王 興，劉真斌

（1.山東海運(yùn)散貨運(yùn)輸有限公司，山東 青島266011；2.青島萬豪船舶設(shè)計(jì)有限公司，山東 青島266555）

1 項(xiàng)目背景

2016-10-2 7 ，IMO 在倫敦召開的會議上作出決定，自2020 年實(shí)施小于0.5%的全球硫限制，即2009 年通過的《國際防止船舶造成污染公約》附則VI 下的要求：在硫排放控制區(qū)（ECA）以外航行的所有船舶使用硫含量不高于0.5%的燃油，而希望繼續(xù)使用HSFO 高硫燃油的船舶也將不得不通過安裝脫硫裝置的方式來得以實(shí)現(xiàn)低硫排放。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)未來幾年全球至少30%～40%的船舶將安裝廢氣洗滌器，對船舶動力裝置設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)管理造成了極大影響，船舶營運(yùn)的燃料成本壓力劇增，廢氣后處理或者替代燃料成為船東和設(shè)計(jì)者考慮選擇的主要替代方案。為了確保系統(tǒng)的脫硫效率，控制船舶硫氧化物、氮氧化物和顆粒物排放至關(guān)重要。

2 加裝脫硫系統(tǒng)改裝概況

本文中針對180 000DWT 散貨船，考慮到租家的特殊要求和個別港口對開式脫硫塔的禁排要求，該180 000DWT 散貨船的加裝混合式脫硫裝置改建項(xiàng)目是指通過安裝濕式廢氣清洗系統(tǒng)，使船舶在燃燒含硫量為3.5%的重燃油情況下，使其排煙仍能滿足嚴(yán)格的含硫量要求，具體為開式狀態(tài)下排煙含硫等效于燃燒含硫量0.5%的燃油，閉式狀態(tài)下排煙含硫等效于燃燒含硫量0.1%的燃油。

系統(tǒng)原理如下：①本船煙氣脫硫系統(tǒng)為混合式系統(tǒng)，可在開式或閉式狀態(tài)下工作；②開式系統(tǒng)通過循環(huán)水泵自海底將海水輸送至脫硫塔，通過海水自身的堿性中和排煙中的酸性物質(zhì)，以達(dá)到排煙中含硫量減少的效果，脫硫塔排出的洗滌水經(jīng)處理后排舷外；③當(dāng)船舶航行水域?yàn)榈畢^(qū)域或含堿值過低，或者當(dāng)局不允許開式系統(tǒng)運(yùn)行，或不允許將洗滌水排舷外時（零排放區(qū)運(yùn)行）將采用閉式系統(tǒng)，洗滌水循環(huán)使用，需經(jīng)過冷卻器輸送至脫硫塔，并需對循環(huán)水添加堿液以保持洗滌水中的含堿量。

3 加裝脫硫系統(tǒng)的具體改裝內(nèi)容分析

3.1 船體改裝內(nèi)容

原船在建造階段并未對安裝脫硫系統(tǒng)做過預(yù)備工作，需要在原船安裝的主要設(shè)備及艙柜有脫硫塔、供水泵、冷卻泵、冷卻器、廢水處理裝置、30 m3的循環(huán)柜、80 m3的堿液儲存柜及900 m3的廢水儲存柜等，同時需要布置大量的大口徑GRE 管路。脫硫塔布置如圖1 所示。

圖1 脫硫塔布置簡易圖

在原煙囪后部增加一洗滌塔間，從B 甲板面開始，并將二者美觀地連接起來，是脫硫改造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的。洗滌塔間前端與原機(jī)艙棚、煙囪連為一體，后端采用6 個立柱支撐在主甲板上。由于支柱負(fù)責(zé)傳遞新煙囪的載荷到主甲板，因此主甲板上強(qiáng)結(jié)構(gòu)位置為支柱優(yōu)先選擇的位置，且考慮到船舶橫向運(yùn)動加速度較大，橫向強(qiáng)結(jié)構(gòu)為優(yōu)先中的優(yōu)先。如果甲板下強(qiáng)結(jié)構(gòu)較少或其上布置了設(shè)備而無法布置支柱，則考慮主甲板下新增強(qiáng)結(jié)構(gòu)以支撐支柱。新煙囪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為重心高、支撐弱、設(shè)備質(zhì)量較大，因此需要通過計(jì)算確定結(jié)構(gòu)尺寸。同時其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得新煙囪頻率與原煙囪相差較大，因此需要評估2個煙囪作為整體是否有可能發(fā)生嚴(yán)重的共振。

本船布置空間比較寬裕，考慮保留原有救生艇通道，新煙囪底平臺與其對接，原救生艇通道平臺下有兩排支柱保留。主甲板強(qiáng)橫梁位置FR6、FR10 都被系泊纜繩占用，退而求其次，選用甲板縱桁位置布置支柱，即L4、L8 位置和L9縱艙壁位置。

洗滌塔間四周圍壁為平板艙壁，內(nèi)設(shè)垂向扶強(qiáng)材，C 甲板以上設(shè)4 道水平環(huán)梁及多道垂直桁。

本船為混合式脫硫系統(tǒng)，需增設(shè)堿液柜、泄放柜等獨(dú)立艙柜及排放水儲存柜。獨(dú)立艙柜的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)符合共同規(guī)范的要求，計(jì)算出液艙的動載荷，因而結(jié)構(gòu)尺寸較大，且為了防止堿液腐蝕及保證循環(huán)性良好，構(gòu)件是朝外的，端部連接型式與常規(guī)結(jié)構(gòu)有所不同。

本船設(shè)置1 個公共的脫硫塔，進(jìn)口段為文丘里式。各設(shè)備排煙連接至公共的總管上后連接至脫硫塔進(jìn)口，經(jīng)洗滌后排放至大氣。各排煙管應(yīng)設(shè)置脫硫塔旁通裝置。燃燒低硫油時使用旁通管路，以實(shí)現(xiàn)對脫硫塔的維護(hù)。煙氣隔離閥應(yīng)根據(jù)廠家推薦設(shè)置空氣密封裝置，風(fēng)機(jī)及控制設(shè)備均由廠家提供。

3.2 機(jī)裝改裝內(nèi)容描述

3.2.1 主要設(shè)備布置

原煙囪后部設(shè)置新的脫硫塔煙囪，循環(huán)柜及堿液儲存柜布置于舵機(jī)室，廢水儲存柜從原船靠近機(jī)艙的壓載水艙中分割，其他主要機(jī)械設(shè)備布置于機(jī)艙。堿液儲存柜及洗滌水循環(huán)柜作為獨(dú)立艙室布置于舵機(jī)室，排放水儲存柜在靠近機(jī)艙的壓載艙中分割設(shè)置，艙柜的改建應(yīng)盡量減少對原有系統(tǒng)的影響，但不排除必要的改建。其他新增艙柜根據(jù)需求可設(shè)置為結(jié)構(gòu)艙柜或者獨(dú)立艙柜，處理單元、冷卻器、系統(tǒng)泵及電氣設(shè)備等均布置在機(jī)艙。

3.2.2 廢水水處理系統(tǒng)

循環(huán)柜連接至污水處理裝置，以對循環(huán)柜中的洗滌水進(jìn)行處理和凈化。污水處理裝置分離出的污水存放在污水儲存柜中，在允許排放的水域可將污水排舷外。

3.2.3 堿液供給系統(tǒng)

為保證洗滌水的含堿度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的NaOH 溶液應(yīng)根據(jù)需求通過堿液供給泵自動補(bǔ)充至洗滌水循環(huán)柜。NaOH 溶液儲存柜布置于舵機(jī)室，內(nèi)部特涂，其容積應(yīng)滿足閉式循環(huán)運(yùn)行約10 d 所需耗量。堿液儲存柜設(shè)有電加熱器，以保證儲存及輸運(yùn)過程中堿液始終維持在規(guī)定溫度范圍內(nèi)，設(shè)置高低溫報(bào)警（約20 ℃，40 ℃）。開敞甲板左右舷設(shè)置加注站。

3.2.4 其他系統(tǒng)

NaOH 溶液加注總管及泵附近還應(yīng)備有洗眼器和洗眼藥水。清洗水來自淡水日用系統(tǒng)，控制空氣自原船控制空氣系統(tǒng)引出，新增加的艙柜應(yīng)根據(jù)要求設(shè)置測深及透氣裝置，新增煙囪及其加強(qiáng)結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置必要的甲板泄水、消防系統(tǒng)等。

由于排放水儲存艙艙容大，在原船已有的空間內(nèi)難以找到一個合適的位置，所以只能通過改造現(xiàn)有壓載水艙來滿足，通過幾輪反復(fù)比較，最終選擇分隔出8、9 號壓載水艙的頂邊艙位置作為排放水儲存艙，艙容約960 m3，可以滿足要求。計(jì)算改裝后的穩(wěn)性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面，按照選定的布置方案以及改造所涉及的重量重心進(jìn)行計(jì)算。通過計(jì)算，改造對本船的穩(wěn)性影響不大，可以滿足規(guī)范要求。

海水冷卻及沖洗管路采用鋼管內(nèi)涂環(huán)氧漆；洗滌水有關(guān)的系統(tǒng)采用GRE 管，GRE 管的材料應(yīng)滿足使用及規(guī)范要求；NaOH 溶液系統(tǒng)采用不銹鋼316 L；除非廠家特殊要求，其他管材的選擇應(yīng)原船系統(tǒng)一致。

3.3 電裝改裝內(nèi)容

電裝改裝內(nèi)容具體如下。

配電盤：內(nèi)容涉及增加供電開關(guān)、進(jìn)行短路電流計(jì)算、增加大功率詢問接口等。

火警探頭：洗滌塔安裝空間，根據(jù)規(guī)范要求，增加必要的探頭；需和火警廠家簽訂變更單，增加探頭。

聲光報(bào)警設(shè)備：在圍井C 甲板增加一個報(bào)警燈柱和一個揚(yáng)聲器；需和報(bào)警燈柱廠家以及擴(kuò)音對講廠家簽訂變更單，增加相關(guān)聲光報(bào)警設(shè)備。

機(jī)艙監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)：由于報(bào)警系統(tǒng)增加脫硫的報(bào)警信號，需和廠家簽訂變更單，修改軟件。

因脫硫裝置安裝有密封風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)應(yīng)在機(jī)艙失火時應(yīng)急切斷。脫硫塔應(yīng)急停止按鈕安裝在集控室及本地控制，方便應(yīng)急操作。

全球定位儀系統(tǒng)：根據(jù)脫硫系統(tǒng)需求，提供全球定位儀信號，船廠將進(jìn)一步落實(shí)，盡可能采用來自駕駛室到集控室的備用電纜，具體電纜信息將在送審圖紙中體現(xiàn)。

3.4 變頻裝置及諧波

脫硫裝置中，循環(huán)泵及海水泵采用變頻控制技術(shù)，脫硫裝置制造廠應(yīng)采取有效措施降低諧波對電網(wǎng)的影響，并保證其諧波影響滿足船級社要求。同時，脫硫裝置廠家應(yīng)提供諧波計(jì)算報(bào)告。

3.5 涂裝修改內(nèi)容

涂裝修改內(nèi)容主要包括：①增加洗滌間及相關(guān)的舾裝和管系的涂裝；②排舷管內(nèi)涂乙稀酯鱗片漆，焊接施工后需船上補(bǔ)涂；③舷外外板涉及區(qū)域的特殊涂裝。

4 結(jié)束語

綜上所述，脫硫系統(tǒng)應(yīng)配備一套完整的自動控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)硬件及相關(guān)自動化軟件。根據(jù)MARPOL，所有的水況監(jiān)測及排放監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)由控制系統(tǒng)記錄并存儲。該系統(tǒng)應(yīng)能生成檢查報(bào)告，并能記錄、存儲數(shù)據(jù)至少18 個月；應(yīng)能提供接口供工作人員提取數(shù)據(jù)，并以固定可讀格式的數(shù)據(jù)文件存儲到USB 盤中，并提供讀取的技術(shù)支持。