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摘要：随着船舶技术的发展，我国的船舶脱硫系统的电气设计也有了进展。国际海事组织IMO新的限硫规定于2020年1月生效，要求船用燃料的含硫量不得超过0.5%。目前，船舶运营商主要面临两种选择：一是选择使用合规的低硫燃料，但存在运行成本高、燃烧性能低、产沙量大等缺陷；二是选择一次性花费投入加装废气净化系统，从而继续使用常规船用燃油；相比之下，增加废气净化装置成为相对经济的选择，这对船舶脱硫塔加装改造的电气设计提出了较高的要求。
关键词：船舶脱硫塔改造；电装设计；分析
引言
船舶尾气排放中含有大量的硫氧化物、氮氧化物等颗粒物，对大气环境造成的污染已日趋收到国际社会的广泛关注。海洋环境日益恶化，排放压力不容小觑，表现在水体富营养化、交通、气候变化、空气污染等方面。《防污公约》规定了船舶上的SOx排放总量，并对船舶烟气排放进行了严格控制。因此，减少船舶的SOx排放将是未来的一个重要目标。它已成为一个重要的研究课题，为船舶烟气排放选择合适的烟气净化系统和实现高效脱硫同时考虑初始投资成本和脱硫设备的使用和维护成本。
1船舶电气简述
船舶运输电气工程包含了船上所有用电设备的系统：船舶电力、照明、自动化、内通、通导、生活娱乐等系统。它是现代船舶运输工程自动化的一个重要组成部分。船舶电气工程师主要是对现有的船用电力设备、自动化设备及电气产品的技术进行分析，并延伸运用到船舶上，具体负责船舶电气系统自动维护的开发与安装，研究和指导解决船舶电气自动化和电气运输方面的技术管理问题。
2船舶废气清洗系统的基本类型及其工艺原理分析
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图1.目前船舶废气清洗系统的三种形式
船舶废气清洗系统主要用于船舶柴油机废气的净化和脱硫，降低烟气中的SOx含量，使主机使用的3.5%高硫燃料相当于0.1%低硫燃料，脱硫率高达97.2%。目前废气净化系统主要有以下三种类型：1）开环式系统：开环废气净化系统进行基于海水脱硫方法，借助碱性海水中和排烟中的SOx，在完成烟气洗涤后将洗涤液排入海中。该系统的应用优势在于可实现就地取材，无需在海水中添加化学试剂，且系统结构简单、稳定性良好；但由于利用海水进行烟气洗涤后，洗涤废液的pH值较低、含有一定的杂质，易造成海洋污染问题，因此该系统在部分港口、沿海地区被禁止使用，并且诸如海水碱度较低、海水温度较高等因素还会导致脱硫设备失效；2）闭环式系统：闭环式废气清洗系统主要利用碱液法进行脱硫，将NaOH类强碱物质与淡水混合配制成碱性溶液，可实现淡水的循环使用，残液排放量较少。该系统的应用优势在于不受水域限制，产生的洗涤残液较少，且可将残液存放至专用污泥柜中，实现零排放目标；但其对于NaOH、淡水的消耗量较大，应用成本较高；3）混合式系统：是开环式系统和闭环式系统的结合，既有开环式系统又有闭环式系统，能够使操作者根据不同海域的排放要求来转换系统，优点是可灵活切换，优势互补，缺点是成本高，系统复杂。
3船舶脱硫塔改造电气设计
洗涤塔是一种新型的废气处理设备。一般采用气液逆流操作，洗涤塔系统将塔内收集到的废气流经填充层段（气/液接触反应之介质），让废气与填充物表面流动的药液（洗涤液）充分接触，以吸附废气中所含的酸性污物，洗涤后，废液收集至集水槽中，再排放至废水处理系统或者直接排海水。
脱硫塔电气系统的主要目的是为整个脱硫塔系统设备提供电源，并通过监测各项参数的反馈及时调整脱硫塔系统的运行状态，实现船舶航行是最优的自动化管理。
3.1脱硫系统的电源配置
脱硫塔改造时，供电配置应考虑供电设施，包括海水水泵、主柜控制柜、投药泵、循环系统、MGPS、新增风机、阀门控制等设备。在对此类设备和设施的供电结构进行管理时，应先确定船舶原有电力系统的阈值范围，并将主配电板和新设备的供电划分为箱型。其中，对于大功率设备如海水泵、投药泵、循环系统泵等，通常采用主配电板中的备用开关来完成电源配置。对于MGPS、阀门控制设备等小型电力设施，则可以利用各配电箱上的备用开关来完成电源配置。当船舶原有电力系统不能满足增加脱硫系统设备后的配电条件时，需根据实际用电情况补充发电机组容量，以满足增加脱硫塔后的用电需求。当原有电力系统条件能够满足增加脱硫系统设备后实际的供应时，有必要分析配电板的电缆交换能力，确认是在原配电板屏新增供电开关，还是增加独立配电屏。确定功率配置假设方案后，需要对具体配电改造方案中的功率负荷计算进行调整，并根据船舶实际情况，将最终的功率分配方案提交船舶入籍船级社进行审核。
3.2接口配置
脱硫塔作为新增加的一套系统，安装在船舶上除了相应船体结构和舱室布置需要相应的修改，在与船舶对接的过程中同样需要配置对应的管路和信号采集处理，才能有效地发挥其应用功能。从技术上讲，需要从两个方面入手：一是将脱硫塔系统接入船舶检测和报警系统中，通过采集和显示脱硫塔系统的启动、运行和操作状态，来及时调整脱硫塔系统的运行；二是从采集船舶整体运行状态的数据，例如主机的运行状态数据，发电机、辅助机、锅炉等其它连接到脱硫塔的设备的运行状态，以及脱硫塔系统入口和排出的海水PH值、水体采样、气体采样检测等，并进行综合分析，调整脱硫塔系统的工作运行速度，以确保有效的达到合理的废气处理效果。
3.3脱硫塔系统电装设备的布置和电缆路径的规划
脱硫塔系统的电装设备主要有：脱硫塔主控箱、脱硫塔远程遥控箱、电源配电箱、海水泵就地启动箱，气体采样分析系统箱，水体采样分析箱等。脱硫塔主控箱主要作为控制整个脱硫塔系统的运行用，原则上需要在脱硫塔体就近布置，同时还需要考虑通风环境，操作空间等综合因素；电源配电箱主要用作为海水泵，气封风机等大功率设备配电用，通常应当就近海水泵和气封风机布置；海水泵就地启动箱应当布置在海水泵旁；气体采样分析系统箱，水体采样分析箱可根据实际使用需要和空间、温度等环境因素，综合选择合理的位置布置。
脱硫塔系统的电缆选择需根据电源配置和使用功能来选择相对应的电力电缆和通信电缆。根据设备布置的位置来合理配置电缆的路径和电缆通道的大小将会大大降低改造成本。理论上，选择最短的电缆拉放路径，不仅可以减少使用的电缆长度也会降低电能的传输损耗和信号的衰减，会有助于整个系统的运行效果。实际改造过程中，因为结构开孔、管路排布、风道布置、防火等级要求的限制，往往做不到最短路径设计电缆通道，只能根据实际情况来选择合理的电缆通道布置。
结语
船舶脱硫塔改造电装设计是一项综合性的工作，需要结合船体专业，轮机专业，管道设计等各方面的考虑，根据船舶的实际情况才能制定出合理的改造方案。从而为船东节约运营成本，为企业带来生产经济效益。
参考文献：
[1]范博强.论海水脱硫工艺在船舶中的应用[J].船舶物资与市场，2019（08）：64-65.
[2]李长杰，刘真斌，刘若倩.船舶尾气脱硫装置实船验证技术分析[J].中国新技术新产品，2019（11）：58-59.