■鄭仲金 鄭俊義

(1.福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福州 350007；2.福州海事局，福州 350015)

1 IMO有關(guān)硫氧化物排放的要求

國際海事組織(IMO)一直重視船舶的大氣污染問題，其《MARPOL73/78》附則Ⅵ《國際防止船舶造成大氣污染規(guī)則》對船舶廢氣排放物中 NOx、SOx和顆粒物的排放明確提出限制要求，規(guī)定了燃油硫含量標準，柴油機NOx排放標準及明確的實施時間表。其中，SOx排放控制區(qū)稱為SECA，NOx排放控制區(qū)稱為 NECA，統(tǒng)稱 ECAs。在SECA區(qū)域內(nèi)，自2015年1月1日起，船舶使用的燃油硫含量要滿足上限不超過0.10%m/m的要求。目前，IMO海洋環(huán)境保護委員會(MEPC)限硫新規(guī)是：從2020年1月1日開始，全球范圍內(nèi)，船舶使用的燃油硫含量上限不超過0.50%m/m(2012年1月1日之前是4.50%m/m;2012年1月1日及之后是3.50%m/m)，或者是通過安裝洗滌器或使用其他新型燃料達到同等的低硫排放目標。

2 我國ECA對硫氧化物排放的要求

為了降低船舶尾氣對我國沿海地區(qū)的污染程度，我國先前在 2016年出臺了《珠三角·長三角·環(huán)渤海(京津冀)水域船舶排放控制區(qū)實施方案》，在珠三角·長三角·環(huán)渤海(京津冀)水域設(shè)立了三個船舶大氣污染物排放控制區(qū)，自2018年1月1日起，船舶在排放控制區(qū)內(nèi)所有港口靠岸停泊期間都要使用硫含量≤0.5%m/m的燃油;自 2019年1月1日起，船舶進入排放控制區(qū)后，必須使用硫含量≤0.5%m/m的燃油。

2018年12月，交通運輸部海事局制定了《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實施方案》(交海發(fā) 〔2018〕168號)，對進入排放控制區(qū)的船舶排放硫氧化物、氮氧化物、顆粒物和揮發(fā)性有機物等大氣污染物作出了具體要求。

(1)2019年1月1日起，海船進入排放控制區(qū)，應(yīng)使用硫含量不大于0.5%m/m的船用燃油，大型內(nèi)河船和江海直達船舶應(yīng)使用符合新修訂的船用燃料油國家標準要求的燃油;其他內(nèi)河船應(yīng)使用符合國家標準的柴油。2020年1月1日起，海船進入內(nèi)河控制區(qū)，應(yīng)使用硫含量不大于0.1%m/m的船用燃油。

(2)2020年3月1日起，未使用硫氧化物和顆粒物污染控制裝置等替代措施的船舶進入排放控制區(qū)只能裝載和使用按照本方案規(guī)定應(yīng)當使用的船用燃油。

(3)2022年1月1日起，海船進入沿?？刂茀^(qū)海南水域，應(yīng)使用硫含量不大于0.1%m/m的船用燃油。

(4)適時評估船舶使用硫含量不大于0.1%m/m的船用燃油的可行性，確定是否要求自2025年1月1日起，海船進入沿海控制區(qū)使用硫含量不大于0.1%m/m的船用燃油。

2019年1月1日起實施的《交通運輸部海事局關(guān)于規(guī)范實施船舶大氣污染物排放控制區(qū)監(jiān)督管理工作的通知》中第七條規(guī)定：

①船舶使用尾氣后處理裝置產(chǎn)生的水污染物的排放和處理應(yīng)當符合相關(guān)規(guī)定的要求。

②禁止在內(nèi)河控制區(qū)、沿?？刂茀^(qū)內(nèi)的港口水域和渤海水域排放開式廢氣清洗系統(tǒng)洗滌水，其它沿?？刂茀^(qū)水域內(nèi)開式廢氣清洗系統(tǒng)洗滌水的禁排要求將適時公布實施。

③禁止將廢氣清洗系統(tǒng)洗滌水殘渣排放入水或進行船上焚燒，船舶應(yīng)當如實記錄廢氣清洗系統(tǒng)洗滌水殘渣的儲存和處理情況。

3 船舶實施計劃

2018年10月，國際海事組織(IMO)海洋環(huán)境保護委員會第73屆會議(MEPC73)上同意主管部門鼓勵懸掛其國旗的船舶制定實施計劃，用以概述船舶在“限硫令”到來前的準備工作和計劃。2019年1月，國際海事組織批準了MARPOL公約附件中關(guān)于制定船舶實施計劃的指導(dǎo)意見。

3.1 實施計劃的內(nèi)容

根據(jù)指導(dǎo)意見，2020年船舶實施計劃可涵蓋與特定船舶相關(guān)的各種項目，包括但不限于以下內(nèi)容：

(1)風(fēng)險評估和減緩計劃(新燃料的影響);

(2)燃油系統(tǒng)改裝和油箱清潔(如果需要);

(3)燃油容量和隔離能力;

(4)采購合規(guī)燃料;

(5)燃油換油計劃;

(6)文件和報告;

(7)與使用符合硫的燃料油有關(guān)的問題。

3.2 實施計劃待解決的問題

船舶實施計劃可起到防控 “限硫令”實施風(fēng)險的作用，通過制定的的行動計劃或方案，提前解決和緩解這些問題。船舶實施計劃可以包括如下內(nèi)容：

(1)從不同來源燃料中分離不同類型燃料的程序;

(2)在燃料混合加注之前，對不同來源的燃料進行兼容性測試和隔離的詳細程序;

(3)從一種燃料轉(zhuǎn)換為另一種燃料的程序;

(4)解決處理特定燃料可能引發(fā)的任何機械故障，包括可以在船上安全處理ISO8217中確定的燃油的最小/最大特性;

(5)驗證機器在使用特定燃油時的性能與程序，例如是否具有船舶以前沒有的特性等。

4 實現(xiàn)硫排放合規(guī)的應(yīng)對之道

目前，船舶實現(xiàn)硫排放合規(guī)的選擇主要有三個途徑：使用低硫燃油 (LSFO);安裝廢氣洗滌裝置 (ExhaustGas Scrubber);使用替代燃料(比如液化天然氣LNG……)。

4.1 使用低硫燃油實現(xiàn)硫排放合規(guī)

低硫燃油，系指除硫含量不超過0.10%m/m以外，其他各項指標均符合ISO8217：2010標準規(guī)定的餾分油。低硫燃油的主要特性是硫含量很低。采用低硫燃油，具有相當良好的影響。

(1)對環(huán)保的好處：能夠減少廢氣排放量;能夠減少黑煙;能夠減少臭味及二氧化硫的釋放量;能夠減少噪音。

(2)對主機與鍋爐的好處：能夠減少活塞之腐蝕及汽缸的耗損;能夠減低維修成本;能夠延長潤滑劑的壽命。

但是，低硫燃油還有粘度低、潤滑性差、閃點低特點，給設(shè)備安全帶來不良影響，要采取相應(yīng)的防范措施。

①粘度低：據(jù)統(tǒng)計，硫含量低于0.1%m/m的燃油粘度大部分在2～4厘斯，而傳統(tǒng)柴油機推薦使用燃油噴射粘度為10～15厘斯。過低的粘度導(dǎo)致噴油器、高壓油泵等運動部件由于潤滑性能變差而加快磨損，甚至咬死等事故。

②潤滑性差：硫可以提高燃油的潤滑性能，低硫燃油因硫含量大大降低而使其潤滑性能變差;同時低硫燃油其硅鋁含量也高，硅鋁顆粒會像磨料一樣，進入燃油系統(tǒng)加速高壓油泵柱塞套筒偶件磨損、出油閥卡阻、噴油器針閥磨損等。

顯然，對現(xiàn)有的船舶來講，使用低硫含量的燃油是降低硫氧化物排放的最直接方法，也是多數(shù)公司考慮的首選。早在2010年1月歐盟法令生效后，在歐盟港口停泊的中國船只一般采用兩種方式降低燃油硫含量：一是提前關(guān)閉引擎靠岸使用岸電;二是在附近港口換加低硫燃油。多數(shù)公司會因為電制、電量供應(yīng)、電價等方面的顧慮而很少使用岸電。

但是，使用低硫燃油的主要問題是，供給不足、價格較貴。另外，如果發(fā)動機和鍋爐長期使用低硫燃油而不進行調(diào)整，船舶將可能面臨停機、擱淺、燃油泄漏等風(fēng)險。

4.2 利用廢氣洗滌裝置實現(xiàn)硫排放合規(guī)

為了減輕船用燃油硫含量標準變化給各行業(yè)帶來的沖擊，船舶可以繼續(xù)使用現(xiàn)有硫含量標準的燃油，但以“等效措施”來控制空氣污染——去除硫含量3.5%燃油廢氣中98%的硫氧化物，就相當于使用了硫含量0.1%的燃油。所以，船舶安裝廢氣洗滌裝置也是國際海事組織及港口國政府可接受的方法之一。目前，一般是混合洗滌脫硫系統(tǒng)。在船舶進港，系統(tǒng)檢修期以及在排放控制區(qū)航行時，采用閉式淡水洗滌脫硫，利用添加的堿性物質(zhì)(通常是 NaOH)與廢氣中的SOx反應(yīng)，生成鹽類，反應(yīng)產(chǎn)生的洗滌廢液經(jīng)處理后或儲存在船上或直接排入大海，以節(jié)約營運成本。而在非控制區(qū)航行時，利用海水的堿性吸收廢氣中的SOx，洗滌產(chǎn)生的廢液經(jīng)處理后排入海中。這樣，船舶結(jié)合開式模式和閉式模式的優(yōu)點，根據(jù)不同情況以開式模式或閉式模式運行，從而滿足環(huán)保要求。

2009年，F(xiàn)icariaSeaways號安裝了由阿法拉伐和曼恩柴油機與透平公司共同開發(fā)的滌氣系統(tǒng)。它是現(xiàn)今世界海運業(yè)正在使用的一種最大的廢氣洗滌器，能去除廢氣中幾乎所有的硫氧化物、80%的細小顆粒和部分NOx。

2010年，瓦錫蘭公司通過對航行在波羅的海和北海上的船舶的廢氣洗滌裝置進行廣泛實驗，證明該產(chǎn)品能去除柴油機全部功率范圍近100%的硫氧化物，獲得DNV、GL和BV等船級社的氧化硫排放認證，并在2011年實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，在廢氣凈化方面占據(jù)領(lǐng)先地位。

2019年2月，中國電建集團上海能源裝備有限公司的國內(nèi)首臺套船舶脫硫項目在中船澄西船舶修造有限公司交付——海試的4250TEU集裝箱船“X-PRESSKILIMANJARO”，主機功率36MW，按海試要求在多個工況下測試。整個過程在船東和船級社現(xiàn)場驗船師的見證下，根據(jù)試驗大綱的要求，主機負荷從最小開始，持續(xù)增加到最大負荷。在最大負荷的工況下，煙氣出口硫碳比為2.06(優(yōu)于IMO要求的等效于0.1%硫含量的硫碳比4.3)，排水出口PH為5.75，渾濁度進出口差值為23NTU，多環(huán)芳烴進出口差為3ug/L，以上數(shù)據(jù)均符合IMO國際海事組織針對船舶安裝脫硫系統(tǒng)的法規(guī)要求。實驗數(shù)據(jù)在經(jīng)過英國勞氏船級社(LR)檢測確認后完全符合排放標準，順利取得了脫硫系統(tǒng)《防止大氣污染(IAPP)證書》。

但是，對于廢氣洗滌裝置脫硫技術(shù)，并非沒有爭議。由于這一技術(shù)的原理是將氣態(tài)的硫化物通過化學(xué)反應(yīng)變成另一種固態(tài)的硫化物，所以新加坡等港口已經(jīng)明確提出禁止將硫化物排入海洋，因此，廢氣洗滌裝置必須是“閉環(huán)”的，而不能是“開環(huán)”的。按照《交通運輸部海事局關(guān)于規(guī)范實施船舶大氣污染物排放控制區(qū)監(jiān)督管理工作的通知》中第七條規(guī)定，我國排放控制區(qū)的港口水域和渤海水域目前也已經(jīng)禁止開式廢氣洗滌裝置的使用。另外，固態(tài)硫化物的后續(xù)處理和掩埋問題尚有待于解決。

4.3 使用替代燃料實現(xiàn)硫排放合規(guī)

LNG就是液化天然氣(LiquefiedNaturalGas)的簡稱。將氣田生產(chǎn)的天然氣預(yù)處理，把原本天然氣中的二氧化碳、水分、硫化氫和其他硫化物等雜質(zhì)凈化去除掉，再經(jīng)超低溫(-162℃)加壓液化形成液化天然氣。LNG主要成分是甲烷，無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600，重量僅為同體積水的45%左右，熱值約為汽油的1.2倍。

LNG作為船舶發(fā)動機的替代燃料，是目前比較成熟和比較有發(fā)展前途的技術(shù)。使用LNG作為燃料，幾乎可以100%減排硫氧化物，且沒有顆粒，并能減少85%～90%氮氧化物和15%～20%二氧化碳的排放，完全符合公約和法令對硫氧化物和NOx的要求。

由于LNG不能在世界上所有的港口充裝，并且續(xù)航能力較弱。目前主要是漁船、渡輪、海洋工程供應(yīng)船、海上浮式儲油船、滾裝船和集裝箱船使用LNG作為燃料，因為這些船舶航線相對比較固定，并能夠得到LNG供應(yīng)。另外，LNG相關(guān)儲存及管路系統(tǒng)技術(shù)的復(fù)雜程度也制約了LNG等在船舶上應(yīng)用的發(fā)展。

5 不同航運公司的應(yīng)對策略

IMO的限硫新規(guī)，已經(jīng)深刻地影響到航運業(yè)的每一個角落。2019年，幾乎每一家航運公司的每一項業(yè)務(wù)決定、投資選項、戰(zhàn)略決策、機會與風(fēng)險等等，都不得不考慮這項環(huán)保法規(guī)。應(yīng)對船舶硫排放限制方法有很多種，船舶相關(guān)各方也在做有益的嘗試，至于哪種更合理需要時間來驗證。不同的航運公司有不同的應(yīng)對策略。比如，根據(jù)Alphaliner(法國海運咨詢機構(gòu))最新數(shù)據(jù)顯示，截至2018年9月3日，全球班輪公司運力前12強是：

APMMAERSK——丹麥馬士基航運公司;

MSC——瑞士地中海航運公司;

COSCO——中遠海運控股股份有限公司(中遠海運+東方海外);

CMACGM——法國達飛海運集團;

HAPAGLLOYD——德國赫伯羅特航運公司;

ONE——日本海洋網(wǎng)聯(lián)船務(wù);

EVERGREEN——中國臺灣長榮航運股份有限公司;

YANGMING——中國臺灣陽明海運股份有限公司;

PIL——新加坡太平船務(wù)有限公司;

HMM——韓國現(xiàn)代商船株式會社;

ZIM——以色列以星輪船公司;

WANHAI——中國臺灣萬海航運船公司。

Alphaliner說：“到目前為止，前12家承運人中只有4家承諾在其控制的船隊中的大部分船只上安裝脫硫設(shè)備?！逼溆?家公司要么計劃只對少數(shù)船只進行試驗，要么只改用低硫燃料。

到當前為止，已經(jīng)或?qū)⒁b備有脫硫設(shè)備的船一共將近300艘。其中，地中海航運公司率先裝備了120多艘自有或長期租用的船只;其次是長榮航運股份有限公司計劃建造約70艘;韓國現(xiàn)代商船株式會社確定已為27艘船舶裝備脫硫設(shè)備，預(yù)計將來會更多;達飛海運集團將采用混合方法，包括在大約20艘船上安裝脫硫設(shè)備，另外15艘為液化天然氣(LNG)動力船。馬士基航運公司和赫伯羅特航運公司只宣布了有限的試驗，后者還改裝了一艘超大型集裝箱船以LNG為動力;剩下的航運公司，沒有承諾使用脫硫設(shè)備或LNG燃料，從剩余的時間來看，只剩下選擇低硫燃油的可能。

6 結(jié)論

面對嚴苛的限硫新規(guī)的硫氧化物排放要求，船舶繼續(xù)運營的三種選擇(轉(zhuǎn)用低硫燃油。安裝廢氣洗滌系統(tǒng)或者轉(zhuǎn)用以LNG為主的替代燃料)各有特點，使用低硫燃油雖然改造費用較低，但從長遠來看，后兩種方法能為航運公司節(jié)省更多的費用。由于目前航運形勢嚴峻，船東資金緊張，可能不愿意增加費用采用這兩種方法，而更愿意使用低硫燃油。但從長遠來看，后兩種方法應(yīng)該更有發(fā)展前途。