船舶废气混合式脱硫系统的改装经验

王 兴，刘真斌

（1.山东海运散货运输有限公司，山东 青岛266011；2.青岛万豪船舶设计有限公司，山东 青岛266555）

1 项目背景

2016-10-2 7 ，IMO 在伦敦召开的会议上作出决定，自2020 年实施小于0.5%的全球硫限制，即2009 年通过的《国际防止船舶造成污染公约》附则VI 下的要求：在硫排放控制区（ECA）以外航行的所有船舶使用硫含量不高于0.5%的燃油，而希望继续使用HSFO 高硫燃油的船舶也将不得不通过安装脱硫装置的方式来得以实现低硫排放。业内预计未来几年全球至少30%～40%的船舶将安装废气洗涤器，对船舶动力装置设计、制造和维护管理造成了极大影响，船舶营运的燃料成本压力剧增，废气后处理或者替代燃料成为船东和设计者考虑选择的主要替代方案。为了确保系统的脱硫效率，控制船舶硫氧化物、氮氧化物和颗粒物排放至关重要。

2 加装脱硫系统改装概况

本文中针对180 000DWT 散货船，考虑到租家的特殊要求和个别港口对开式脱硫塔的禁排要求，该180 000DWT 散货船的加装混合式脱硫装置改建项目是指通过安装湿式废气清洗系统，使船舶在燃烧含硫量为3.5%的重燃油情况下，使其排烟仍能满足严格的含硫量要求，具体为开式状态下排烟含硫等效于燃烧含硫量0.5%的燃油，闭式状态下排烟含硫等效于燃烧含硫量0.1%的燃油。

系统原理如下：①本船烟气脱硫系统为混合式系统，可在开式或闭式状态下工作；②开式系统通过循环水泵自海底将海水输送至脱硫塔，通过海水自身的碱性中和排烟中的酸性物质，以达到排烟中含硫量减少的效果，脱硫塔排出的洗涤水经处理后排舷外；③当船舶航行水域为淡水区域或含碱值过低，或者当局不允许开式系统运行，或不允许将洗涤水排舷外时（零排放区运行）将采用闭式系统，洗涤水循环使用，需经过冷却器输送至脱硫塔，并需对循环水添加碱液以保持洗涤水中的含碱量。

3 加装脱硫系统的具体改装内容分析

3.1 船体改装内容

原船在建造阶段并未对安装脱硫系统做过预备工作，需要在原船安装的主要设备及舱柜有脱硫塔、供水泵、冷却泵、冷却器、废水处理装置、30 m3的循环柜、80 m3的碱液储存柜及900 m3的废水储存柜等，同时需要布置大量的大口径GRE 管路。脱硫塔布置如图1 所示。

图1 脱硫塔布置简易图

在原烟囱后部增加一洗涤塔间，从B 甲板面开始，并将二者美观地连接起来，是脱硫改造结构设计的主要目的。洗涤塔间前端与原机舱棚、烟囱连为一体，后端采用6 个立柱支撑在主甲板上。由于支柱负责传递新烟囱的载荷到主甲板，因此主甲板上强结构位置为支柱优先选择的位置，且考虑到船舶横向运动加速度较大，横向强结构为优先中的优先。如果甲板下强结构较少或其上布置了设备而无法布置支柱，则考虑主甲板下新增强结构以支撑支柱。新烟囱的结构特点为重心高、支撑弱、设备质量较大，因此需要通过计算确定结构尺寸。同时其结构特点使得新烟囱频率与原烟囱相差较大，因此需要评估2个烟囱作为整体是否有可能发生严重的共振。

本船布置空间比较宽裕，考虑保留原有救生艇通道，新烟囱底平台与其对接，原救生艇通道平台下有两排支柱保留。主甲板强横梁位置FR6、FR10 都被系泊缆绳占用，退而求其次，选用甲板纵桁位置布置支柱，即L4、L8 位置和L9纵舱壁位置。

洗涤塔间四周围壁为平板舱壁，内设垂向扶强材，C 甲板以上设4 道水平环梁及多道垂直桁。

本船为混合式脱硫系统，需增设碱液柜、泄放柜等独立舱柜及排放水储存柜。独立舱柜的结构尺寸应符合共同规范的要求，计算出液舱的动载荷，因而结构尺寸较大，且为了防止碱液腐蚀及保证循环性良好，构件是朝外的，端部连接型式与常规结构有所不同。

本船设置1 个公共的脱硫塔，进口段为文丘里式。各设备排烟连接至公共的总管上后连接至脱硫塔进口，经洗涤后排放至大气。各排烟管应设置脱硫塔旁通装置。燃烧低硫油时使用旁通管路，以实现对脱硫塔的维护。烟气隔离阀应根据厂家推荐设置空气密封装置，风机及控制设备均由厂家提供。

3.2 机装改装内容描述

3.2.1 主要设备布置

原烟囱后部设置新的脱硫塔烟囱，循环柜及碱液储存柜布置于舵机室，废水储存柜从原船靠近机舱的压载水舱中分割，其他主要机械设备布置于机舱。碱液储存柜及洗涤水循环柜作为独立舱室布置于舵机室，排放水储存柜在靠近机舱的压载舱中分割设置，舱柜的改建应尽量减少对原有系统的影响，但不排除必要的改建。其他新增舱柜根据需求可设置为结构舱柜或者独立舱柜，处理单元、冷却器、系统泵及电气设备等均布置在机舱。

3.2.2 废水水处理系统

循环柜连接至污水处理装置，以对循环柜中的洗涤水进行处理和净化。污水处理装置分离出的污水存放在污水储存柜中，在允许排放的水域可将污水排舷外。

3.2.3 碱液供给系统

为保证洗涤水的含碱度，质量分数为50%的NaOH 溶液应根据需求通过碱液供给泵自动补充至洗涤水循环柜。NaOH 溶液储存柜布置于舵机室，内部特涂，其容积应满足闭式循环运行约10 d 所需耗量。碱液储存柜设有电加热器，以保证储存及输运过程中碱液始终维持在规定温度范围内，设置高低温报警（约20 ℃，40 ℃）。开敞甲板左右舷设置加注站。

3.2.4 其他系统

NaOH 溶液加注总管及泵附近还应备有洗眼器和洗眼药水。清洗水来自淡水日用系统，控制空气自原船控制空气系统引出，新增加的舱柜应根据要求设置测深及透气装置，新增烟囱及其加强结构应设置必要的甲板泄水、消防系统等。

由于排放水储存舱舱容大，在原船已有的空间内难以找到一个合适的位置，所以只能通过改造现有压载水舱来满足，通过几轮反复比较，最终选择分隔出8、9 号压载水舱的顶边舱位置作为排放水储存舱，舱容约960 m3，可以满足要求。计算改装后的稳性及结构强度方面，按照选定的布置方案以及改造所涉及的重量重心进行计算。通过计算，改造对本船的稳性影响不大，可以满足规范要求。

海水冷却及冲洗管路采用钢管内涂环氧漆；洗涤水有关的系统采用GRE 管，GRE 管的材料应满足使用及规范要求；NaOH 溶液系统采用不锈钢316 L；除非厂家特殊要求，其他管材的选择应原船系统一致。

3.3 电装改装内容

电装改装内容具体如下。

配电盘：内容涉及增加供电开关、进行短路电流计算、增加大功率询问接口等。

火警探头：洗涤塔安装空间，根据规范要求，增加必要的探头；需和火警厂家签订变更单，增加探头。

声光报警设备：在围井C 甲板增加一个报警灯柱和一个扬声器；需和报警灯柱厂家以及扩音对讲厂家签订变更单，增加相关声光报警设备。

机舱监测报警系统：由于报警系统增加脱硫的报警信号，需和厂家签订变更单，修改软件。

因脱硫装置安装有密封风机，该风机应在机舱失火时应急切断。脱硫塔应急停止按钮安装在集控室及本地控制，方便应急操作。

全球定位仪系统：根据脱硫系统需求，提供全球定位仪信号，船厂将进一步落实，尽可能采用来自驾驶室到集控室的备用电缆，具体电缆信息将在送审图纸中体现。

3.4 变频装置及谐波

脱硫装置中，循环泵及海水泵采用变频控制技术，脱硫装置制造厂应采取有效措施降低谐波对电网的影响，并保证其谐波影响满足船级社要求。同时，脱硫装置厂家应提供谐波计算报告。

3.5 涂装修改内容

涂装修改内容主要包括：①增加洗涤间及相关的舾装和管系的涂装；②排舷管内涂乙稀酯鳞片漆，焊接施工后需船上补涂；③舷外外板涉及区域的特殊涂装。

4 结束语

综上所述，脱硫系统应配备一套完整的自动控制系统，包括系统硬件及相关自动化软件。根据MARPOL，所有的水况监测及排放监测数据应由控制系统记录并存储。该系统应能生成检查报告，并能记录、存储数据至少18 个月；应能提供接口供工作人员提取数据，并以固定可读格式的数据文件存储到USB 盘中，并提供读取的技术支持。