张雷民
武汉三通船舶技术工程有限公司 湖北武汉 430000
摘要：船舶燃料燃烧产生的硫氧化物会对环境造成极大影响，因此要严格控制其排放量，低硫燃油的使用是最常用的控制方法，但是燃油材料成分的改变，必定会对轮机的设计造成一定影响。因此，主要分析了低硫燃油的使用给轮机设计和设备带来的影响。
关键词：船舶；硫化物；排放控制；轮机设计；影响及对策；
引言
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。本文主要从技术层面，探究船舶硫排放控制对船舶轮机设计的影响。
一、减少硫排量的必要性
随着世界经济的发展，世界海运货物周转量随之增加，以柴油机为主推进动力的船舶数量和吨位均大幅增加，由于重燃料中的硫燃烧时主要生产SO2，另有1%～5%氧化成SO2。SO2是无色有强烈气味的气体，在浓度低时，主要是刺激上呼吸道粘膜，浓度高时，对呼吸道深部也有刺激作用。当大气中含SO2过多时，SO2则会溶于水蒸汽，而形成酸雨，还会使大片农作物及森林叶子变黄，造成对动、植物的危害，还会加速许多物质的腐蚀。硫化物造成对大气、环境的污染，严重危害人体的健康。为了减少船舶废气中硫化物对大气环境的污染，制定的相关法规，对船舶中的废气硫排量设定了限制标准。
二、船舶硫排放控制对船舶轮机设计的影响
2.1硫排放限制对舱柜设计的影响
要想使硫化物排放满足相关规定，应在船舶设计初期适当增加低硫油舱及其相关部件。由于ISO中规定4，要根据区域对船舶硫氧化物排放进行限制，因此船舶在低排放控制区域内航行时，要求其使用的燃油舱必须是低硫的。为此，可选高硫燃油舱作为备用，并为其配置存储舱、日用舱及澄清舱，在船舶进入到低排放控制区域之前，可采用低硫燃油对油路进行有效清洗 ,省去单独设置低硫油舱的程序。针对在特定范围内航行或需要停靠在欧盟港口的船舶 , 可为其单独增加船用轻柴油油舱。
2.2燃油与船用轻柴油的转换
经过冷却后的船用轻柴油，进机温度按照要求，约为22℃，而重质燃油的进机温度约为135℃。在燃油和船用轻柴油转换时，若船用轻柴油和燃油直接完全转换，高温差将引起设备内部短时间内膨胀量变化过大，造成设备的损坏。因此，除上述的冷却器设置外，还需在靠近设备进口处增加一全自动粘度控制器，让温度较低的船用轻柴油慢慢加入到燃油中，在转换过程中保证每分钟进机燃料温度变化满足设备厂商的要求，不超过2℃。由于转换油品温度变化范围的限制，燃油与船用轻柴油转换的时间会很长。因此在进入指定区域前，还需预留足够的时间做油品转换准备在考虎船电轻些油始容租时也重将法艳过程中消托的船轻柴油考虑进去。
2.3硫排放限制管路、设备设计的影响
对冷却器、制冷机的影响在现阶段船舶轮机设计中, 很多设计师为进一步节省成本支出, 通常会设计一个供油系统 , 这个供油系统既负责主机供油 , 又负责柴油发电机供油。而布置在轻柴油油舱出口位置的冷却器 , 能够同时满足主机、发电机、分油机等运行若能在主机、发电机总体回 油管路上另外布置一个冷却器 , 则可满足整个系统对低粘度轻柴 油使用 的需要。鉴于冷却器安装的主要 目的是为了降低油路、柴油、供油系统的温度 , 建议在设计时采用淡水进行冷却 , 避免船用轻柴油发生泄漏 , 减少对海洋的污染 。若常规条件下淡水无法提供足够冷却量时 , 应适当添加制冷设备, 如制冷机 , 从而使淡水能够满足每个器件的冷却需要。
三、船舶硫化物排放的控制策略
3 . 1 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。
3.2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10 % 的5 O X 、2 0%的二氧化碳以及90 %的N O X ,符合公约法令对5 O X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。2 01 6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T ie 1r H对N O X的排放控制要求,船舶只能选择液化天然气燃料或者安装S C R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 。
3.3减少船舶排放的措施
提高燃料燃烧效率,使用油电混合动力(岸基支持),使用风能减少船的速度优化船队运营管理可以直接减少燃料消耗,从而减少二氧化碳等温室气体的排放,值得一提的是,补充VMAPPOL73/78,氮氧化物,二氧化硫排放船舶强制标准,符合标准,现有的一部分船采用废气再循环技术,和乳液的应用和延迟注入和适当的技术来提高燃油喷射率以减少柴油机气缸最高燃烧温度减少nox燃烧合成的中风但技术来降低柴油机的热效率,增加燃料消耗和二氧化碳排放将大幅上升。此外,主辅机废气催化氧化使用后处理在进入大气层之前,为了减少一氧化碳和碳氢化合物的大气污染,价格会氧化成二氧化碳相互冲突的需求和减少温室气体排放根据公式的热效率提高燃烧效率必须考虑增加最高燃烧温度环境温度毕竞TH很难改变,和最高燃烧温度上升，据阿采尔的原则将加速空气中的氮气和氧气的氧化反应.并将增加一氧化氮的生产。所以应该基于减排和成反比考虑可行的减排技术,找到最优的十字路口。总的来说,提高燃油效率和减少石油等高碳能源消耗的比例低碳和无碳能源的使用,减少海洋制冷剂泄漏率是减少碳排放的技术发展方向。
3.4废气洗涤
近年来,废气净化处理技术取得了显著进步。MAN Diese l& Turb 、 W rt is l均在废气净化方面取得了显著成绩 , 并获得了IM O与船级社的认可。上述公司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8 0%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 ,促进淡水系统循环利用。舟合舶驶人领海以外 , 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人大海中,这些排泄物基本不会对大海产生影响。
四、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大国作用。要想充分控制船舶硫化物排放量, 应从使用低硫燃料、寻找替代燃料、改进船舶轮机设计等方面进行探究。若仅从技术控制角度来看, 对船舶轮机设计进行改进 ,是比较实用且高效的减排方法。毋庸置疑, 船舶低硫化物排放控制规范 ,会显著增加船舶轮机设计、建造成本 ,但是从保护生态环境、提高船舶产业发展、构建绿色航运等方面看 ,应立足于实际及长远发展,不断对船舶轮机设计进行改进,使其满足国际公约法规定,为节能减排工作的顺利实施夯实基础。
参考文献
[1] 朱益民，唐晓佳，张仁平等.船舶硫氧化物排放控制研究进展[J].环境工程，2014，16（08） ：68-71.
[2] 周亮.靠港船舶硫排放控制措施与政策研究[J].交通运输部管理干部学院学报，2014，13（01） ：3-7.
[3] 罗雷.关于在港船舶硫排放控制措施及可行性思考田.交通运输部管理干部学院学报 , 2014 , 36 ( 02 ): 13一1+6 4 1