高雅 朱丹
扬州中远海运重工有限公司 江苏 扬州 225200
摘要：文章对船舶硫排放控制对轮机设计的相关问题进行研究分析，旨在为相关问题提供参考。
关键词：船舶硫排放控制；轮机设计
船舶排放的废气中包含大量硫氧化物，可导致大气环境受到严重影响，因此控制船舶硫排放成为国内外环境保护工作的重点。近年来，国际海事组织相继出台多项政策和法规，主要目的在于严格控制船舶硫排放量。在国际公约的限制和规范下，世界范围内硫化物排放量得到严格控制，在取得有效进展的同时，也显著增加了轮机设计成本。在国际船舶硫排放控制公约广泛实施的背景下，我国船舶行业发展势必受到一定影响。
一、船舶废气排放中硫化物主要来源
分析船舶废气排放过程中会产生大量硫氧化物，根源在于含硫燃料的集中使用。含硫燃料燃烧后，可产生SO2、SO3，两者所占比例大概为15：1。即使SO3含量较少，但是其仍可与水蒸气进行结合，从而形成硫酸盐或硫酸。当大量酸性物质以气体形式排放到大气环境中后，即可引发环境污染，酸雨就是其中最为显著的结果。
船舶废气排放控制，既是世界各国应肩负的责任，也是每个加入世界贸易组织的国家的义务。目前船舶硫氧化物排放控制形势比较严峻，世界各国均投入大量资金，用于研究适宜船舶硫排放控制技的相关技术，并取得长足进步。根据国际海事组织对船舶硫化物排放控制规范，认为其不仅会对整个航海活动产生影响，同时也会对船舶设计工作产生较大影响。从积极作用角度来看，船舶废气排放控制规范的颁布和实施，对优化船舶轮机设计具有积极意义。
二、船舶硫排放控制对船舶轮机设计的具体影响
（一）舱柜设计
对于在特定区域内航行或需要在欧盟巷口停靠的船舶,应为其增设一套单独的船用轻柴油舱。高硫燃油舱可作为其备用油舱,并为其配置日用舱、存储舱、澄清舱。由于轻柴油闪点低,在设置时要尽可能使轻柴油舱远离其他温度较高的舱。另外,采用低硫燃油时,要求气缸油的碱值也要同步降低,否则会破坏缸套表面油膜,加剧缸套磨损或活塞结碳,所以建议为船舶配备两个大小不同的气缸油储存舱,分别存储两种不同碱值的汽缸油。
（二）冷却器安装
为满足船用轻柴油的冷却要求,防止因油温过高而影响硫排放控制,应在增加油粘度的同时,在相应管路增设冷却器,而冷却器安装位置不同,对轮机系统功能的影响也是不一样的,具体如下:①安装在主机进口。这种设计方法可以很方便地控制进人主机的船用轻柴油粘度,但对位于冷却器之前的设备组件如供油单元中的循环泵、供给泵等具有较高的性能要求,因为粘度较低的船用轻柴油对于上述泵的润滑作用有限,进而影响硫排放的正常控制。②安装在供油循环泵之前。采用这种设计方法时,就算轻柴油粘度发生较大变化,也不会对循环泵及轮机设备性能造成影响,设计时只要设法规避低粘度轻柴油对供给泵性能的影响即可。③安装在船用轻柴油舱出口。
这种设计方法可以消除低粘度轻柴油对整个供油单元运行的不利影响,但由于高温回油与冷却油往往在供油单元发生混合,使得进人主机的轻柴油的粘度及温度变得难以控制。
（三）轻柴油与重质燃油的转换
经冷却后的船用轻柴油,在进人主机时的温度一般在22℃左右,而重质燃油进人时的温度通常在135℃左右。在转换过程中,如果两种油发生直接性、全面性的转换,会导致较大温差,引发膨胀变化效应,对设备具有较强破坏力。因此,需要在进口处增设粘度控制系统,使温度较低的轻柴油缓慢流人燃油系统中,但这样一来,就会使得转换过程耗时较长,故需要在两者进人指定位置前,充分预留转换时间,做好油品转换工作。
三、船舶硫化物排放的控制策略
（一）使用低硫燃油
使用低硫燃油是降低船舶含硫废气排放量的最直接方式,也是目前大多数船舶公司的首选方案。欧盟法令生效后,我国船只通常选择两种途径降低燃油硫含量:①靠岸前提前关闭引擎。②在港口附近换低硫燃油。受电价、电量供应、电制等多因素影响,大部分船舶公司并不采用岸电。但是,目前来说,市场上供应的符合欧盟标准的低硫燃油非常缺乏,而且价格昂贵,只能选择轻质低硫油。轻质低硫油能在汉堡、鹿特丹、直布罗陀等少数港口添加,且成本较高,无形之中增加了燃油成本。
（二）废气洗涤
近年来,废气净化处理技术取得了显著进步。开发的涤气系统是全球海运行业应用最广的废气洗涤器,能有效去除船舶废气中80%的细小颗粒、部分氧化氮产物以及几乎全部的硫氧化物。这种混合洗涤器通过淡水、海水两种混型系统开始工作,在距离港口海岸线12nmile范围中选择淡水模式,通过高速分离机处理污水,促进淡水系统循环利用。船舶驶入领海以外,该系统就直接抽集碱性海水进行废气清洁，并将硫酸盐产物直接排入大海中,这些排泄物基本不会对大海产生影响。
（三）使用液化天然气燃料
在天然气液化之前,应进行预处理,直接去除天然气中的硫化物质、水分与二氧化碳,进而全面降低有害物质排放量。使用液化天然气燃料,几乎能减排100%的SOx、20%的二氧化碳以及90%的NOX,符合公约法令对SOx排放控制的要求。与此同时，液化天然气资源丰富价格低廉，市场应用前景广泛。2016年之后交付的新船，在面临严格硫化物排放控制的同时,必须满足TierIII对NOX的排放控制要求,船舶只能选择液化天然气燃料或者安装SCR来清洁氮氧化物。但需注意,船舶并不是在全球所有港口都能加注液化天然气燃料。
结束语
综上所述，我国是海上贸易大国，应在船舶硫排放控制中发挥重要作用。为了控制硫化物的排放，应采用低硫燃料，寻找替代燃料，改进船用发动机的设计。如果仅仅从技术控制的角度来看，改进船用发动机的设计是一种更加实用有效的减排方法。毫无疑问，低硫化物排放控制条例将大大增加船舶涡轮机的设计和建造成本。但是，在保护生态环境、促进船舶工业发展、建设绿色航运等方面，要根据实际和长远发展，不断完善轮机设计，以符合国际公约法的规定，确保能源的顺利实施节约和减排的坚实基础。
参考文献：
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