船舶廢氣混合式脫硫系統的改裝經驗

王 興，劉真斌

（1.山東海運散貨運輸有限公司，山東 青島266011；2.青島萬豪船舶設計有限公司，山東 青島266555）

1 項目背景

2016-10-2 7 ，IMO 在倫敦召開的會議上作出決定，自2020 年實施小于0.5%的全球硫限制，即2009 年通過的《國際防止船舶造成污染公約》附則VI 下的要求：在硫排放控制區（ECA）以外航行的所有船舶使用硫含量不高于0.5%的燃油，而希望繼續使用HSFO 高硫燃油的船舶也將不得不通過安裝脫硫裝置的方式來得以實現低硫排放。業內預計未來幾年全球至少30%～40%的船舶將安裝廢氣洗滌器，對船舶動力裝置設計、制造和維護管理造成了極大影響，船舶營運的燃料成本壓力劇增，廢氣后處理或者替代燃料成為船東和設計者考慮選擇的主要替代方案。為了確保系統的脫硫效率，控制船舶硫氧化物、氮氧化物和顆粒物排放至關重要。

2 加裝脫硫系統改裝概況

本文中針對180 000DWT 散貨船，考慮到租家的特殊要求和個別港口對開式脫硫塔的禁排要求，該180 000DWT 散貨船的加裝混合式脫硫裝置改建項目是指通過安裝濕式廢氣清洗系統，使船舶在燃燒含硫量為3.5%的重燃油情況下，使其排煙仍能滿足嚴格的含硫量要求，具體為開式狀態下排煙含硫等效于燃燒含硫量0.5%的燃油，閉式狀態下排煙含硫等效于燃燒含硫量0.1%的燃油。

系統原理如下：①本船煙氣脫硫系統為混合式系統，可在開式或閉式狀態下工作；②開式系統通過循環水泵自海底將海水輸送至脫硫塔，通過海水自身的堿性中和排煙中的酸性物質，以達到排煙中含硫量減少的效果，脫硫塔排出的洗滌水經處理后排舷外；③當船舶航行水域為淡水區域或含堿值過低，或者當局不允許開式系統運行，或不允許將洗滌水排舷外時（零排放區運行）將采用閉式系統，洗滌水循環使用，需經過冷卻器輸送至脫硫塔，并需對循環水添加堿液以保持洗滌水中的含堿量。

3 加裝脫硫系統的具體改裝內容分析

3.1 船體改裝內容

原船在建造階段并未對安裝脫硫系統做過預備工作，需要在原船安裝的主要設備及艙柜有脫硫塔、供水泵、冷卻泵、冷卻器、廢水處理裝置、30 m3的循環柜、80 m3的堿液儲存柜及900 m3的廢水儲存柜等，同時需要布置大量的大口徑GRE 管路。脫硫塔布置如圖1 所示。

圖1 脫硫塔布置簡易圖

在原煙囪后部增加一洗滌塔間，從B 甲板面開始，并將二者美觀地連接起來，是脫硫改造結構設計的主要目的。洗滌塔間前端與原機艙棚、煙囪連為一體，后端采用6 個立柱支撐在主甲板上。由于支柱負責傳遞新煙囪的載荷到主甲板，因此主甲板上強結構位置為支柱優先選擇的位置，且考慮到船舶橫向運動加速度較大，橫向強結構為優先中的優先。如果甲板下強結構較少或其上布置了設備而無法布置支柱，則考慮主甲板下新增強結構以支撐支柱。新煙囪的結構特點為重心高、支撐弱、設備質量較大，因此需要通過計算確定結構尺寸。同時其結構特點使得新煙囪頻率與原煙囪相差較大，因此需要評估2個煙囪作為整體是否有可能發生嚴重的共振。

本船布置空間比較寬裕，考慮保留原有救生艇通道，新煙囪底平臺與其對接，原救生艇通道平臺下有兩排支柱保留。主甲板強橫梁位置FR6、FR10 都被系泊纜繩占用，退而求其次，選用甲板縱桁位置布置支柱，即L4、L8 位置和L9縱艙壁位置。

洗滌塔間四周圍壁為平板艙壁，內設垂向扶強材，C 甲板以上設4 道水平環梁及多道垂直桁。

本船為混合式脫硫系統，需增設堿液柜、泄放柜等獨立艙柜及排放水儲存柜。獨立艙柜的結構尺寸應符合共同規范的要求，計算出液艙的動載荷，因而結構尺寸較大，且為了防止堿液腐蝕及保證循環性良好，構件是朝外的，端部連接型式與常規結構有所不同。

本船設置1 個公共的脫硫塔，進口段為文丘里式。各設備排煙連接至公共的總管上后連接至脫硫塔進口，經洗滌后排放至大氣。各排煙管應設置脫硫塔旁通裝置。燃燒低硫油時使用旁通管路，以實現對脫硫塔的維護。煙氣隔離閥應根據廠家推薦設置空氣密封裝置，風機及控制設備均由廠家提供。

3.2 機裝改裝內容描述

3.2.1 主要設備布置

原煙囪后部設置新的脫硫塔煙囪，循環柜及堿液儲存柜布置于舵機室，廢水儲存柜從原船靠近機艙的壓載水艙中分割，其他主要機械設備布置于機艙。堿液儲存柜及洗滌水循環柜作為獨立艙室布置于舵機室，排放水儲存柜在靠近機艙的壓載艙中分割設置，艙柜的改建應盡量減少對原有系統的影響，但不排除必要的改建。其他新增艙柜根據需求可設置為結構艙柜或者獨立艙柜，處理單元、冷卻器、系統泵及電氣設備等均布置在機艙。

3.2.2 廢水水處理系統

循環柜連接至污水處理裝置，以對循環柜中的洗滌水進行處理和凈化。污水處理裝置分離出的污水存放在污水儲存柜中，在允許排放的水域可將污水排舷外。

3.2.3 堿液供給系統

為保證洗滌水的含堿度，質量分數為50%的NaOH 溶液應根據需求通過堿液供給泵自動補充至洗滌水循環柜。NaOH 溶液儲存柜布置于舵機室，內部特涂，其容積應滿足閉式循環運行約10 d 所需耗量。堿液儲存柜設有電加熱器，以保證儲存及輸運過程中堿液始終維持在規定溫度范圍內，設置高低溫報警（約20 ℃，40 ℃）。開敞甲板左右舷設置加注站。

3.2.4 其他系統

NaOH 溶液加注總管及泵附近還應備有洗眼器和洗眼藥水。清洗水來自淡水日用系統，控制空氣自原船控制空氣系統引出，新增加的艙柜應根據要求設置測深及透氣裝置，新增煙囪及其加強結構應設置必要的甲板泄水、消防系統等。

由于排放水儲存艙艙容大，在原船已有的空間內難以找到一個合適的位置，所以只能通過改造現有壓載水艙來滿足，通過幾輪反復比較，最終選擇分隔出8、9 號壓載水艙的頂邊艙位置作為排放水儲存艙，艙容約960 m3，可以滿足要求。計算改裝后的穩性及結構強度方面，按照選定的布置方案以及改造所涉及的重量重心進行計算。通過計算，改造對本船的穩性影響不大，可以滿足規范要求。

海水冷卻及沖洗管路采用鋼管內涂環氧漆；洗滌水有關的系統采用GRE 管，GRE 管的材料應滿足使用及規范要求；NaOH 溶液系統采用不銹鋼316 L；除非廠家特殊要求，其他管材的選擇應原船系統一致。

3.3 電裝改裝內容

電裝改裝內容具體如下。

配電盤：內容涉及增加供電開關、進行短路電流計算、增加大功率詢問接口等。

火警探頭：洗滌塔安裝空間，根據規范要求，增加必要的探頭；需和火警廠家簽訂變更單，增加探頭。

聲光報警設備：在圍井C 甲板增加一個報警燈柱和一個揚聲器；需和報警燈柱廠家以及擴音對講廠家簽訂變更單，增加相關聲光報警設備。

機艙監測報警系統：由于報警系統增加脫硫的報警信號，需和廠家簽訂變更單，修改軟件。

因脫硫裝置安裝有密封風機，該風機應在機艙失火時應急切斷。脫硫塔應急停止按鈕安裝在集控室及本地控制，方便應急操作。

全球定位儀系統：根據脫硫系統需求，提供全球定位儀信號，船廠將進一步落實，盡可能采用來自駕駛室到集控室的備用電纜，具體電纜信息將在送審圖紙中體現。

3.4 變頻裝置及諧波

脫硫裝置中，循環泵及海水泵采用變頻控制技術，脫硫裝置制造廠應采取有效措施降低諧波對電網的影響，并保證其諧波影響滿足船級社要求。同時，脫硫裝置廠家應提供諧波計算報告。

3.5 涂裝修改內容

涂裝修改內容主要包括：①增加洗滌間及相關的舾裝和管系的涂裝；②排舷管內涂乙稀酯鱗片漆，焊接施工后需船上補涂；③舷外外板涉及區域的特殊涂裝。

4 結束語

綜上所述，脫硫系統應配備一套完整的自動控制系統，包括系統硬件及相關自動化軟件。根據MARPOL，所有的水況監測及排放監測數據應由控制系統記錄并存儲。該系統應能生成檢查報告，并能記錄、存儲數據至少18 個月；應能提供接口供工作人員提取數據，并以固定可讀格式的數據文件存儲到USB 盤中，并提供讀取的技術支持。