王海江

摘要：船舶內(nèi)燃機尾氣加裝尾氣脫硫裝置后，其煙氣排放指標(biāo)和洗滌水排放指標(biāo)都要滿足規(guī)范的限值要求，并且需同時安裝在線監(jiān)測設(shè)備實時監(jiān)控并記錄數(shù)據(jù);開式脫硫系統(tǒng)的洗滌廢水呈強酸性，為滿足脫硫洗滌水PH值的排放要求，須通過完善排放管道路徑，引入稀釋水，優(yōu)化舷外管內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)等方案的組合，才能最終滿足排放要求。

關(guān)鍵詞：舷外管;洗滌水PH值;排放符合性

中圖分類號：X736.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0069-02

0? 引言

據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，截止到2020年3月，全球約9萬艘遠(yuǎn)洋船隊中，有3015艘船裝有脫硫裝置，而2019年初為506艘，由此看出2019年度處于爆發(fā)式增長，這些已加裝脫硫裝置的船舶中，以開式或開式預(yù)留混合式系統(tǒng)為主，約占90%以上，這是因為目前階級加裝開式系統(tǒng)對于船東來說是最經(jīng)濟、最簡單的選擇方案，一方面總投資較少，施工周期短，而且可以滿足IMO的排放要求;但開式系統(tǒng)滿足洗滌水排放限值的難點在于PH值很難達標(biāo)，因為脫硫后的洗滌廢水處于SOX飽和狀態(tài)，開式系統(tǒng)洗滌水PH值遠(yuǎn)低于IMO規(guī)定的6.5和VGP規(guī)定的6.0。如果不采取措施很難滿足排放法規(guī)要求。本文將對目前裝船最多的開式系統(tǒng)的洗滌水怎么滿足排放法規(guī)的要求進行分析。

1? 開式系統(tǒng)洗滌水PH值特性

1.1 開式系統(tǒng)洗滌水泄放管道特點

對于開式脫硫系統(tǒng)，洗滌水在洗滌塔內(nèi)對發(fā)動機煙氣進行洗滌反應(yīng)后從脫硫塔底部（或側(cè)面）排出，靠自身重力作用自流到舷外排口，一般洗滌水的排舷外口都必須在輕載水線以下若干距離外，這個距離至少要超過4m，防止船舶輕載時，由于大浪，導(dǎo)致舷外口裸露出水面，腐蝕船體舷外板，同時也為了保證排出的洗滌水跟海水充分混合和擴散。泄放管道的布置路徑也會對排水的流速和流向產(chǎn)生影響，彎頭越多、變徑越多，閥件越多，對管道流速和背壓都有很大影響，模型設(shè)計時要綜合考慮，選取最佳方案。

1.2 法規(guī)對洗滌水PH排放要求

根據(jù)法規(guī)的要求，對脫硫洗滌水PH值的監(jiān)測是指在船舶禁止?fàn)顟B(tài)下，監(jiān)測距離舷外排放點4m范圍的排放水的PH值，當(dāng)滿足如表1要求時，判定為洗滌水PH值排放合格;監(jiān)測方法包括直接測量法或經(jīng)船級社認(rèn)可的計算流體力學(xué)（CFD仿真）或其他有科學(xué)依據(jù)的經(jīng)驗公式計算獲得。

1.3 開式系統(tǒng)洗滌水PH值特性

對于開式脫硫系統(tǒng)，船舶內(nèi)燃機尾氣脫硫的主要原理為：

煙氣中的SO2與海水反應(yīng)生成SO32-：SO2+H2O→2H++SO32-

因此，開式脫硫系統(tǒng)的洗滌廢水呈酸性，PH值大多小于3.2，如果不進行處理直接排入大海，實際是用酸性對海洋水進行中和反應(yīng)，長此以往將破壞海洋環(huán)境、破壞海洋生物圈，從而改變海洋環(huán)境，導(dǎo)致大氣環(huán)境改變，可能會影響人類和生物圈的生存和繼續(xù)進化。

2? 幾種應(yīng)對措施比較

為了滿足排放洗滌水PH的要求，通?？刹捎迷黾优畔峡跀?shù)量、增加排舷管直徑、增設(shè)稀釋水和加堿性物質(zhì)等方式來加速洗滌水跟海水的混合，提高混合效率，滿足大負(fù)荷工況下的排放要求，但效率仍需繼續(xù)提升，仍然需要對脫硫工藝，洗滌水排出路徑和管道結(jié)構(gòu)進行深入研究，尋求更優(yōu)方案。

2.1 增加舷外口數(shù)量

該方法通過將大管徑洗滌水分流成小管徑，可以調(diào)高管道流速，加速洗滌水排出舷外后與海水的混合，具有一定的效果，但缺點是需要額外布置管道，增設(shè)止回閥、舷外閥等設(shè)備，改造復(fù)雜，增加額外成本，尤其對于運營船舶加裝脫硫項目，艙底空間非常有限，布設(shè)額外的管道非常困難。對于大型船舶，由于洗滌水流量太大，單位體積排除的洗滌水量太大，減緩了排出水跟海水的擴散混合，不得不通過增加舷外口數(shù)量，化整為零，否則很難滿足PH值排放要求，同時洗滌水舷外管排出角度對排出后混合效果也有較大影響。

常見的幾種排舷外口如圖1-圖3所示。

2.2 增設(shè)稀釋水

該方法是通過向洗滌水排出管道內(nèi)引入稀釋水來提前稀釋洗滌水，當(dāng)洗滌水排出舷外時已經(jīng)提前經(jīng)過稀釋，這樣洗滌水排出舷外后更容易滿足PH的限值要求，但是這種方法可用的稀釋水非常有限，一般選用船舶中央冷卻器的冷卻水，考慮到設(shè)備布置和管道位置，可能會對中央冷卻器的排出水造成一定背壓，可能會影響船舶冷卻系統(tǒng)的冷卻效果，所以進行生產(chǎn)設(shè)計時要不斷優(yōu)化管道布局。

2.3 增設(shè)擴散器

為了加速洗滌水排舷外后跟海水的混合，運用流體力學(xué)軟件的模擬計算和積累的大量數(shù)據(jù)仿真計算表明，通過在舷外管內(nèi)部增設(shè)特殊結(jié)構(gòu)的擴散器，改變洗滌水排出舷外后的流向，可以大大提高洗滌水與海水的混合效率;同時由于船舶航行過程中，會不斷有新鮮的海水參與跟排出洗滌水的混合，可以一直保持這種高效的混合效果。但是如果不合理的擴散器機構(gòu)可能導(dǎo)致洗滌水排出不暢，管道背壓增高，甚至?xí)?dǎo)致洗滌水倒灌，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致洗滌水倒灌入發(fā)動機排氣煙管，損壞發(fā)動機，造成重大的安全事故，所以進行擴散器結(jié)構(gòu)設(shè)計時一定要反復(fù)進行流體力學(xué)模擬和仿真計算。常見的擴散器類型如圖4所示。

2.4 加注堿性物質(zhì)

向排放洗滌水中加注堿性物質(zhì)進行中和一般用于閉式系統(tǒng)中，通過酸堿中和提高排放洗滌水的PH值，也能滿足法規(guī)的要求，但是由于開始系統(tǒng)洗滌水量大，導(dǎo)致堿性物質(zhì)消耗量大，是一種易耗品，盡管單價不高，但由于耗量大，所需的存儲空間和附屬保溫設(shè)備都較復(fù)雜，目前實際裝船應(yīng)用很少。

3? 結(jié)論

近年來，隨著交付的船舶內(nèi)燃機尾氣脫硫系統(tǒng)實船項目越來越多，各廠家的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)、工程化技術(shù)，設(shè)計院的詳細(xì)設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)都已經(jīng)基本趨于成熟，同時船廠也積累了豐富的安裝和施工經(jīng)驗，這些軟件和硬件實力的提升都為脫硫系統(tǒng)的排放符合性提供了保障;為了取得更好的洗滌水排放路徑和排出后跟海水的擴散混合效果，各設(shè)計院都會根據(jù)各船舶船體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部管道特點設(shè)計合理的洗滌水排放路徑，同時通過以上幾種措施的組合，最終滿足法規(guī)的要求，其中關(guān)鍵點是擴散器的結(jié)構(gòu)和排出口的角度對最終效果影響較大。

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