董凡新

摘 要：文中通過工作實踐對脫硫塔改造設(shè)計進行了闡述、梳理、總結(jié)，為現(xiàn)有脫硫塔改造中的電氣生產(chǎn)設(shè)計進行了分析，對改造工作起到了一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：船舶電氣;脫硫;船上應(yīng)用;環(huán)境

中圖分類號：U676.3? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）08-0062-02

MEPC.305（73） 決議：禁止船上攜帶用于推進和操作的非合規(guī)燃油。其對MARPOL附則VI之第14.1、14.3、14.4條以及配套的IAPP證書附件做了修訂。該修正案規(guī)定禁止船上攜帶超過0.50%含硫量的用于燃燒目的的燃油;當(dāng)船舶處在排放控制區(qū)時，則禁止使用超過0.10%含硫燃油;修正案將于2020年3月1日生效。對于已經(jīng)建造完成和已經(jīng)投入運營的船舶，為滿足新的規(guī)定，船東和船舶運營商可以考慮兩種方式，一種是使用硫含量不超0.50%的低硫燃油，一種是改造原有船舶設(shè)備，比如，增設(shè)廢氣清洗系統(tǒng)（EGCS）等改造方案。

對于現(xiàn)有船舶來說，使用低硫燃油的優(yōu)點是安全和可靠性好，但后期的運營燃油成本相對較高，由于低硫燃油的粘度低，機器的燃燒性能隨之降低，同時，低硫燃油的酸性低，氣缸油中的堿性不容易被中和掉，會產(chǎn)生比以往更多的沉淀物。目前已經(jīng)投入運營的船舶中，特別是近些年建造、目前仍在使用高含硫燃油的大型運輸船舶，很多船主選擇改造船舶，增設(shè)廢氣清洗系統(tǒng)（EGCS），即所說的脫硫塔改造。

本文針對現(xiàn)有脫硫塔改造項目中的電氣生產(chǎn)設(shè)計進行解析，脫硫塔改造的電氣生產(chǎn)設(shè)計主要包括系統(tǒng)的電源配電、電纜路徑規(guī)劃、電氣接口對接、輔助系統(tǒng)設(shè)計、考慮未來系統(tǒng)的擴展。

1 電源配電

脫硫塔改造中涉及到需要新增供電的設(shè)備電源主要有：海水泵電源、主柜控制柜電源、藥劑泵電源、循環(huán)系統(tǒng)泵電源、MGPS電源、新增風(fēng)機及閥控設(shè)備電源等。

在原船舶主配電力系統(tǒng)容量允許的情況下，電源主要來自原船的主配電板和新增設(shè)備附近的原船的電力分電箱。海水泵、主柜控制柜、新增風(fēng)機、藥劑泵、循環(huán)系統(tǒng)泵等大功率設(shè)備一般使用主配電板上的備用開關(guān)，MGPS、閥控設(shè)備等小功率設(shè)備可以使用就近的電力分電箱上的備用開關(guān)。在原船舶主配電力系統(tǒng)容量不能滿足供電的情況下，就要根據(jù)實際情況進行改造，一種情況是原發(fā)電機組的容量可以滿足增加脫硫塔后的船舶電力需求，那么可以在原配電板空間允許的情況下，在配電板內(nèi)增設(shè)新的供電開關(guān)，如果原配電板空間無法滿足新增要求，則需要新增獨立配電屏與原配電板聯(lián)通;另一種情況是原發(fā)電機組容量無法滿足增加脫硫塔后的船舶電力需求，那么需要同時增設(shè)發(fā)電機及新配電板。

脫硫塔改造中要根據(jù)船舶的具體情況選擇上述配電改造方案，需要注意的是無論采用哪種配電方案，電力負荷計算書都需要根據(jù)實際選定的配電方案送審船舶入籍的船級社審核通過才可以。

2電纜路徑規(guī)劃

脫硫塔改造的電源配置完成后，需根據(jù)設(shè)備額定功率選擇電纜的規(guī)格型號，在選擇電力電纜的時候需配合電纜廠家提供的電纜載流量對照表進行計算，確保所選用的電纜能夠承載脫硫塔設(shè)備連續(xù)工作時的工作電流，并且能承受短暫的過流沖擊以及工作環(huán)境的溫度變化;選擇通信電纜時，需明確通信電信所傳載的信號類型從而判斷電纜的屏蔽類型等。還要注意的是用于船舶改造的電纜需取得船舶入籍船級社發(fā)放的形式認(rèn)可證書。

選定脫硫塔設(shè)備的電纜規(guī)格型號后，接下來就是制定電纜的敷設(shè)方案即電纜路徑規(guī)劃，這也是脫硫塔改造中，電氣生產(chǎn)設(shè)計對成本影響最大的工作之一。電纜路徑規(guī)劃的基本原則是電纜拉放的路徑最短，因為這樣可以縮短脫硫塔改造中的電纜總長度，從而降低改造成本，并且電力電纜實際長度越短也意為著電能在傳輸過程中的損耗越低，對于信號電纜長度越短其傳送信號的衰減才越小，用于船上局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)電纜單根長度最長不能超過100米。理想狀態(tài)，電纜路徑盡量設(shè)計的平直，電纜轉(zhuǎn)彎處要滿足所選電纜廠家提供的最小彎曲半徑要求，減小電纜可能遇到的機械損傷。但在實際的改造設(shè)計中，路徑最短不一定是最優(yōu)選擇，因為實際改造中電纜拉放時要避開船舶上的船體強結(jié)構(gòu)、管子、設(shè)備維護空間、高溫區(qū)域等，電纜拉放貫穿防火分隔區(qū)域、水密艙壁時，還需進行防火水密封堵、開孔補強等。電纜路徑規(guī)劃是一項綜合工作，要面向?qū)嶋H設(shè)計，最終選擇最適合的相對最短路徑，并滿足船級社規(guī)范的安全要求。

3 接口

脫硫塔作為新增系統(tǒng)，在改造完成后也是船舶的有機組成部分，未來船舶航行過程中，船上的AMS系統(tǒng)需要顯示脫硫塔的一些運行狀態(tài)，比如，1號脫硫塔啟動詢問（Scrubber 1 start request）、2號脫硫塔啟動詢問（Scrubber 2 start request）、1號脫硫塔運行狀態(tài)（Scrubber 1 running）、2號脫硫塔運行狀態(tài)（Scrubber 2 running）、報警（alarms）等。脫硫塔能高效的工作，其系統(tǒng)也需要獲取船舶上的一些狀態(tài)信息，比如，主機的運行狀態(tài)（Main engine running）、輔機的運行狀態(tài)（AUX engine running）、鍋爐的運行狀態(tài)（Boiler running）等。以上舉例的接口內(nèi)容，都是需要在設(shè)計時考慮并協(xié)調(diào)多方設(shè)備廠商進行對接的，并且不局限于上述接口，還有GPS接口、廢棄排放的閥控接口、Internet接口等。

通信接口一般有干觸點信號、串口信號等，不同船型、不同脫硫塔設(shè)備廠家對接口的要求有差異，每個改造項目的接口數(shù)量也會不同，在設(shè)計過程中需仔細核對廠家的設(shè)備資料要求，列出接口清單，再協(xié)調(diào)兩邊的廠家推進接口的對接工作，先要統(tǒng)一兩邊的接口類型，比如，先確定同為串口信號，然后明確使用相同的傳送協(xié)議，最后達成一致的解碼信息內(nèi)容。在條件允許的情況下，可以預(yù)留一些備用接口，以便故障時的切換及日后的升級擴展使用。

4 輔助系統(tǒng)

脫硫塔改造中涉及到的輔助系統(tǒng)主要看新增的脫硫塔系統(tǒng)的集成度，根據(jù)其需求來確認(rèn)增加哪些輔助系統(tǒng)，例如，如果新增的脫硫塔系統(tǒng)本身帶有密封風(fēng)機，則改造設(shè)計時，只需要為風(fēng)機提供電源即可，但如果沒有集成密封風(fēng)機而仍然需要密封風(fēng)機的時候，就涉及到風(fēng)機的選型采購、功率的配比、安裝供電等的設(shè)計籌劃了。

下面主要介紹脫硫塔改造中電氣生產(chǎn)設(shè)計會涉及到的輔助系統(tǒng)。如果新增的脫硫塔所需的電源電制與船上現(xiàn)有電源電制不匹配，則需要增設(shè)變壓器來滿足脫硫塔的用電需求。如有原船的GPS無接口給新增的脫硫塔系統(tǒng)，則需新增GPS用于脫硫塔。如果新增的脫硫塔主控柜無輔機排氣閥控的單元，則需要增設(shè)輔機排氣閥控系統(tǒng)。如果新增的脫硫塔使用的不是原船的海水泵，而是增設(shè)了新的海水泵組，則新增海水進口濾器的同時，需要增設(shè)MGPS系統(tǒng)。如果脫硫塔新增了海水進口、排舷口，一般也要增設(shè)手搖泵。不同廠商的脫硫塔所需的輔助系統(tǒng)不同，正如上述提及到的輔助系統(tǒng)等，在做脫硫塔改造電氣生產(chǎn)設(shè)計時，要充分核查主系統(tǒng)的需求從而做好輔助系統(tǒng)的電氣生產(chǎn)設(shè)計。

5 系統(tǒng)擴展

脫硫塔按照其工作原理可以分為開環(huán)式脫硫塔、閉環(huán)式脫硫塔、混合式脫硫塔。閉環(huán)式脫硫塔、混合式脫硫塔初期投入成本高、占用船舶空間大，但其能達到真正意思上的零排放，系統(tǒng)完整性高，不過，出于成本考慮，并非所有船舶都采用這兩種脫硫塔。開環(huán)式脫硫塔初期投入成本低、占用船舶空間小，但采用這種脫硫塔的船舶需要把洗滌后的溶液直接排入大海，日后如果出臺更加嚴(yán)格的零排放要求，這種脫硫塔就需要進一步改造成閉環(huán)式脫硫塔。現(xiàn)階段的實際情況是，現(xiàn)在改造的開環(huán)式脫硫塔都預(yù)留了向零排放升級的“擴展口”。

在開環(huán)式脫硫塔改造時，得到船方成本認(rèn)可的情況下，船舶配電系統(tǒng)、電纜通道等可以放大電氣改造設(shè)計的余量，為未來可能增加的藥劑泵、循環(huán)系統(tǒng)泵、存儲柜、水處理單元、冷卻系統(tǒng)等預(yù)留配電容量和電纜路徑。

6 結(jié)語

船舶脫硫塔改造電氣生產(chǎn)設(shè)計的核心基礎(chǔ)是滿足即將生效并強制實行的公約要求、相關(guān)國家和地區(qū)的法律法規(guī)、船級社指導(dǎo)意見，然后根據(jù)每條改造船的實際情況，結(jié)合船東所選的脫硫塔的特點完成改造中的電氣生產(chǎn)設(shè)計工作。

參考文獻：

[1] MARPOL 附則VI 第14節(jié).

[2]中國船級社. 船舶廢氣清洗系統(tǒng)設(shè)計與安裝指南.

[3]中國船級社. 船舶廢氣清洗系統(tǒng)試驗及檢驗指南.

[4]船舶設(shè)計手冊.船舶電氣篇.

[5] MEPC.259（68） 廢氣濾清系統(tǒng)（EGC）導(dǎo)則.