船舶進(jìn)入或離開硫氧化物排放控制區(qū)域時(shí)的燃油轉(zhuǎn)換程序

馬喜仲

(天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院，天津 300350)

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船舶進(jìn)入或離開硫氧化物排放控制區(qū)域時(shí)的燃油轉(zhuǎn)換程序

馬喜仲

(天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院，天津 300350)

以遠(yuǎn)洋船舶“SPRING SCENERY”為例，論述進(jìn)入或離開SOx排放控制區(qū)域時(shí)的燃油轉(zhuǎn)換具體操作程序，以及船舶?？繗W盟港口時(shí)主機(jī)、輔機(jī)和輔鍋爐使用的高硫燃油與低硫輕油的換油程序。強(qiáng)調(diào)船舶輪機(jī)管理人員要熟悉和執(zhí)行燃油轉(zhuǎn)換程序，以保證船舶動(dòng)力設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使船舶順利通過SECA內(nèi)港口當(dāng)局的有關(guān)檢查。

船舶；硫氧化物排放控制區(qū)；主機(jī)；輔機(jī)；輔鍋爐

1 船舶制定燃油轉(zhuǎn)換程序的必要性

國(guó)際海事組織(IMO)制定的《防止船舶造成空氣污染規(guī)則》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)則》)第14條中規(guī)定了關(guān)于SOx排放的限制。目前IMO確定的SOx排放限制區(qū)為波羅的海、英吉利海峽和北海、美國(guó)和加拿大沿海、美屬波多黎各臨近水域和維爾京群島。對(duì)于SOx排放的控制方法主要通過2個(gè)方

面:①通過國(guó)際海事組織(IMO)以及各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的有關(guān)法規(guī)控制燃油中的硫含量，使用低硫燃油；②水洗，通過在排氣管路上安裝的水洗器除去廢氣中的SOx[1]。

規(guī)則對(duì)船舶柴油機(jī)使用燃料的硫含量進(jìn)行了限制，IMO及美國(guó)加州地區(qū)和歐盟港口的燃料硫含量限制及實(shí)施時(shí)間見表1。

表1 已公布各地區(qū)燃油硫含量限制標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)施日期

燃油硫含量應(yīng)由供應(yīng)商提供文件證明。在其進(jìn)入排放控制區(qū)域之前規(guī)定足夠的時(shí)間，對(duì)燃油供給系統(tǒng)進(jìn)行全面沖洗，以去除所有超過規(guī)定的硫含量的燃料。進(jìn)入或離開SECA的船舶，須攜有一份書面程序表明燃油轉(zhuǎn)換如何完成[2]。這份程序以前公約雖沒有明確強(qiáng)制要求，但是為了安全操作很多船上已有該份程序?，F(xiàn)在公約修正案明確要求船上應(yīng)持有該份程序，并要求在進(jìn)行燃油轉(zhuǎn)換操作時(shí)，將每一燃油艙中的低硫燃油的容積以及日期、時(shí)間及船舶位置記錄在主管機(jī)關(guān)規(guī)定的航海日志、輪機(jī)日志、油類記錄簿中[3]。

柴油機(jī)、鍋爐等燃油動(dòng)力設(shè)備，主要為使用含硫量較高的廉價(jià)船用重燃料油設(shè)計(jì)。未經(jīng)改造就直接使用低粘度、低比重、低閃點(diǎn)、低潤(rùn)滑性、低發(fā)熱值、低含硫量等的低硫燃油(LSMGO)，可能會(huì)產(chǎn)生一些不利影響[4]。根據(jù)煉油方式的不同，在40 ℃時(shí)，低硫油粘度大約為1.4～3.0 mm2/s。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因船舶設(shè)備使用低硫油導(dǎo)致船舶發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)引起操縱性故障逐漸增多。

為了降低船舶使用低硫油對(duì)設(shè)備的危害，現(xiàn)在船舶多使用低硫油冷卻系統(tǒng)對(duì)低硫油進(jìn)行冷卻，使其溫度降低，粘度增大，以提高潤(rùn)滑性，從而降低低硫油對(duì)船舶柴油機(jī)及鍋爐等設(shè)備的危害。對(duì)其中關(guān)鍵的燃油冷卻系統(tǒng)，目前主要有2種方案。一種典型的布置是制冷式(即所謂的Chiller方案)，設(shè)置2套冷凝壓縮機(jī)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2套進(jìn)油冷卻器和2套回油冷卻器；另外一種是對(duì)60 ℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度大于3 mm2/s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[5]。江蘇華西遠(yuǎn)洋船舶管理有限公司所屬的遠(yuǎn)洋船舶“SPRING SCENERY”的燃油冷卻系統(tǒng)采用的即是后面這種方案。

船上對(duì)重油和船用低硫輕柴油進(jìn)行切換時(shí)，還必須特別注意燃油的切換和處理程序，當(dāng)從重油切換到船用輕柴油時(shí)，如果溫度改變過快或溫差不均勻，會(huì)引起油泵間隙變化過快，導(dǎo)致堵塞/拉傷油閥和油泵柱塞的現(xiàn)象。為了保護(hù)噴油設(shè)備防止熱沖擊，MAN公司認(rèn)為溫度變化率不應(yīng)超過2 ℃/min[6]。

根據(jù)現(xiàn)有營(yíng)運(yùn)船的船東反映，在船舶行駛至相關(guān)排放控制區(qū)域(ECA)內(nèi)時(shí)，有關(guān)當(dāng)局已經(jīng)增加了關(guān)于排放的檢驗(yàn)項(xiàng)目。如發(fā)現(xiàn)不能滿足排放要求，在控制區(qū)將受到高額罰款處理[7]。

2 高硫重油和低硫輕油轉(zhuǎn)換程序

上面提到的操作要求和注意事項(xiàng)都應(yīng)該在燃油轉(zhuǎn)換程序里予以詳細(xì)說明，下面以“SPRING SCENERY”輪為例，說明高硫重油和低硫輕油轉(zhuǎn)換的具體程序，該規(guī)則符合國(guó)際海事組織和港口國(guó)檢查要求。

2.1 轉(zhuǎn)換前準(zhǔn)備工作

1)該船指定的專屬低硫輕油艙及柜如下。

M.D.O.STOR.TK (135.1 m3,Sulphur content≤0.1% m/m LSMGO)；

M.D.O.SETT.TK (21.6 m3,Sulphur content≤0.1% m/m LSMGO)；

M.D.O.SERV.TK (21.6 m3,Sulphur content≤0.1% m/m LSMGO)；

LOW SUL.H.F.O.SETT.TK (30.6 m3,Sulphur content≤0.1% m/m LSMGO)；

LOW SUL.H.F.O.SERV.TK (27.7 m3,Sulphur content≤0.1% m/m LSMGO)。

2)船長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)航次指示，在確定船舶即將進(jìn)入特殊區(qū)域前通知船東或租家提前為船舶提供足夠數(shù)量的低硫輕油。

3)船上現(xiàn)存低硫輕油數(shù)量及存放位置如下：

M.D.O.STORE TK MT (135.1 m3,Sulphur content≤0.1% m/m LSMGO)；

M.D.O.SETT.TK MT (21.6 m3,Sulphur content≤0.1% m/m LSMGO)；

M.D.O.SERV.TK MT (21.6 m3,Sulphur content≤0.1% m/m LSMGO)；

LOW SUL.H.F.O.SETT.TK MT (30.6 m3,Sulphur content≤0.1% m/m LSMGO)；

LOW SUL.H.F.O.SERV.TK MT (27.7 m3,Sulphur content≤0.1% m/m LSMGO)。

4)輪機(jī)長(zhǎng)應(yīng)提前計(jì)算本船在換油過程中的混合容積(主機(jī)管系容積，集油柜容積，除氣柜容積)。

5)根據(jù)挪威DNV船級(jí)社提供的換油計(jì)算表，填入主輔機(jī)的小時(shí)耗油量及本船所用高/低硫油的含硫量等參數(shù)來確定高硫燃油向低硫輕油轉(zhuǎn)換最終的換油時(shí)間，可以增加安全余量。

6)將換油時(shí)間提前告知駕駛臺(tái)，以便駕駛臺(tái)提前通知機(jī)艙換油。

7)機(jī)艙在預(yù)計(jì)進(jìn)入特殊區(qū)域前，要維持低硫輕油日用柜/沉淀柜在中高位運(yùn)行狀態(tài)。

8)船長(zhǎng)應(yīng)將換油操作列入航行計(jì)劃之中。

9)如果船舶預(yù)計(jì)使用低硫輕油時(shí)間較長(zhǎng)，還需考慮是否應(yīng)根據(jù)柴油機(jī)廠家的建議更換與之相應(yīng)的低堿性氣缸油或調(diào)低氣缸油注油率，以減少缸套的劃傷或磨損；同時(shí)遵守設(shè)備說明書要求注意燃油進(jìn)機(jī)粘度，以避免造成油泵、噴油器等相關(guān)部件的卡阻和拉傷。

2.2 進(jìn)入特殊區(qū)域時(shí)由高硫重油向低硫輕油的轉(zhuǎn)換操作

1)駕駛臺(tái)根據(jù)特殊區(qū)域劃分(經(jīng)緯度)、航線、航向、航速及機(jī)艙事前通知的換油時(shí)間等，在進(jìn)入特殊區(qū)域前通知機(jī)艙提前換油。

2)機(jī)艙當(dāng)值人員在接到駕駛臺(tái)的換油命令后，應(yīng)立即進(jìn)行如下?lián)Q油操作。

①關(guān)閉燃油加熱器，關(guān)閉有關(guān)蒸汽伴溫閥。

②當(dāng)燃油溫度下降到對(duì)應(yīng)的燃油粘度達(dá)到18 mm2/s時(shí)，通過三通閥進(jìn)行燃油轉(zhuǎn)換操作。

③在燃油轉(zhuǎn)換過程中，主機(jī)負(fù)荷應(yīng)該在25%～40%額定負(fù)荷之間，以便燃油溫度能夠緩慢下降(每分鐘下降不超過2℃)。燃油運(yùn)動(dòng)粘度不能低于2 mm2/s，不能高于20 mm2/s。

④燃油管路上加裝的冷卻器投入使用，以確保低硫輕油的溫度不會(huì)太高。

⑤通知駕駛臺(tái)換油結(jié)束。

⑥將換油操作的全過程詳細(xì)地記錄在輪機(jī)日志、航海日志及相關(guān)記錄表格中，包括：換油起止日期、時(shí)間、船位(經(jīng)緯度)及所使用低硫輕油的油艙編號(hào)和存量等。

2.3 由低硫輕油向高硫重油的轉(zhuǎn)換操作

1)駕駛臺(tái)根據(jù)特殊區(qū)域的劃分，確認(rèn)船舶已實(shí)際駛出特殊區(qū)域。

2)通知機(jī)艙可以將低硫輕油轉(zhuǎn)換為高硫重油。

3)機(jī)艙當(dāng)值人員在接到駕駛臺(tái)的換油命令后，應(yīng)立即進(jìn)行如下操作：

①確認(rèn)重油日用柜加熱溫度在80 ℃左右。主機(jī)負(fù)荷降到25%～40%額定負(fù)荷之間。

②將燃油管路上加裝的冷卻器旁通。打開燃油加熱器，以便燃油溫度能夠緩慢上升(每分鐘上升不超過2 ℃)。燃油粘度不能低于2 mm2/s，不能高于20 mm2/s。

③當(dāng)燃油溫度上升到對(duì)應(yīng)的燃油運(yùn)動(dòng)粘度降到2 mm2/s左右，燃油溫度達(dá)到80 ℃左右時(shí)，通過三通閥進(jìn)行燃油轉(zhuǎn)換操作。

④當(dāng)燃油運(yùn)動(dòng)粘度上升到10 mm2/s時(shí)，打開有關(guān)燃油伴溫閥。

⑤通知駕駛臺(tái)換油結(jié)束。

⑥將換油操作的整個(gè)過程詳細(xì)地記錄在輪機(jī)日志、航海日志及相關(guān)記錄表格中，包括：換油起止日期、時(shí)間、船位(經(jīng)緯度)、所使用低硫輕油的油艙編號(hào)、存量等。

2.4 ?？繗W盟港口，主機(jī)、發(fā)電機(jī)、鍋爐高硫燃料油與低硫輕柴油的換油程序

1)如果到港主機(jī)、輔機(jī)和鍋爐都需要換用低硫輕油，則換油程序參照“進(jìn)入特殊區(qū)域時(shí)由高硫重油向低硫輕油的轉(zhuǎn)換操作”。鍋爐用油也同時(shí)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)SMGO。

2)如果到港主機(jī)不需要換用低硫輕油，只有輔機(jī)和鍋爐需要換油，則在到港前啟用輔機(jī)柴油泵，將運(yùn)轉(zhuǎn)的輔機(jī)換用低硫輕油。鍋爐用油也同時(shí)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)SMGO。

3)離港時(shí)，打開加熱系統(tǒng)，油溫上升后，將主、輔機(jī)、輔鍋爐使用燃油從LSMGO轉(zhuǎn)換為HFO。

4)見2.2中⑥。

3 結(jié)論

目前實(shí)行的硫氧化物排放控制區(qū)(SECA)只是一個(gè)開始，將來會(huì)有越來越多的國(guó)家和地區(qū)成為排放控制區(qū)，船舶進(jìn)入SECA進(jìn)行燃油轉(zhuǎn)換操作將成為常態(tài)，這對(duì)船舶動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)管理都提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。從設(shè)計(jì)和制造方面來說，由于船上柴油機(jī)、鍋爐等燃油動(dòng)力設(shè)備主要為使用含硫量較高的船用燃油設(shè)計(jì)的，如果要長(zhǎng)期換用低粘度、低閃點(diǎn)、低潤(rùn)滑性的低硫輕柴油，船舶勢(shì)必要使用低硫油冷卻系統(tǒng)對(duì)低硫油進(jìn)行冷卻，從而降低低硫油對(duì)船舶柴油機(jī)及鍋爐等設(shè)備的危害。這將對(duì)船舶傳統(tǒng)燃油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生極大的影響。

另外，隨著MARPOL公約最新規(guī)則的生效實(shí)施，SOx排放控制區(qū)域內(nèi)的港口當(dāng)局加強(qiáng)了對(duì)船舶使用的燃油硫含量進(jìn)行檢測(cè)，比如在燃油系統(tǒng)自沖濾器處取樣化驗(yàn)。如果化驗(yàn)結(jié)果表明所使用的燃油硫含量超標(biāo)，船舶將被滯留。因此，作為船舶輪機(jī)管理人員，要熟悉燃油轉(zhuǎn)換程序，在進(jìn)行相關(guān)操作時(shí)，輪機(jī)長(zhǎng)應(yīng)該親自在場(chǎng)指揮，輪機(jī)員們相互配合，精準(zhǔn)操作，將換油過程對(duì)船舶動(dòng)力裝置的不良影響降到最低，最大限度地保證船舶動(dòng)力設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)做好記錄，以便順利通過所到港口的PSC檢查。

[1] 周明順.船舶柴油機(jī)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2014.

[2] 林錦和，蔣德志，郭軍武.海船船員適任證書知識(shí)更新[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2012.

[3] 洪建海.船舶更換低硫油的操作[J].天津航海，2016(1)：21-23.

[4] 王璐，郝俊利.船舶燃用低硫燃油的具體要求和應(yīng)對(duì)措施[J].航海技術(shù)，2010(5)：48-50.

[5] 李晚俠，聶幫龍.船舶硫排放限制的最新要求及應(yīng)對(duì)分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2014(15)：176-177.

[6] 曾向明，方佳琦.關(guān)于如何應(yīng)對(duì)IMO關(guān)于硫氧化物排放控制要求的研究[J].中國(guó)水運(yùn)，2013(12)：190-193.

[7] 楊?yuàn)W，鄒世光，呂玉奎.應(yīng)對(duì)排放控制區(qū)域SOx排放控制新規(guī)范的船舶改裝方案研究[J].船舶標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2015(6)：21-25.

On Changeover Procedures between HSFO an LSMGO When Ship Enters or Leaves SECA

MA Xi-Zhong

(Tianjin Maritime Vocational Institute, Tianjin 300350, China)

Taking the ocean-going vessel SPRING SCENERY as an example, the changeover procedure between HSFO and LSMGO when ship enters or leaves the SOxemission control area (SECA) was expounded in detail, as well as the changeover operation between HSFO and LSMGO for M/E, G/E and auxiliary boiler in European ports. The marine engineering management personnel on board should be familiar with and implement the fuel changeover procedure, so as to ensure the normal operation of the ship power equipment, and enable the ship to pass the relevant inspection of the port authority within the SECA.

ship; SECA; main engine; generator engine; auxiliary boiler

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.04.033

2016-10-27

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(51679178)

馬喜仲(1969—)，男，學(xué)士，副教授

研究方向：機(jī)艙資源管理

U664.81

A

1671-7953(2017)04-0144-04

修回日期：2016-11-30