某集装箱船混合式脱硫改造方案

钟元吉，薛大亮，李 达，李中华，王 震

(大连船舶重工集团设计研究院有限公司，辽宁 大连 116021)

国际海事组织(IMO)规定，从2020年起，全球船舶所使用燃油硫含量将不得超过0.5%[1]。随着该项规定的生效，越来越多的船东开始针对此项要求整顿其船队以满足硫化物的排放要求，方案一般有3种：①使用满足要求的低硫油，这种方案改造量最小，但目前的低硫油成本居高不下，船东对此大多持有谨慎的观望态度；②使用LNG为原料，但此种方案只适用于可以进行双燃料改造的船舶，很多旧船不适合此方案；③脱硫改造，使用脱硫洗涤塔对烟气进行脱硫洗涤，使得排入大气的烟气满足排放要求。这个方案的改造成本相对也比较高，但优点是只需要使用原来的重燃油即可，燃料成本低，加注方便[2-4]。

本文以某集装箱船的混合式脱硫改造项目为例，阐述和分析了混合式脱硫改造项目中洗涤塔和一些主要设备的布置问题，详细对比了3种改造方案的优缺点，并最终选定一种进行实船改造。

1 某集装箱船烟囱区域布置特点

集装箱船的烟囱区域一般会被尽量的压缩，以满足更多的载货量的需求，图1为某集装箱船烟囱布置示意图。图1(a)是其甲板俯视图，可以看出烟囱有三面已经被其他房间包围，左侧是风机室，右侧是生活区楼梯通道，艏部是生活区走廊，这些区域都不适合改动，因此脱硫改造需要避开这些区域，尽量将改造范围限制在原有的烟囱内，或者也可以考虑将烟囱向艉部扩大。

图1(b)是侧视图，可以看出此船的烟囱距离艉部集装箱堆场非常近，只有不到2 m的距离，这也是集装箱船为了提高运营能力的布置特点。在不影响集装箱吊运的前提下，将烟囱向艉部扩大的范围非常有限，因此脱硫改造可能需要占用艉部集装箱堆场的部分区域，接下来讨论几种改造方案。

图1 某集装箱船烟囱布置示意图

2 方案1：U型塔的布置方案

U型塔的特点是直径较大但高度较小，不可以干烧，必须有旁通管路。图2为U型塔布置方案示意图。从图2中可以看出，U型塔的直径非常大，原有的烟囱无法容纳，只能占用烟囱后的集装箱堆场，新建一个房间布置洗涤塔及其他相关设备，根据布置可以计算出共计占用96个集装箱。

此方案的优点：①布置简单，洗涤塔、循环泵、循环舱、冷却器以及相关的水处理设备都可以布置在新房间里面；②改动量小，烟囱内原有的主要管路基本可以保留，只需要改动相关的排烟管即可；③改造工期短，改造时可实现整体模块吊运，减少施工周期。

此方案的缺点：占用的集装箱箱位较多，这对于船东的营运会造成一定的损失。

图2 U型塔布置示意图

3 方案2：I型塔的常规布置方案

I型塔的特点是直径小、高度高、可以干烧，不需要额外的烟气旁通管路。图3为I型塔常规布置方案示意图。从图3可以看出，I型塔的直径虽然比U型塔要小很多，但原烟囱仍旧无法布置，需要将烟囱向后扩大1 m左右，而且由于I型塔比较高，烟囱的高度也要增加7 m左右。同时为了布置循环舱、循环泵、冷却器和水处理装置，需要占用12个箱位来新建一个房间。

此方案的优点是只需占用12个集装箱箱位。但其缺点有：①原烟囱内的所有管路全部需要重新制作，烟囱的结构也需要向后加大；②烟囱的最终高度会超过原空高的限制；③烟囱增高以后会导致雷达和天线也需要随之增高，带来更多的修改量。

图3 I型塔常规布置方案示意图

4 方案3：I型塔的最少减箱布置方案

船东从营运角度考虑，每减少一个集装箱箱位都是损失，因此他们要求尽量地少减箱，为了满足船东要求，I型塔的最少减箱布置方案应运而生。此方案中烟囱的改造和I型塔的布置与方案2保持一致，但主甲板上只需要占用2个集装箱箱位来布置循环舱，而循环泵、冷却器以及水处理装置布置在机舱上平台，占用了原机修间和仓库的部分区域，I型塔最少减箱方案机修间及仓库布置示意图见图4。

此方案的优点是只需占用2个集装箱箱位。此方案的缺点也很明显，除了方案2的缺点之外，此方案还需要占用机修间的部分区域和仓库的全部区域，机修间内的一些设备需要移到机舱平台布置，这些修改对于船东来说也是极难决断的。

图4 I型塔最少减箱方案机修间及仓库布置示意图

5 结束语

此船在脱硫改造方案的研究过程中还论证过更多的方案，以上3个方案最具代表性，也都具有可行性。提交船东讨论之后，船东认为方案3占据了仓库和机修间2个重要的机械处所，不采纳。方案1和方案2经船东和改装厂共同讨论，最后给出的结论是：方案2的改造成本比方案1高出很多，一方面是改动量很大，另外一方面I型塔的价格比U型塔要高出很多；方案2改造后的烟囱高度超过了空高限制，船东认为空高对于日后的船队运营有很大的影响，如果增大了空高，会导致某些区域无法抵达，这也会给运营造成损失；方案1尽管损失了96个集装箱箱位，但总的改造成本相对要低很多。综合考虑旧船的使用寿命和运营时间后，选定了方案1。