40 萬t礦砂船廢氣清洗脫硫系統(tǒng)選型分析

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

船舶廢氣脫硫技術(shù)主要分為干法、濕法兩種，目前濕法脫硫系統(tǒng)在船舶領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。根據(jù)脫硫系統(tǒng)中脫硫劑地循環(huán)方式，濕法脫硫系統(tǒng)又可以細(xì)分為開式脫硫系統(tǒng)、閉式脫硫系統(tǒng)和混合式脫硫系統(tǒng)。

1 產(chǎn)品比較

1.1 系統(tǒng)原理及特性

針對(duì)濕式脫硫系統(tǒng)中的開式脫硫系統(tǒng)、閉式脫硫系統(tǒng)和混合式脫硫系統(tǒng)，從原理及特性方面進(jìn)行對(duì)比，見表1。

由表1可見，開式脫硫系統(tǒng)簡(jiǎn)單，脫硫劑——海水獲取方便，比較適用于以在開放海域航運(yùn)為主的遠(yuǎn)洋船舶。閉式脫硫系統(tǒng)較為復(fù)雜，適用于沿海、沿江等航運(yùn)為主的船舶，特別是主要航行于ECA區(qū)域內(nèi)的船舶?；旌鲜矫摿蛳到y(tǒng)最復(fù)雜，適用比較廣泛，特別適用于經(jīng)常在ECA和非ECA區(qū)域之間往返航行的船舶。

1.2 適裝性

以40萬t礦砂船上改裝脫硫系統(tǒng)為例，分別對(duì)混合式和開式脫硫系統(tǒng)安裝上船的適裝性進(jìn)行對(duì)比，見表2。

共對(duì)比7個(gè)項(xiàng)目，其中的3個(gè)項(xiàng)目，兩種系統(tǒng)表現(xiàn)基本相當(dāng)；在機(jī)艙底層、機(jī)艙內(nèi)管路、機(jī)艙棚/煙囪棚結(jié)構(gòu)這3個(gè)項(xiàng)目中，開式脫硫系統(tǒng)可減少一些修改工作量；脫硫系統(tǒng)附件設(shè)備和箱柜對(duì)比表明，相比混合式脫硫系統(tǒng)，由于開式脫硫系統(tǒng)減少了很多不需要的設(shè)備和箱柜(主要是混合式脫硫系統(tǒng)在閉式模式下運(yùn)行所需的)，所以優(yōu)于混合式脫硫系統(tǒng)，可基本保持船舶的原始設(shè)計(jì)，無需進(jìn)行額外地改裝設(shè)計(jì)和施工。

1.3 經(jīng)濟(jì)性

以40萬t礦砂船為例，分別對(duì)混合式和開式脫硫系統(tǒng)進(jìn)行詢價(jià)，開式脫硫系統(tǒng)的設(shè)備采購(gòu)價(jià)格為混合式脫硫系統(tǒng)價(jià)格的60%～70%，船廠改裝成本按設(shè)備采購(gòu)價(jià)格的50%計(jì)算，而混合式脫硫系統(tǒng)地改裝成本約為設(shè)備采購(gòu)價(jià)的70%，匯總后的CAPEX(capital expendeiture資本性支出，主要指初始采購(gòu)和改裝成本)見表3。

從表3可知，開式脫硫系統(tǒng)的CAPEX相比混合式脫硫系統(tǒng)，費(fèi)用降低了45%左右。這主要是由于混合式脫硫系統(tǒng)包含了開式和閉式兩個(gè)系統(tǒng)的功能，如果單純保留其中的開式脫硫系統(tǒng)，則用于閉式模式運(yùn)行所需的許多設(shè)備可以取消，可大幅減少初期地采購(gòu)和改裝成本。

OPEX(operating expense)運(yùn)營(yíng)成本主要是年度運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，未包含人工成本和設(shè)備折舊等)方面，由于開式脫硫系統(tǒng)運(yùn)行期間可以全程采用高硫燃油，又無化學(xué)藥劑地消耗，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作方便，故較混合式脫硫系統(tǒng)有一定的優(yōu)勢(shì)。這些都有利于降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，縮短投資回報(bào)周期。

2 選用開式廢氣脫硫系統(tǒng)的船舶履約分析

2.1 可滿足船東日常營(yíng)運(yùn)需求

40萬t礦砂船主要運(yùn)營(yíng)于中國(guó)——巴西航線，航線比較固定，該船裝載量40萬t，吃水較大，無法通過巴拿馬運(yùn)河，只能走南美至遠(yuǎn)東的東行航線[4]。

綜合進(jìn)、出港，以及滯港等情況，該船每年正?？奢d運(yùn)4個(gè)航次，單個(gè)航次時(shí)間約為90 d，大約90%以上的時(shí)間都是航行在公海上，在SOxECA航區(qū)航行時(shí)間很短，目前在該航線上主要是中國(guó)的部分港口已設(shè)置為ECA，該船是一種典型的短時(shí)間航行在ECA的大型遠(yuǎn)洋貨船。此類船型一般情況下不會(huì)駛?cè)牖蚝苌亳側(cè)氡泵阑蛘邭W洲北海、波羅的海等海域，而這些區(qū)域才是目前已經(jīng)明確的SOxECA區(qū)域。雖然該船途經(jīng)的巴西等國(guó)有提出設(shè)置SOx排放控制區(qū)的設(shè)想，但由于受到內(nèi)、外部各種因素地影響，目前僅處于準(zhǔn)備的初期，尚未進(jìn)入實(shí)際地操作階段。故從2020年開始，這些區(qū)域依然只要滿足燃油含硫量0.5%的法規(guī)要求即可，此時(shí)只需要配置開式脫硫系統(tǒng)就可以滿足規(guī)范地排放控制要求。在此基礎(chǔ)上，要滿足船東的日常運(yùn)營(yíng)需求，僅需安裝開式脫硫系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)。

2.2 進(jìn)入ECA區(qū)域依然可滿足規(guī)范排放要求

對(duì)于配置開式脫硫系統(tǒng)的大型遠(yuǎn)洋船舶，如果短期進(jìn)入ECA區(qū)域航行，可以通過兩種方法解決廢氣的SOx達(dá)標(biāo)排放問題。

第一種方法是降低主機(jī)功率和航速。當(dāng)船舶短期的進(jìn)入SOx排放控制區(qū)時(shí)，通常是已經(jīng)接近航線的目的地或者是中途進(jìn)港靠泊補(bǔ)充，所以船速一般都會(huì)降低，主機(jī)運(yùn)行功率下降后，廢氣地排放量也相應(yīng)減少，此時(shí)采用原有的開式廢氣清洗脫硫系統(tǒng)，在主機(jī)較低的功率情況下，也可以把排出的廢氣經(jīng)清洗脫硫處理，達(dá)到0.1%硫含量排放要求。

第二種方法是進(jìn)入排放控制區(qū)，通過短時(shí)采用燃用低硫燃油，同時(shí)滿足NOx和SOx地排放控制要求。目前全球地排放控制區(qū)包括NOx和SOx兩種，已設(shè)置的區(qū)域見表4。

表4 ECA區(qū)域信息

很顯然，目前這兩個(gè)控制區(qū)域是完全重合的，為了滿足柴油機(jī)的NOx排放達(dá)到 Tier III要求，目前主要采用的SCR(選擇性催化還原)或者EGR(廢氣再循環(huán))技術(shù)，都是基于硫含量0.1%的燃油設(shè)計(jì)的，所以進(jìn)入這些排放控制區(qū)，為了滿足NOx排放要求就意味著必須燃用硫含量0.1%的低硫燃油，如此在解決NOx排放的同時(shí)也解決了SOx地排放控制問題，這是一舉兩得的有效辦法。

3 開式脫硫系統(tǒng)市場(chǎng)份額占比

截至2018年5月31日，在全球范圍內(nèi)，共計(jì)983艘船已經(jīng)安裝或訂購(gòu)了廢氣清潔系統(tǒng),其中散貨船和油船合計(jì)占比51%。全球已安裝的或者計(jì)劃安裝的1 561臺(tái)船用廢氣清洗脫硫系統(tǒng)中，采用開式脫硫系統(tǒng)的是988臺(tái)，市場(chǎng)份額占比達(dá)到了63.3%，成為最受船東青睞的廢氣清洗脫硫系統(tǒng)。這從另外一個(gè)側(cè)面也再次表明，開式脫硫系統(tǒng)是可以滿足多數(shù)船東的日常運(yùn)營(yíng)需求的。