40 万t矿砂船废气清洗脱硫系统选型分析

(上海外高桥造船有限公司，上海 200137)

船舶废气脱硫技术主要分为干法、湿法两种，目前湿法脱硫系统在船舶领域应用较为广泛。根据脱硫系统中脱硫剂地循环方式，湿法脱硫系统又可以细分为开式脱硫系统、闭式脱硫系统和混合式脱硫系统。

1 产品比较

1.1 系统原理及特性

针对湿式脱硫系统中的开式脱硫系统、闭式脱硫系统和混合式脱硫系统，从原理及特性方面进行对比，见表1。

由表1可见，开式脱硫系统简单，脱硫剂——海水获取方便，比较适用于以在开放海域航运为主的远洋船舶。闭式脱硫系统较为复杂，适用于沿海、沿江等航运为主的船舶，特别是主要航行于ECA区域内的船舶。混合式脱硫系统最复杂，适用比较广泛，特别适用于经常在ECA和非ECA区域之间往返航行的船舶。

1.2 适装性

以40万t矿砂船上改装脱硫系统为例，分别对混合式和开式脱硫系统安装上船的适装性进行对比，见表2。

共对比7个项目，其中的3个项目，两种系统表现基本相当；在机舱底层、机舱内管路、机舱棚/烟囱棚结构这3个项目中，开式脱硫系统可减少一些修改工作量；脱硫系统附件设备和箱柜对比表明，相比混合式脱硫系统，由于开式脱硫系统减少了很多不需要的设备和箱柜(主要是混合式脱硫系统在闭式模式下运行所需的)，所以优于混合式脱硫系统，可基本保持船舶的原始设计，无需进行额外地改装设计和施工。

1.3 经济性

以40万t矿砂船为例，分别对混合式和开式脱硫系统进行询价，开式脱硫系统的设备采购价格为混合式脱硫系统价格的60%～70%，船厂改装成本按设备采购价格的50%计算，而混合式脱硫系统地改装成本约为设备采购价的70%，汇总后的CAPEX(capital expendeiture资本性支出，主要指初始采购和改装成本)见表3。

从表3可知，开式脱硫系统的CAPEX相比混合式脱硫系统，费用降低了45%左右。这主要是由于混合式脱硫系统包含了开式和闭式两个系统的功能，如果单纯保留其中的开式脱硫系统，则用于闭式模式运行所需的许多设备可以取消，可大幅减少初期地采购和改装成本。

OPEX(operating expense)运营成本主要是年度运行维护费用，未包含人工成本和设备折旧等)方面，由于开式脱硫系统运行期间可以全程采用高硫燃油，又无化学药剂地消耗，系统简单，操作方便，故较混合式脱硫系统有一定的优势。这些都有利于降低运营维护成本，缩短投资回报周期。

2 选用开式废气脱硫系统的船舶履约分析

2.1 可满足船东日常营运需求

40万t矿砂船主要运营于中国——巴西航线，航线比较固定，该船装载量40万t，吃水较大，无法通过巴拿马运河，只能走南美至远东的东行航线[4]。

综合进、出港，以及滞港等情况，该船每年正常可载运4个航次，单个航次时间约为90 d，大约90%以上的时间都是航行在公海上，在SOxECA航区航行时间很短，目前在该航线上主要是中国的部分港口已设置为ECA，该船是一种典型的短时间航行在ECA的大型远洋货船。此类船型一般情况下不会驶入或很少驶入北美或者欧洲北海、波罗的海等海域，而这些区域才是目前已经明确的SOxECA区域。虽然该船途经的巴西等国有提出设置SOx排放控制区的设想，但由于受到内、外部各种因素地影响，目前仅处于准备的初期，尚未进入实际地操作阶段。故从2020年开始，这些区域依然只要满足燃油含硫量0.5%的法规要求即可，此时只需要配置开式脱硫系统就可以满足规范地排放控制要求。在此基础上，要满足船东的日常运营需求，仅需安装开式脱硫系统就可以实现。

2.2 进入ECA区域依然可满足规范排放要求

对于配置开式脱硫系统的大型远洋船舶，如果短期进入ECA区域航行，可以通过两种方法解决废气的SOx达标排放问题。

第一种方法是降低主机功率和航速。当船舶短期的进入SOx排放控制区时，通常是已经接近航线的目的地或者是中途进港靠泊补充，所以船速一般都会降低，主机运行功率下降后，废气地排放量也相应减少，此时采用原有的开式废气清洗脱硫系统，在主机较低的功率情况下，也可以把排出的废气经清洗脱硫处理，达到0.1%硫含量排放要求。

第二种方法是进入排放控制区，通过短时采用燃用低硫燃油，同时满足NOx和SOx地排放控制要求。目前全球地排放控制区包括NOx和SOx两种，已设置的区域见表4。

表4 ECA区域信息

很显然，目前这两个控制区域是完全重合的，为了满足柴油机的NOx排放达到 Tier III要求，目前主要采用的SCR(选择性催化还原)或者EGR(废气再循环)技术，都是基于硫含量0.1%的燃油设计的，所以进入这些排放控制区，为了满足NOx排放要求就意味着必须燃用硫含量0.1%的低硫燃油，如此在解决NOx排放的同时也解决了SOx地排放控制问题，这是一举两得的有效办法。

3 开式脱硫系统市场份额占比

截至2018年5月31日，在全球范围内，共计983艘船已经安装或订购了废气清洁系统,其中散货船和油船合计占比51%。全球已安装的或者计划安装的1 561台船用废气清洗脱硫系统中，采用开式脱硫系统的是988台，市场份额占比达到了63.3%，成为最受船东青睐的废气清洗脱硫系统。这从另外一个侧面也再次表明，开式脱硫系统是可以满足多数船东的日常运营需求的。