徐晟辰 何光宇 袁金玲

(廣船國際技術(shù)中心)

0 前言

控制硫化物排放一直是國際環(huán)境保護要求，也是各船東公司追求的目標，按照MARPOL7378防污公約附則VI中第6條對硫氧化物的排放規(guī)定。2020年，全球各個地區(qū)的硫排放將降至0.5%的限度。在嚴格的“限硫令”來臨前，采取何種除硫方式，將對船東的運營產(chǎn)生重要影響。雖然低硫柴油(MGO油)也能直接降低硫化物排放，但成本相對較高，而廢氣濕式洗滌除硫系統(tǒng)作為一種安全、可靠，經(jīng)濟的除硫方式，已經(jīng)越來越受各船東公司的青睞。

1 廢氣濕式洗滌除硫系統(tǒng)的基本形式

廢氣濕式洗滌除硫系統(tǒng)的工作原理是利用酸堿中和反應(yīng)，消除掉廢氣中硫元素含量，從而降低含硫廢氣的排放，達到除硫的目的。這其中的酸就是廢氣中的硫化物，而堿的來源，可以是海水的天然堿性或人工添加的氫氧化鈉等堿性類物質(zhì)。

廢氣濕式洗滌除硫系統(tǒng)有開式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)、混合式系統(tǒng)三種形式。

2 除硫系統(tǒng)涉及的艙室和區(qū)域

因混合式系統(tǒng)綜合了開式和閉式的功能，涵蓋了開式與閉式系統(tǒng)所涉及的所有艙室與區(qū)域，是最復雜的一種處理方式，故本文以混合式系統(tǒng)為例來闡述除硫系統(tǒng)涉及的艙室和區(qū)域及其腐蝕環(huán)境。

（1）氫氧化鈉儲存艙(NaOHstoragetank)

該艙的主要功能是儲存氫氧化鈉，為閉式系統(tǒng)下的堿性藥劑，使其在洗滌塔中與廢氣發(fā)生中和反應(yīng)。因氫氧化鈉為強堿，故該艙的pH值極限為14。

（2）氫氧化鈉泄放艙(NaOHdraintank)

該艙的主要功能是在系統(tǒng)檢修或發(fā)生故障時收集、儲存氫氧化鈉溶液，正常工況下，該艙為空置狀態(tài)，當有氫氧化鈉溶液泄放進入時，該艙的pH極限值也為14。

（3）除硫淡水艙(Freshwatertankforscrubber system)

該艙是存放供稀釋氫氧化鈉的淡水，pH值為7.5左右。

（4）除硫系統(tǒng)排渣艙(PureSoxsludgetank)

該艙是存放經(jīng)凈化單元凈化分離后的固體廢渣，煙灰等，pH值一般在6-8之間。

（5）零排放艙(Zerodischargetank)

該艙與除硫系統(tǒng)排渣艙一樣，同樣是存放經(jīng)凈化單元凈化分離后的物質(zhì)，但相對于排渣艙來講，儲存在零排放艙的物質(zhì)主要為反應(yīng)后的各種凈化的溶液，包括硫酸鹽溶液、硝酸鹽溶液、氯化鹽溶液等。pH值也一般在6-8之間。

（6）除硫泄放口外板(Outshellplatearound overboarddischargepipe)

在開式系統(tǒng)中，經(jīng)洗滌塔反應(yīng)后的廢水廢渣會通過排舷外管，直接排到海水中，因啟停階段反應(yīng)的深度不同，導致泄放出來的溶液PH值大概在2.5-8之間。除硫系統(tǒng)涉及艙室/部位的環(huán)境見表1。

3 除硫系統(tǒng)各個艙室涂層設(shè)計

按照混合式除硫系統(tǒng)設(shè)計，涉及除硫的艙室有表1中的5個。對于新造船而言，這些艙室一般布置在機艙區(qū)域，具體艙室位置和艙容，需要結(jié)合船型和除硫系統(tǒng)的功率來考慮。而對于艙室的涂層設(shè)計要求，需根據(jù)艙室裝載介質(zhì)的pH和溫度來制定相關(guān)涂層配套。

（1）氫氧化鈉儲存艙和氫氧化鈉泄放艙

這兩個艙裝載物質(zhì)主要都是氫氧化鈉，具有極強的堿性，在使用工況時，會將氫氧化鈉加熱到不超過50度。對照化學品船貨油艙裝載清單，可使用雙組份胺加成固化的酚醛環(huán)氧涂料，設(shè)計總干膜厚度在300-320微米左右，推薦在合攏后船塢（船臺）或碼頭階段施工。施工前，鋼板表面溫度必須大于10℃且應(yīng)高于露點溫度3℃以上，結(jié)構(gòu)處理應(yīng)符合ISO8501-3要求，處理等級為P2級。鋼板表面去除鹽分和其他污染物，表面噴砂至Sa221級（ISO 8501-1)，表面粗糙度相當于ISO8503-1/2中等粗糙度（G）（即：樣板2＃≦粗糙度≦樣板3＃），噴涂方法按照現(xiàn)場服務(wù)代表推薦執(zhí)行。

表1 除硫系統(tǒng)涉及艙室和區(qū)域的環(huán)境

圖2 除硫泄放口外板中心半徑4米范圍與尾部外板ICCP屏蔽層示意圖

（2）除硫系統(tǒng)排渣艙和零排放艙

這兩個艙主要是存放經(jīng)凈化單元凈化后分離的廢渣廢水，PH值在6-8之間，涂層設(shè)計要求，可以參照船舶壓載艙涂層，采用雙組份通用環(huán)氧漆，總膜厚推薦在300-320微米之間，推薦在分段階段完成涂層施工，合攏后對焊縫和破損處打磨修補。表面處理應(yīng)去除鹽分和其他污染物，噴砂至Sa221級(ISO8501-1),表面粗糙度相當于ISO8503-1/2中等粗糙度（G）（即：樣板2＃≦粗糙度≦樣板3＃）。

（3）除硫淡水艙

該艙的使用工況與船舶壓載艙類似，可按照船舶壓載艙涂層，采用雙組份通用環(huán)氧漆，總膜厚推薦在300-320微米之間，推薦在分段階段完成涂層施工，合攏后對焊縫和破損處打磨修補。

4 除硫泄放口外板涂層設(shè)計

4.1 涂層要求

除硫泄放口泄放的廢渣廢水，是海水經(jīng)洗滌塔與煙氣反應(yīng)后的產(chǎn)物，極限pH峰值可達2.5左右。普通船舶外板涂裝的環(huán)氧底漆+防污漆配套無法滿足高強度酸性要求。所以除硫泄放口周圍需做特殊耐酸涂料。因泄放口排放的物質(zhì)，會隨著海水流動而稀釋，所以越遠離泄放口，泄放物質(zhì)濃度越低，pH值也越接近正常海水值。根據(jù)實際經(jīng)驗測算，在除硫泄放口中心半徑4米以外，pH值基本可達正常水平。故一般推薦在除硫泄放口中心4米半徑范圍內(nèi)做特殊耐酸油漆?？刹捎靡蚁ゲＡ[片漆，設(shè)計漆膜厚度500～1000微米（見圖1）。推薦在船塢（船臺）階段施工，被涂表面需清潔、干燥且無污染物，噴砂至Sa221級（ISO8501-1),表面粗糙度相當于ISO8503-1/2中等粗糙度（G）,噴涂前，鋼板表面溫度應(yīng)在15℃-40℃之間，相對濕度維持在10%-85%之間。應(yīng)注意此類油漆的混合使用壽命較短，一般在35分鐘左右，所以混合后應(yīng)盡快施工。

4.2 除硫泄放口外板涂層與ICCP屏蔽層重疊問題

因泄放口的布置有諸多條件限制，在機艙區(qū)外板可供選擇的位置不多。同時，泄放口周圍4米占據(jù)了較大的尾部機艙區(qū)域，很有可能與尾部ICCP的屏蔽層重疊，如圖2所示。這就存在一個問題，除硫泄放口的耐酸涂層和ICCP屏蔽涂層重疊區(qū)域，涂層該如何設(shè)計？不論是將耐酸涂層做在屏蔽層上，還是將屏蔽層做在耐酸涂層上，都存在耐酸涂層與屏蔽層的兼容，以及不影響ICCP屏蔽功能的問題?？紤]到屏蔽層多采用環(huán)氧基膩子，而耐酸涂層為高固含量的環(huán)氧玻璃鱗片漆，具有屏蔽層所需的耐陰極剝離特性，經(jīng)與涂料供應(yīng)商和ICCP廠家確認，耐酸涂層玻璃鱗片漆可以代替ICCP屏蔽涂層，故泄放口半徑4米內(nèi)直接用耐酸涂層取代ICCP屏蔽涂層，如圖2所示。這樣既保證了涂層耐酸的要求，又能滿足ICCP屏蔽層要求。

5 結(jié)束語

船舶作為跨越海洋的大型運輸工具，航行范圍較廣，防污染勢在必行，要求也將愈加嚴格，除硫作為防治海洋污染的措施之一也將得到更廣泛的應(yīng)用。除硫裝置所涉及的涂層方案設(shè)計將影響船舶的建造周期和使用壽命。

圖1 除硫泄放口外板中心4米范圍實例