IMO和欧盟船用燃油采样点法规分析和设计实例

范江彬

(中国船级社 江苏分社泰州办事处,江苏 泰州 225300)

0 引言

根据《国际防止船舶造成污染公约》(下文简称MARPOL公约)附则VI第14条规定:从2015年1月1日开始,对航行于排放控制区的船舶要求使用硫含量不超过0.10%的燃油;从2020年1月1日开始,对航行于非排放控制区的船舶要求使用硫含量不超过0.50%的燃油。最严“限硫令”已在全球范围内全面推行。验证船用燃油的含硫量是否满足公约要求是“限硫令”得以有效实施的必要措施。直接对船用燃油进行采样和分析被港口国普遍认为是一种在实践中可行和有效的验证方式,但目前只有国际海事组织(IMO)和欧盟(EU)对船用燃油采样点的要求做了具体的规定。IMO先后通过多个指南和一个决议,统一了船用燃油采样点的要求,用于指导采样点的布置和采样操作。

为了应对“限硫令”,目前业界将研究重点放在低硫燃油对主/辅机的影响[1]、主/辅机燃油系统的技术改进[2]与管理优化[3]、脱硫技术[4]和替代燃料[5]等方面,鲜有对船用燃油采样点法规的探讨。随着IMO MEPC.324(75)决议在2022年4月1日生效,包括在用燃油和船上燃油的区分和船用燃油采样点的布置等问题已经成为船检、船厂和船东等讨论的热点。本文对IMO、EU法规中有关船用燃油采样点的要求进行分析,并对某国际航行散货船船用燃油采样点的设计进行研究。

1 船用燃油采样点法规分析

1.1 船用燃油采样点法规溯源

IMO分别于2016年、2020年、2021年通过了《用于船用燃油硫含量验证的船上采样指南》(下文简称《船用燃油采样指南》)(MEPC.1/Circ.864)、《2019年船上在用燃油硫含量验证用船上采样指南》(下文简称《在用燃油采样指南》)(MEPC.1/Circ.864/Rev.1)、《2020年船上拟使用或载运使用的燃油船上采样指南》(下文简称《船上燃油采样指南》)(MEPC.1/Circ.889)。根据MEPC.1/Circ.864/Rev.1,《船用燃油采样指南》已被《在用燃油采样指南》取代。这两个指南对燃油采样点的要求完全一致,只是前者适用于船用燃油采样,后者适用于在用燃油采样。根据IMO于2020年11月通过的MEPC.324(75)决议,在用燃油样本被定义为船上在用的燃油样本,船上燃油样本被定义为船上拟使用或为使用而载运的燃油样本,即船用燃油被分成了在用燃油和船上燃油。《船上燃油采样指南》适用于船上燃油采样。该决议也在MARPOL公约附则VI附录VI《燃油样品的燃油验证程序》中增加了在用燃油和船上燃油硫含量验证程序。

EU于2015年正式通过了COMMISION IMPLEMENTING DECISION (EU) 2015/253法案,规定了验证船用燃油是否符合硫含量限值要求:除通过查阅航海日志和燃油交付单并对船上保存的燃油代表样品化验外,和/或船舶还需设置在用燃油采样点,其设置要求与IMO《在用燃油采样指南》要求完全一致,即如果船舶满足IMO关于船用燃油采样点的要求,那么就满足欧盟的要求。

1.2 在用燃油和船上燃油的区分

根据在用燃油样本的定义和《在用燃油采样指南》中在用燃油采样点应安装在日用柜下游的要求,可以确定从日用柜下游(不包括该日用柜)至燃油燃烧设备的供油管路及其回油管路中的燃油应被视为在用燃油。根据船上燃油样本的定义和《船上燃油采样指南》中对燃油采样点的要求,可以确定储存舱、沉淀柜、日用柜和燃油输送系统中的燃油应被视为船上燃油。假设某国际航行船舶在港口机动航行时主机燃用轻柴油,那么从轻柴油日用柜至该主机的供油管路和该主机的回油管路中的轻柴油即为此刻的主机在用燃油,而从低硫燃油日用柜、高硫燃油日用柜至该主机的供油管路中的残油既不是在用燃油,也不是船上燃油。

在用燃油和船上燃油采样点布置相同点如下:

(1)易于且能安全到达。

(2)采样点位置与热表面或电气设备之间应设有保护,防护装置或结构应足够坚固,以确保燃油泄露、飞溅或喷射不会喷溅到热表面或电气设备上。

(3)采样接头应设有漏油收集装置或将燃油泄放到泄放柜或其他安全位置。

在用燃油和船上燃油采样点布置不同点如下:

(1)在用燃油采样点位于在用燃油日用柜下游,安全可行的情况下尽可能靠近燃油燃烧设备。

(2)船上燃油采样点如采样位置位于燃油输送系统,最好设置在油液重新循环到燃油舱的位置;如位于系统柜(沉淀柜或日用柜),则只能通过装在柜上的采样点采样;如从燃油舱采样,可通过合适的检查口盖板或者舱口盖采样,但应具备合适的采样设备;如通过测量管采样,则须具有适当的布置。

1.3 在用燃油采样点的布置分析

通常情况下,供同一燃油燃烧设备使用的不同种类的燃油不仅共用部分供油管路,而且共用部分回油管路。当燃油燃烧设备在不同工况下切换时,共用部分管路中的燃油成分在短时间内可能是不稳定的。假设某船没有在由非排放控制区进入排放控制区前完成高硫燃油到低硫燃油的转换,那么在该船进入排放控制区后即便已经开始燃用低硫燃油,但是由于低硫燃油中可能混有高硫燃油,其硫含量也可能是超标的。只有当船舶完成了燃油转换且在用燃油已对管路进行了全面清洗后才能进行在用燃油的采样。辅机和锅炉可以分别单独运行,且主机、辅机和锅炉在同一时刻可以燃用不同种类的燃油,因此从各个日用柜通往这些燃油燃烧设备的各个管路上或其回油管路上都应安装采样点。

1.4 船上燃油采样点的布置分析

如果在储存舱、沉淀柜和日用柜加注燃油前已经对舱、柜做了全面的清洗,那么舱、柜中的燃油化学成分是稳定的。燃油从储存舱注入沉淀柜除了空间上的转移外,在经过沉淀和放残去除密度大的油泥和水后,沉淀柜中燃油的硫含量不小于储存舱中的硫含量。由于燃油从沉淀柜转移至日用柜的过程中要经过分油机的处理,水和杂质被进一步排除,日用柜中燃油的硫含量不小于沉淀柜中的硫含量。由于去除的油泥和水的质量相对于流经油柜的燃油的质量可以忽略不计,所以可以认为在储存舱、沉淀柜和日用柜中的同一种燃油的硫含量是一样的。

假设港口国主管当局可能对任何一种船上燃油采样,对采样点布置方法的讨论如下:

(1)如果船上燃油是由一种燃料油或者一种轻柴油组成的,如只在排放控制区或者非排放控制区航行的大多数船舶往往如此配置,那么在轻柴油储存舱、日用柜和轻柴油驳运系统三者之一布置采样点,在燃料油储存舱、沉淀柜、日用柜和燃料油驳运系统四者之一布置采样点,就可以满足要求。

(2)如果船上燃油是由多种燃料油或者多种轻柴油组成的,那么采样点的布置情况要复杂得多。假设某往来于排放控制区和非排放控制区的船舶携带2种燃料油(高硫燃油和低硫燃油)。虽然高硫燃油和低硫燃油都有各自的储存舱,但却存在共用沉淀柜和日用柜的情况。如果港口国主管当局会把船上燃油采样事宜提前通知船舶且船舶有充足时间通过洗舱和重新注入的操作使低硫燃油和高硫燃油分别进入各自的沉淀柜和日用柜,那么船上燃油采样点可以布置在全部的沉淀柜或者全部的日用柜或者燃油驳运系统。如果港口国主管当局不事先通知船舶采样事宜,那么为了避免高硫燃油污染低硫燃油,就只能通过储存舱的采样点或者舱盖或者测量管采样。如果船舶携带有2种轻柴油(高硫轻柴油和低硫轻柴油)且共用日用柜,那么船上燃油采样点布置的讨论同上。

按照船用燃油的归类,船上燃油也应包括应急发电柴油机日用柜和焚烧炉日用柜中的轻柴油。应急发电柴油机供油和回油管路中的轻柴油与日用柜中的轻柴油完全相同,即在用燃油和船上燃油指向的是同一种燃油。这种情况也适用于焚烧炉。通常情况下,应急发电柴油机日用柜和焚烧炉日用柜中的轻柴油来自于轻柴油日用柜,但这并不意味着这两者日用柜中的轻柴油种类与轻柴油日用柜中的完全相同。比如,这两者日用柜中的轻柴油可以是上一个航次余留的而轻柴油日用柜中的则可以是本航次新注入的。应急发电柴油机燃油系统和焚烧炉燃油系统的采样点,既可以布置在这两者的日用柜上,也可以布置在这两者的供油或者回油管路上。

1.5 船上燃油采样点的适用范围

2021年10月1日MARPOL公约附则VI修正案(MEPC.324(75))决议视为已被接受,并已于2022年4月1日正式生效。在该决议生效后,缔约国的主管当局有权要求对在用燃油进行实时采样和分析。该修正案规定,对2022年4月1日以前建造的船舶,应不晚于2023年4月1日或以后附则VI第5.1.2条规定的首次换证检验安装或指定在用燃油采样点。低闪点(≤60℃)燃油系统不需要设置在用燃油采样点。同时,法规尚未强制要求船舶安装船上燃油采样点。

2 船用燃油采样点的设计实例

本文根据法规要求给出了某船船用燃油采样点的设计实例以供参考。该船为国际航行散货船,其高硫燃油储存舱、沉淀柜和日用柜的数目分别为5、2、2;低硫燃油储存舱和日用柜的数目分别为1、1;轻柴油储存舱和日用柜的数目分别为1、1;应急发电柴油机日用柜和焚烧炉日用柜中的轻柴油来自轻柴油日用柜。该船虽于2021年11月已开始建造,但已经考虑到了MEPC.324(75)决议,并据此布置了船用燃油采样点。

2.1 主/辅机的在用燃油采样点设计

图1为该船主机在用燃油采样点布置,采样点布置在主机燃油供油单元的出口处。一般采用截止阀+自闭阀组合或者截止阀+截止阀组合的形式来控制采样管路中燃油的通断。

无论某时主机在用燃油是高硫燃油、低硫燃油还是轻柴油,都通过同一个采样点进行采样,因此在采样时应确保主机已完成燃油转换并且在用燃油已对燃油系统做了全面的清洗。如高硫燃油、低硫燃油和轻柴油系统具有各自的采样点,则采样点需分别安装在各自日用柜出口处。相较于前者,这样的布置虽复杂,但操作更简便。

由于辅机燃油系统的组成和功能与主机燃油系统的基本相同,辅机在用燃油采样点的布置也与主机的相似。

2.2 锅炉在用燃油采样点设计

锅炉通常使用燃料油泵和轻柴油泵分别泵送燃料油和轻柴油至燃烧器,因此需要分别在燃料油系统和轻柴油系统上布置采样点。需要注意的是,由于锅炉燃料油泵或轻柴油泵的出口压力较大,为防止采样时燃油喷溅,采样点应安装在油泵的入口处或锅炉的回油管上。该船锅炉燃料油在用燃油采样点的布置见图2。该船的轻柴油在用燃油采样点亦安装在轻柴油泵的入口处。

M—电动机;P—压力表。

如果低硫燃油和高硫燃油共用燃料油泵,两者在燃料油泵前必然共用一部分管路。如果采样点也安装在这部分管路上,则在采样时应确保锅炉已完成燃油转换并且在用燃油已对燃油系统做了全面的清洗。对于低硫燃油和高硫燃油共用一部分回油管的情况,采样操作亦然。

2.3 船上燃油采样点设计

船上燃油采样点的布置有多种选择。图3为该船船上燃油采样点布置,不同燃油的采样点分别布置在各自的燃油驳运泵出口处。

M—电动机。

如从燃油储存舱、沉淀柜或日用柜采样,则应将采样点安装在相应的舱、柜上。对于燃油舱,也可通过合适的检查口盖板或舱口盖取样,但此时应具备合适的采样设备并由专业机构完成采样。相对而言,将采样点布置在燃油驳运系统上要更加简便易行。其优点如下:①可以避免在舱、柜上开口而削弱其结构强度和密性;②安装简单且后续维修方便;③不需要第三方的参与即可完成采样操作。

如果船舶接近完工或者已经难以修改,也可以通过燃油储存舱的测量管进行燃油采样,但应具备适当的设备。图4为从测量管采样的示意图。

图4 从测量管采样的示意图

图5为该船应急发电柴油机日用柜的采样点布置。因为应急发电柴油机的在用燃油和船上燃油指向的是同一种燃油,所以既可以通过供油或者回油管路上的采样点采样,也可以通过安装在日用柜上的采样点采样,但不应通过油柜上的泄放接头进行采样。焚烧炉日用柜采样点的布置与应急发电柴油机的类似。

图5 应急发电柴油机日用柜的采样点布置

3 结语

随着“限硫令”在全球范围内的实施,为了便于船用燃油的采样和分析,船舶必须布置法规要求的燃油采样点。虽然MEPC.324(75)决议已经生效,但由于目前尚不清楚港口国主管当局如何具体执行该决议和包括船检、船厂和船东等在内的各方对《船上燃油采样指南》的部分内容的理解存在偏差,后续还需要对船用燃油采样点做更多的讨论。