設計，將能夠為所選洗滌器系統的全面改造提供一個確定的報價，同時現場調查和概念設計需要客戶作為單獨服務支付購買，這樣將會給后面的基礎設計和詳細設計奠定了基礎，在很大程度上降低了改造風險。

（三）基礎設計和詳細設計

在簽訂合同后，將根據最新的船級社要求完成洗滌器系統集成的2D+3D詳細設計，同時也包括箱體、管路、船體結構、基座以及任何其它相關結構的詳細生產圖和原理圖，為船東完成整條船的所有圖紙船級社的評估和審核。

三、結語

隨著國際海事組織（IMO）發布的“全球限硫令”來臨——要求自2020年起，全球范圍內所有船舶燃油含硫量從3.5%下降到0.5%，這項規定將于2020年1月1日起正式實施，加裝脫硫塔處理系統能很好的切合國際準則和環境保護的要求，實現船舶尾氣的脫硫無塵排放，脫硫塔處理系統的應用符合人類可持續發展和綠色海洋船舶技術的要求。

參考文獻：

[1]中國船舶工業總公司.船舶設計實用手冊（總體分冊）.北京：國防工業出版社，1998.

[2]International Maritime Organization（IMO）.Resolution MEPC.259（68）Guidelines for exhaust gas cleaning systems 2015.

作者簡介：張斌（1987-），本科，中級工程師，研究方向：船舶技術。