船舶硫排放限制的最新要求及應(yīng)對分析

摘要：文章詳細介紹目前最新的船舶硫排放限制要求，重點分析超低硫燃料油的使用，并簡單分析比較各種類型的應(yīng)對方案供大家參考。

關(guān)鍵詞：排放控制區(qū)；超低硫油；廢氣清洗；清潔燃料

中圖分類號：TK421 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）15-0176-02

眾所周知，隨著船舶數(shù)量的大幅增長，船舶排放已成為影響環(huán)境的重要因素。每屆海上環(huán)境保護委員會大會不斷提出新的要求，力求減少硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳等污染物排放，促進全球環(huán)保。船舶硫化物的過度排放已引起了很多國家和組織的重視，一系列關(guān)于船用燃油中硫含量的新規(guī)相繼出臺實施。這些要求極大影響了船舶傳統(tǒng)燃油系統(tǒng)的設(shè)計，引起船舶相關(guān)布局大幅調(diào)整，甚至推動了船舶設(shè)備和燃料新技術(shù)的發(fā)展。下文詳細分析硫排放限制的相關(guān)規(guī)范規(guī)則的具體要求和時間節(jié)點，重點介紹超低硫油的使用和比較各種類型的排放應(yīng)對方案，以期對未來船舶應(yīng)對硫排放限制的方案選型有所幫助。

1硫排放限制相關(guān)法規(guī)法令

1.1國際海事組織（IMO）要求

《國際防止船舶污染公約》附則VI（防止船舶造成空氣污染規(guī)則）早期版本1997年議定書于2005年5月19日生效，第14條規(guī)定船上使用的任何燃油含硫量不能超過4.5%m/m；限制區(qū)域內(nèi)不能超過1.5% m/m，或使用認可的廢氣濾清系統(tǒng)或其他技術(shù)，將硫氧化物排放減少至6 g/kw·h或更少。

隨著各組織重視程度加強，這一條款經(jīng)過不斷修訂。對排放控制區(qū)外燃油硫含量：從2012年1月1日及以后，不能超過3.5% m/m；從2020年1月1日或者2025年1月1日及以后不能超過0.5% m/m。對排放控制區(qū)內(nèi)燃油硫含量：從 2010年7月1日及以后，不能超過1.0% m/m，從2015年1月1日及以后不能超過0.1% m/m。目前的硫氧化物排放控制區(qū)包含北美海域、美國加勒比海、波羅的海、北海和英吉利海峽等。未來排放控制區(qū)將進一步擴大，澳大利亞、地中海、日本海、香港和新加坡海域等已經(jīng)有提議要求劃為排放控制區(qū)，設(shè)計挑戰(zhàn)也越來越嚴峻。

1.2地方性法令法規(guī)

最早實施燃油超低硫含量限制的是歐盟，歐盟法令2005/33/EC規(guī)定自2010年1月1日起，?？繗W盟港口的船舶，在港停留時間超過2 h，必須使用含硫量<0.1% m/m的燃油或其他等效措施。近年來，歐盟通過法令2012/33/EU進一步規(guī)定自2020年1月1日起，航行于歐盟排放控制區(qū)外水域的船只（客船除外），使用的燃油含硫量必須低于0.5% m/m或其他等效措施。

美國對船舶硫排放的限制也一直走在前列。加利福尼亞資源委員會頒布的燃油法規(guī)第一階段早在2009年7月1日已經(jīng)生效，后期經(jīng)過修正，目前要求如下：加州沿海地區(qū)24英里海域內(nèi)航行船舶燃油含硫量從2012年8月1日起船用輕柴油（DMA）硫含量≤1.0% m/m或船用柴油(DMB)硫含量≤0.5% m/m；從2014年1月1日起船用輕柴油（DMA）或船用柴油（DMB）硫含量≤0.1% m/m。

另外，香港近年來已在部分港口開展自愿清潔燃油計劃，積極討論立法規(guī)定遠洋船在港或水域內(nèi)停泊時需轉(zhuǎn)用低硫燃油，硫含量限制在0.5% m/m以下，新條例預(yù)計在2015年初生效。

2硫排放限制的應(yīng)對方法

目前應(yīng)對硫排放限制大致有三種方法：排放控制區(qū)轉(zhuǎn)換成超低硫油、使用重油加尾氣處理、LNG等作為燃料、開發(fā)新的清潔燃料等。其中以超低硫油的使用較為普遍，下文著重介紹。

2.1超低硫油的使用

超低硫油指燃油中硫含量<0.1%，一般以ISO 8217-2010標準中的DMA燃料油為設(shè)計依據(jù)。該油的最小粘度為1.5 cSt @40 ℃，最大粘度為6 cSt@40 ℃，根據(jù)DNV對市場的統(tǒng)計，70%左右的超低硫油黏度范圍在2.5~3.5 cSt @40 ℃。

船舶燃用燃油的設(shè)備主要有主推進柴油機、發(fā)電柴油機、鍋爐等。與重燃料油（HFO）相比，超低硫油具有比如潤滑性差，兼容性差，熱穩(wěn)定性差，燃燒不充分產(chǎn)生黑煙等問題。因此必須對船上的設(shè)備和供油系統(tǒng)進行調(diào)整來適應(yīng)超低硫油的應(yīng)用。對于鍋爐的燃油冷卻系統(tǒng)布置，不同廠家燃燒器構(gòu)造不同，建議按廠家推薦。

主輔機超低硫燃油系統(tǒng)設(shè)計要點：

①對設(shè)備本身的調(diào)整，如燃油輸送泵改型、柴油機噴油系統(tǒng)、排氣閥等以及鍋爐燃燒起等。

②設(shè)備的燃油轉(zhuǎn)換裝置、供油系統(tǒng)包括燃油泵、燃燒裝置、監(jiān)控和顯示系統(tǒng)要注意與超低硫系統(tǒng)相適應(yīng)。設(shè)置相應(yīng)的超低硫油系統(tǒng)，包括燃油存儲、駁運、凈化、冷卻、供給、循環(huán)等系統(tǒng)。

③設(shè)置、分隔超低硫燃油艙柜，并保證超低硫油和原重油、柴油艙柜的設(shè)置、分隔、艙容、艙柜保護等符合要求。

④對采用獨立的氣缸潤滑系統(tǒng)的柴油機，分隔與使用低硫燃油相適應(yīng)的氣缸潤滑油柜、設(shè)置氣缸潤滑油艙柜的附屬管系。

⑤考慮在超低硫油系統(tǒng)中添加低硫油添加劑，改善超低硫油的潤滑性能，保證運動部件如柱塞偶件等部件足夠的潤滑。

⑥考慮超低硫油與普通燃油的兼容性，設(shè)置合適的轉(zhuǎn)換程序。

對其中關(guān)鍵的燃油冷卻系統(tǒng)，目前主要有兩種方案。一種典型的布置是制冷式（即所謂的chiller方案），設(shè)置兩套冷凝壓縮機組，用制冷劑等將淡水/海水冷卻然后將冷卻過的水分別引至兩套進油冷卻器和兩套回油冷卻器；另外一種是對黏度>3 cSt @40 ℃的超低硫油僅設(shè)置水冷卻器（即所謂的cooling方案），冷卻水來自船上中央冷卻淡水/海水，該種方案成本較低，較為常用。

2.2其他硫排放限制的應(yīng)對措施

使用重油加尾氣脫硫處理方法也已經(jīng)在一些船上開始應(yīng)用。目前主要的船舶尾氣處理方法是安裝脫硫裝置，利用氫氧化鈉等中和煙氣中的硫化物。根據(jù)洗滌水介質(zhì)分為海水模式、淡水模式和混合模式，根據(jù)洗滌塔型式分為組合式和獨立式。尾氣處理方式需要增加較多設(shè)備，占用較大空間，初始成本較高，并且目前技術(shù)不是很成熟。

關(guān)于使用LNG等清潔燃料，主要的柴油機設(shè)備廠家已經(jīng)研制出能使用LNG等的設(shè)備，并進行了一些實船嘗試。但LNG相關(guān)儲存及管路系統(tǒng)技術(shù)的不成熟也制約了LNG等在船舶上應(yīng)用的發(fā)展。

其他有一些新的發(fā)展方向，比如使用岸電，減少靠泊期間煙氣排放的污染，但是通常岸電價格昂貴，以及存在電制不匹配等問題。另外燃油煉化企業(yè)新技術(shù)的發(fā)展比如生物柴油技術(shù)、焦油乳化技術(shù)等為應(yīng)對硫排放限制給出了新的方向。

3結(jié)語

使用超低硫油，船東初始投入成本較低。但超低硫油長期使用成本高，適合不常在硫排放限制區(qū)內(nèi)航行的大部分船舶。對長期航行在硫排放限制區(qū)內(nèi)的船舶，則最好安裝脫硫裝置或使用LNG等清潔燃料，長遠經(jīng)濟性較好。應(yīng)對船舶硫排放限制方法有很多種，船舶相關(guān)各方也在做有益的嘗試，至于哪種更合理需要時間來驗證。船廠需密切與船東、設(shè)備廠家等聯(lián)系，配合船東運營要求，多方位了解實船反饋信息，密切關(guān)注船用硫排放限制應(yīng)對技術(shù)的改進，盡量選擇經(jīng)濟實用的設(shè)計方案。

參考文獻：

[1] 中國船級社技術(shù)處（2009）通函第032號總第361號.關(guān)于歐盟法令對在歐盟港口停泊船舶使用低硫燃油要求的通知[EB/OL].http://www.ccs.org.cn，2009-12-03.

[2] 秦建國.船舶低硫燃油系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].航海工程，2012，(3).

[3] 羅志平，李陽.超低硫油在船舶上的應(yīng)用研究[J].廣東造船，2012，(2).

[4] 姚玲玉.船舶尾氣脫硫履約技術(shù)研究[J].科技信息，2012，(11).