有害物質(zhì)清單對(duì)船用冷庫(kù)壁板設(shè)計(jì)的影響

喻正昌 劉 輝

（中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司 大連116600）

引 言

面對(duì)環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻的今天，船上有害物質(zhì)的污染問(wèn)題也引起國(guó)際社會(huì)的重視，《香港公約》和《歐盟拆船法案》的相繼出臺(tái)，標(biāo)志著國(guó)際社會(huì)將這一關(guān)注點(diǎn)改進(jìn)愿望落實(shí)在了行動(dòng)上?！断愀酃s》和《歐盟拆船法案》均要求船上配備有害物質(zhì)清單（IHM），有害物質(zhì)清單包括禁止使用的物質(zhì)和限制使用的物質(zhì)兩部分內(nèi)容。其中，消耗臭氧物質(zhì)屬于禁止使用的物質(zhì)。然而由于世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)化水平不均衡，某些含有消耗臭氧層物質(zhì)的材料在現(xiàn)階段還是可以使用的。例如，市場(chǎng)上含有氫化氯氟烴（HCFC） 的船用冷庫(kù)壁板。冷庫(kù)壁板加入HCFC可以使其具有較好的塑性和良好的平整性，同時(shí)產(chǎn)生氣泡；而不加入HCFC的冷庫(kù)壁板不僅原料成本上升，塑形方面也相對(duì)較差。隨著《香港公約》和《歐盟拆船法案》生效臨近，HCFC材料在船上禁止使用是必然趨勢(shì)。為了避免公約或法案執(zhí)行對(duì)新造船舶交付造成影響，分析含有HCFC船用冷庫(kù)壁板可使用的時(shí)間期限，并研究相關(guān)替代品及其性能是很有必要的。

1 《香港公約》的相關(guān)要求

2009年國(guó)際海事組織在香港舉行的會(huì)議上，以決議方式通過(guò)了《2009年香港國(guó)際安全與環(huán)境無(wú)害化拆船公約》（下文簡(jiǎn)稱《香港公約》）。其核心理念是對(duì)船舶上有害物質(zhì)進(jìn)行全程的控制與跟蹤。就造船業(yè)而言，在船舶設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中，有效地控制有害物質(zhì)材料的使用尤為重要。

目前，《香港公約》尚未正式生效，原則上新造船舶是不必滿足《香港公約》中有害物質(zhì)清單的要求。但隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)船舶無(wú)害化回收再利用的重視程度越來(lái)越高，各船級(jí)社也順應(yīng)形勢(shì)，為船東提供了滿足《香港公約》中有害物質(zhì)清單的“綠色護(hù)照”船級(jí)符號(hào)，例如CCS （GPR），ABS （IHM），BV （GREEN PASSPORT）等，在新造船舶項(xiàng)目上，越來(lái)越多的船東也愿意選擇 “綠色護(hù)照”的船級(jí)符號(hào)。因此，滿足有害物質(zhì)清單要求的設(shè)計(jì)方案，越來(lái)越成為常態(tài)化的設(shè)計(jì)方案。

對(duì)于消耗臭氧的物質(zhì)，在有害物質(zhì)清單中屬于禁止使用的物質(zhì)。然而對(duì)于HCFC的使用，在《香港公約》中允許其使用至2020年1月1日之前，見(jiàn)表1。就目前而言，對(duì)于要獲取“綠色護(hù)照”船級(jí)符號(hào)的新造船舶，含有HCFC-141b的冷庫(kù)壁板還是允許使用的，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)注意其使用的最終期限，避免因此造成設(shè)計(jì)失誤民致重大損失。

2 《歐盟拆船法案》的相關(guān)要求

由于《香港公約》遲遲不能生效，歐盟組織在《香港公約》基礎(chǔ)上制定了《歐盟拆船法案》EU1257/2013，針對(duì)所有懸掛歐盟成員國(guó)國(guó)旗的船舶。與《香港公約》相比，《歐盟拆船法案》中所列有害物質(zhì)清單的要求更為嚴(yán)格，范圍更加廣泛。對(duì)于消耗臭氧物質(zhì)的使用上沒(méi)有豁免期，所有新造船舶上都禁止使用。

《歐盟拆船法案》雖已通過(guò)，但是尚未執(zhí)行。對(duì)于不同類型船舶的執(zhí)行時(shí)間如下：

（1）歐盟新造船要求在2018年12月31日前持有有害物質(zhì)清單（IHM）；

（2）歐盟運(yùn)營(yíng)船要求在2020年12月31日前持有有害物質(zhì)清單（IHM）；

（3）自2020年12月31日起，非歐盟成員國(guó)船旗的現(xiàn)有船，在靠泊歐盟港口或錨地時(shí)，應(yīng)持有有害物質(zhì)清單（IHM）。

圖1 歐盟拆船法案執(zhí)行時(shí)間

從《歐盟拆船法案》執(zhí)行的時(shí)間節(jié)點(diǎn)來(lái)看，對(duì)于掛歐盟成員國(guó)國(guó)旗的新造船舶，在2018年12月31日以后交付的船舶就應(yīng)該禁止使用含有HCFC材料的冷庫(kù)壁板。

3 H C F C-141 b冷庫(kù)壁板的市場(chǎng)調(diào)研

在市場(chǎng)上船用冷庫(kù)壁板普遍采用聚氨酯發(fā)泡作為保溫材料。聚氨酯發(fā)泡是由異氰酸酯和多元醇為主要材料，在發(fā)泡劑、勻泡劑、催化劑等助劑作用下，經(jīng)過(guò)進(jìn)行混合，發(fā)泡，塑形，最后形成冷庫(kù)壁板。在生產(chǎn)過(guò)程中，消耗臭氧物質(zhì)HCFC-141b是作為發(fā)泡劑加入到冷庫(kù)壁板中的。HCFC-141b會(huì)包裹在泡孔中，少量吸附在孔壁上，隨之時(shí)間的增加，不能夠完全釋放而殘留在產(chǎn)品中。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得發(fā)泡劑在產(chǎn)品中的殘留量不到10%，仍不合符有害物質(zhì)清單的要求。

圖2 聚氨酯發(fā)泡流程

從HCFC-141b作為發(fā)泡劑的生產(chǎn)廠家了解到，目前面臨的問(wèn)題有如下幾點(diǎn)：

（1）生產(chǎn)成本的問(wèn)題。不加入HCFC-141b比加入HCFC-141b制作的冷庫(kù)壁板，原材料價(jià)格高，民致生產(chǎn)成本上升。

（2）生產(chǎn)技術(shù)的問(wèn)題。加入HCFC-141b可以使冷庫(kù)壁板具有較好的塑性和良好的平整性，同時(shí)能較少的產(chǎn)生氣泡，不加入HCFC-141b的冷庫(kù)壁板在塑形方面就差了許多。

（3）原材料污染問(wèn)題。因上一批次原材料在生產(chǎn)過(guò)程中加入了HCFC-141b，后續(xù)生產(chǎn)線對(duì)于要求不加入HCFC-141b系列的原料造成了污染，民致生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品雖未加入?yún)s仍含有HCFC-141b。

由此可以看出，在設(shè)計(jì)和采購(gòu)冷庫(kù)壁板的過(guò)程中，不僅要關(guān)注生產(chǎn)廠家是否使用了HCFC-141b作為發(fā)泡劑，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)注意是否存在原材料污染的問(wèn)題。

4 H C F C-141 b的代替物

環(huán)保型發(fā)泡劑或發(fā)泡技術(shù)在相關(guān)行業(yè)內(nèi)早已得到實(shí)踐。其中常見(jiàn)的有HFC-245fa、HFC-365mfc和環(huán)戊烷等。下頁(yè)表2列舉了這幾種物質(zhì)部分的物理性能。

HFC-245fa不可燃燒，使用安全。由于其本身沸點(diǎn)低，在發(fā)泡過(guò)程中能夠迅速汽化，并且泡沫尺寸的穩(wěn)定性相比HCFC-141b更好。目前HFC-245fa已不再具有壟斷價(jià)格，在提高能效的背景下，HFC-245fa不失為一種好的解決方案。但同時(shí)也應(yīng)當(dāng)注意其溫室效應(yīng)指數(shù)（GWP）偏高，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看也只能作為一種過(guò)渡產(chǎn)品。

表2 幾種常用發(fā)泡劑的物理性能比較

HFC-365mfc毒性低，綠色環(huán)保，其沸點(diǎn)與HCFC-141b接近，氣體民熱系數(shù)較低，可以使泡沫的絕熱性能更好，并且泡沫具有優(yōu)異的耐老化性能。但是HFC-365mfc具有一定的易燃性，單獨(dú)使用的成本較高，并且溫室效應(yīng)指數(shù)（GWP）偏高。

環(huán)戊烷作為聚氨酯的發(fā)泡劑，環(huán)境性能極好、溫室效應(yīng)指數(shù)（GWP）較低，是一種非常好的替代品。然而環(huán)戊烷存在易燃易爆性，在設(shè)備選擇和生產(chǎn)過(guò)程中需要克服這個(gè)問(wèn)題。目前環(huán)戊烷作發(fā)泡劑的技術(shù)已成熟，在冰箱冷柜行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

以上簡(jiǎn)單介紹了幾種常見(jiàn)的HCFC-141b替代品，相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用早已在聚氨酯泡沫行業(yè)開(kāi)展，就目前而言，船用冷庫(kù)壁板滿足有害物質(zhì)清單要求在技術(shù)上已經(jīng)成熟。同時(shí)也應(yīng)當(dāng)注意，目前高GWP值的材料并未限制，但美國(guó)已經(jīng)開(kāi)始打算限制高GWP值材料的使用了，可以預(yù)見(jiàn)低ODP值和低GWP值的環(huán)保材料才是最佳的解決方案。

5 結(jié) 語(yǔ)

從目前來(lái)看，掛旗國(guó)為歐盟成員國(guó)的新造船舶，在設(shè)計(jì)和采購(gòu)時(shí)，應(yīng)避免使用含有HCFC-141b的冷庫(kù)壁板。掛旗國(guó)為非歐盟成員國(guó)的新造船舶，含有HCFC-141b的冷庫(kù)壁板可以使用，但對(duì)于要獲取“綠色護(hù)照”船級(jí)符號(hào)的新造船舶，在設(shè)計(jì)時(shí)就需要根據(jù)交船時(shí)間考量，避免對(duì)船舶交付造成負(fù)面影響。

總而言之，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免使用消耗臭氧物質(zhì)的材料，這不僅是為了滿足公約和規(guī)范的要求，也與人類未來(lái)生存與發(fā)展密切相關(guān)。