船舶應(yīng)對(duì)“限硫新規(guī)”的措施分析

■鄭仲金 鄭俊義

(1.福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福州 350007；2.福州海事局，福州 350015)

1 IMO有關(guān)硫氧化物排放的要求

國(guó)際海事組織(IMO)一直重視船舶的大氣污染問(wèn)題，其《MARPOL73/78》附則Ⅵ《國(guó)際防止船舶造成大氣污染規(guī)則》對(duì)船舶廢氣排放物中 NOx、SOx和顆粒物的排放明確提出限制要求，規(guī)定了燃油硫含量標(biāo)準(zhǔn)，柴油機(jī)NOx排放標(biāo)準(zhǔn)及明確的實(shí)施時(shí)間表。其中，SOx排放控制區(qū)稱為SECA，NOx排放控制區(qū)稱為 NECA，統(tǒng)稱 ECAs。在SECA區(qū)域內(nèi)，自2015年1月1日起，船舶使用的燃油硫含量要滿足上限不超過(guò)0.10%m/m的要求。目前，IMO海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)(MEPC)限硫新規(guī)是：從2020年1月1日開(kāi)始，全球范圍內(nèi)，船舶使用的燃油硫含量上限不超過(guò)0.50%m/m(2012年1月1日之前是4.50%m/m;2012年1月1日及之后是3.50%m/m)，或者是通過(guò)安裝洗滌器或使用其他新型燃料達(dá)到同等的低硫排放目標(biāo)。

2 我國(guó)ECA對(duì)硫氧化物排放的要求

為了降低船舶尾氣對(duì)我國(guó)沿海地區(qū)的污染程度，我國(guó)先前在 2016年出臺(tái)了《珠三角·長(zhǎng)三角·環(huán)渤海(京津冀)水域船舶排放控制區(qū)實(shí)施方案》，在珠三角·長(zhǎng)三角·環(huán)渤海(京津冀)水域設(shè)立了三個(gè)船舶大氣污染物排放控制區(qū)，自2018年1月1日起，船舶在排放控制區(qū)內(nèi)所有港口靠岸停泊期間都要使用硫含量≤0.5%m/m的燃油;自 2019年1月1日起，船舶進(jìn)入排放控制區(qū)后，必須使用硫含量≤0.5%m/m的燃油。

2018年12月，交通運(yùn)輸部海事局制定了《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案》(交海發(fā) 〔2018〕168號(hào))，對(duì)進(jìn)入排放控制區(qū)的船舶排放硫氧化物、氮氧化物、顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)物等大氣污染物作出了具體要求。

(1)2019年1月1日起，海船進(jìn)入排放控制區(qū)，應(yīng)使用硫含量不大于0.5%m/m的船用燃油，大型內(nèi)河船和江海直達(dá)船舶應(yīng)使用符合新修訂的船用燃料油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的燃油;其他內(nèi)河船應(yīng)使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的柴油。2020年1月1日起，海船進(jìn)入內(nèi)河控制區(qū)，應(yīng)使用硫含量不大于0.1%m/m的船用燃油。

(2)2020年3月1日起，未使用硫氧化物和顆粒物污染控制裝置等替代措施的船舶進(jìn)入排放控制區(qū)只能裝載和使用按照本方案規(guī)定應(yīng)當(dāng)使用的船用燃油。

(3)2022年1月1日起，海船進(jìn)入沿?？刂茀^(qū)海南水域，應(yīng)使用硫含量不大于0.1%m/m的船用燃油。

(4)適時(shí)評(píng)估船舶使用硫含量不大于0.1%m/m的船用燃油的可行性，確定是否要求自2025年1月1日起，海船進(jìn)入沿海控制區(qū)使用硫含量不大于0.1%m/m的船用燃油。

2019年1月1日起實(shí)施的《交通運(yùn)輸部海事局關(guān)于規(guī)范實(shí)施船舶大氣污染物排放控制區(qū)監(jiān)督管理工作的通知》中第七條規(guī)定：

①船舶使用尾氣后處理裝置產(chǎn)生的水污染物的排放和處理應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)規(guī)定的要求。

②禁止在內(nèi)河控制區(qū)、沿?？刂茀^(qū)內(nèi)的港口水域和渤海水域排放開(kāi)式廢氣清洗系統(tǒng)洗滌水，其它沿?？刂茀^(qū)水域內(nèi)開(kāi)式廢氣清洗系統(tǒng)洗滌水的禁排要求將適時(shí)公布實(shí)施。

③禁止將廢氣清洗系統(tǒng)洗滌水殘?jiān)欧湃胨蜻M(jìn)行船上焚燒，船舶應(yīng)當(dāng)如實(shí)記錄廢氣清洗系統(tǒng)洗滌水殘?jiān)膬?chǔ)存和處理情況。

3 船舶實(shí)施計(jì)劃

2018年10月，國(guó)際海事組織(IMO)海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第73屆會(huì)議(MEPC73)上同意主管部門鼓勵(lì)懸掛其國(guó)旗的船舶制定實(shí)施計(jì)劃，用以概述船舶在“限硫令”到來(lái)前的準(zhǔn)備工作和計(jì)劃。2019年1月，國(guó)際海事組織批準(zhǔn)了MARPOL公約附件中關(guān)于制定船舶實(shí)施計(jì)劃的指導(dǎo)意見(jiàn)。

3.1 實(shí)施計(jì)劃的內(nèi)容

根據(jù)指導(dǎo)意見(jiàn)，2020年船舶實(shí)施計(jì)劃可涵蓋與特定船舶相關(guān)的各種項(xiàng)目，包括但不限于以下內(nèi)容：

(1)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和減緩計(jì)劃(新燃料的影響);

(2)燃油系統(tǒng)改裝和油箱清潔(如果需要);

(3)燃油容量和隔離能力;

(4)采購(gòu)合規(guī)燃料;

(5)燃油換油計(jì)劃;

(6)文件和報(bào)告;

(7)與使用符合硫的燃料油有關(guān)的問(wèn)題。

3.2 實(shí)施計(jì)劃待解決的問(wèn)題

船舶實(shí)施計(jì)劃可起到防控 “限硫令”實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)的作用，通過(guò)制定的的行動(dòng)計(jì)劃或方案，提前解決和緩解這些問(wèn)題。船舶實(shí)施計(jì)劃可以包括如下內(nèi)容：

(1)從不同來(lái)源燃料中分離不同類型燃料的程序;

(2)在燃料混合加注之前，對(duì)不同來(lái)源的燃料進(jìn)行兼容性測(cè)試和隔離的詳細(xì)程序;

(3)從一種燃料轉(zhuǎn)換為另一種燃料的程序;

(4)解決處理特定燃料可能引發(fā)的任何機(jī)械故障，包括可以在船上安全處理ISO8217中確定的燃油的最小/最大特性;

(5)驗(yàn)證機(jī)器在使用特定燃油時(shí)的性能與程序，例如是否具有船舶以前沒(méi)有的特性等。

4 實(shí)現(xiàn)硫排放合規(guī)的應(yīng)對(duì)之道

目前，船舶實(shí)現(xiàn)硫排放合規(guī)的選擇主要有三個(gè)途徑：使用低硫燃油 (LSFO);安裝廢氣洗滌裝置 (ExhaustGas Scrubber);使用替代燃料(比如液化天然氣LNG……)。

4.1 使用低硫燃油實(shí)現(xiàn)硫排放合規(guī)

低硫燃油，系指除硫含量不超過(guò)0.10%m/m以外，其他各項(xiàng)指標(biāo)均符合ISO8217：2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的餾分油。低硫燃油的主要特性是硫含量很低。采用低硫燃油，具有相當(dāng)良好的影響。

(1)對(duì)環(huán)保的好處：能夠減少?gòu)U氣排放量;能夠減少黑煙;能夠減少臭味及二氧化硫的釋放量;能夠減少噪音。

(2)對(duì)主機(jī)與鍋爐的好處：能夠減少活塞之腐蝕及汽缸的耗損;能夠減低維修成本;能夠延長(zhǎng)潤(rùn)滑劑的壽命。

但是，低硫燃油還有粘度低、潤(rùn)滑性差、閃點(diǎn)低特點(diǎn)，給設(shè)備安全帶來(lái)不良影響，要采取相應(yīng)的防范措施。

①粘度低：據(jù)統(tǒng)計(jì)，硫含量低于0.1%m/m的燃油粘度大部分在2～4厘斯，而傳統(tǒng)柴油機(jī)推薦使用燃油噴射粘度為10～15厘斯。過(guò)低的粘度導(dǎo)致噴油器、高壓油泵等運(yùn)動(dòng)部件由于潤(rùn)滑性能變差而加快磨損，甚至咬死等事故。

②潤(rùn)滑性差：硫可以提高燃油的潤(rùn)滑性能，低硫燃油因硫含量大大降低而使其潤(rùn)滑性能變差;同時(shí)低硫燃油其硅鋁含量也高，硅鋁顆粒會(huì)像磨料一樣，進(jìn)入燃油系統(tǒng)加速高壓油泵柱塞套筒偶件磨損、出油閥卡阻、噴油器針閥磨損等。

顯然，對(duì)現(xiàn)有的船舶來(lái)講，使用低硫含量的燃油是降低硫氧化物排放的最直接方法，也是多數(shù)公司考慮的首選。早在2010年1月歐盟法令生效后，在歐盟港口停泊的中國(guó)船只一般采用兩種方式降低燃油硫含量：一是提前關(guān)閉引擎靠岸使用岸電;二是在附近港口換加低硫燃油。多數(shù)公司會(huì)因?yàn)殡娭啤㈦娏抗?yīng)、電價(jià)等方面的顧慮而很少使用岸電。

但是，使用低硫燃油的主要問(wèn)題是，供給不足、價(jià)格較貴。另外，如果發(fā)動(dòng)機(jī)和鍋爐長(zhǎng)期使用低硫燃油而不進(jìn)行調(diào)整，船舶將可能面臨停機(jī)、擱淺、燃油泄漏等風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 利用廢氣洗滌裝置實(shí)現(xiàn)硫排放合規(guī)

為了減輕船用燃油硫含量標(biāo)準(zhǔn)變化給各行業(yè)帶來(lái)的沖擊，船舶可以繼續(xù)使用現(xiàn)有硫含量標(biāo)準(zhǔn)的燃油，但以“等效措施”來(lái)控制空氣污染——去除硫含量3.5%燃油廢氣中98%的硫氧化物，就相當(dāng)于使用了硫含量0.1%的燃油。所以，船舶安裝廢氣洗滌裝置也是國(guó)際海事組織及港口國(guó)政府可接受的方法之一。目前，一般是混合洗滌脫硫系統(tǒng)。在船舶進(jìn)港，系統(tǒng)檢修期以及在排放控制區(qū)航行時(shí)，采用閉式淡水洗滌脫硫，利用添加的堿性物質(zhì)(通常是 NaOH)與廢氣中的SOx反應(yīng)，生成鹽類，反應(yīng)產(chǎn)生的洗滌廢液經(jīng)處理后或儲(chǔ)存在船上或直接排入大海，以節(jié)約營(yíng)運(yùn)成本。而在非控制區(qū)航行時(shí)，利用海水的堿性吸收廢氣中的SOx，洗滌產(chǎn)生的廢液經(jīng)處理后排入海中。這樣，船舶結(jié)合開(kāi)式模式和閉式模式的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)不同情況以開(kāi)式模式或閉式模式運(yùn)行，從而滿足環(huán)保要求。

2009年，F(xiàn)icariaSeaways號(hào)安裝了由阿法拉伐和曼恩柴油機(jī)與透平公司共同開(kāi)發(fā)的滌氣系統(tǒng)。它是現(xiàn)今世界海運(yùn)業(yè)正在使用的一種最大的廢氣洗滌器，能去除廢氣中幾乎所有的硫氧化物、80%的細(xì)小顆粒和部分NOx。

2010年，瓦錫蘭公司通過(guò)對(duì)航行在波羅的海和北海上的船舶的廢氣洗滌裝置進(jìn)行廣泛實(shí)驗(yàn)，證明該產(chǎn)品能去除柴油機(jī)全部功率范圍近100%的硫氧化物，獲得DNV、GL和BV等船級(jí)社的氧化硫排放認(rèn)證，并在2011年實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，在廢氣凈化方面占據(jù)領(lǐng)先地位。

2019年2月，中國(guó)電建集團(tuán)上海能源裝備有限公司的國(guó)內(nèi)首臺(tái)套船舶脫硫項(xiàng)目在中船澄西船舶修造有限公司交付——海試的4250TEU集裝箱船“X-PRESSKILIMANJARO”，主機(jī)功率36MW，按海試要求在多個(gè)工況下測(cè)試。整個(gè)過(guò)程在船東和船級(jí)社現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)船師的見(jiàn)證下，根據(jù)試驗(yàn)大綱的要求，主機(jī)負(fù)荷從最小開(kāi)始，持續(xù)增加到最大負(fù)荷。在最大負(fù)荷的工況下，煙氣出口硫碳比為2.06(優(yōu)于IMO要求的等效于0.1%硫含量的硫碳比4.3)，排水出口PH為5.75，渾濁度進(jìn)出口差值為23NTU，多環(huán)芳烴進(jìn)出口差為3ug/L，以上數(shù)據(jù)均符合IMO國(guó)際海事組織針對(duì)船舶安裝脫硫系統(tǒng)的法規(guī)要求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)英國(guó)勞氏船級(jí)社(LR)檢測(cè)確認(rèn)后完全符合排放標(biāo)準(zhǔn)，順利取得了脫硫系統(tǒng)《防止大氣污染(IAPP)證書》。

但是，對(duì)于廢氣洗滌裝置脫硫技術(shù)，并非沒(méi)有爭(zhēng)議。由于這一技術(shù)的原理是將氣態(tài)的硫化物通過(guò)化學(xué)反應(yīng)變成另一種固態(tài)的硫化物，所以新加坡等港口已經(jīng)明確提出禁止將硫化物排入海洋，因此，廢氣洗滌裝置必須是“閉環(huán)”的，而不能是“開(kāi)環(huán)”的。按照《交通運(yùn)輸部海事局關(guān)于規(guī)范實(shí)施船舶大氣污染物排放控制區(qū)監(jiān)督管理工作的通知》中第七條規(guī)定，我國(guó)排放控制區(qū)的港口水域和渤海水域目前也已經(jīng)禁止開(kāi)式廢氣洗滌裝置的使用。另外，固態(tài)硫化物的后續(xù)處理和掩埋問(wèn)題尚有待于解決。

4.3 使用替代燃料實(shí)現(xiàn)硫排放合規(guī)

LNG就是液化天然氣(LiquefiedNaturalGas)的簡(jiǎn)稱。將氣田生產(chǎn)的天然氣預(yù)處理，把原本天然氣中的二氧化碳、水分、硫化氫和其他硫化物等雜質(zhì)凈化去除掉，再經(jīng)超低溫(-162℃)加壓液化形成液化天然氣。LNG主要成分是甲烷，無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且無(wú)腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600，重量?jī)H為同體積水的45%左右，熱值約為汽油的1.2倍。

LNG作為船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的替代燃料，是目前比較成熟和比較有發(fā)展前途的技術(shù)。使用LNG作為燃料，幾乎可以100%減排硫氧化物，且沒(méi)有顆粒，并能減少85%～90%氮氧化物和15%～20%二氧化碳的排放，完全符合公約和法令對(duì)硫氧化物和NOx的要求。

由于LNG不能在世界上所有的港口充裝，并且續(xù)航能力較弱。目前主要是漁船、渡輪、海洋工程供應(yīng)船、海上浮式儲(chǔ)油船、滾裝船和集裝箱船使用LNG作為燃料，因?yàn)檫@些船舶航線相對(duì)比較固定，并能夠得到LNG供應(yīng)。另外，LNG相關(guān)儲(chǔ)存及管路系統(tǒng)技術(shù)的復(fù)雜程度也制約了LNG等在船舶上應(yīng)用的發(fā)展。

5 不同航運(yùn)公司的應(yīng)對(duì)策略

IMO的限硫新規(guī)，已經(jīng)深刻地影響到航運(yùn)業(yè)的每一個(gè)角落。2019年，幾乎每一家航運(yùn)公司的每一項(xiàng)業(yè)務(wù)決定、投資選項(xiàng)、戰(zhàn)略決策、機(jī)會(huì)與風(fēng)險(xiǎn)等等，都不得不考慮這項(xiàng)環(huán)保法規(guī)。應(yīng)對(duì)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(shí)間來(lái)驗(yàn)證。不同的航運(yùn)公司有不同的應(yīng)對(duì)策略。比如，根據(jù)Alphaliner(法國(guó)海運(yùn)咨詢機(jī)構(gòu))最新數(shù)據(jù)顯示，截至2018年9月3日，全球班輪公司運(yùn)力前12強(qiáng)是：

APMMAERSK——丹麥馬士基航運(yùn)公司;

MSC——瑞士地中海航運(yùn)公司;

COSCO——中遠(yuǎn)海運(yùn)控股股份有限公司(中遠(yuǎn)海運(yùn)+東方海外);

CMACGM——法國(guó)達(dá)飛海運(yùn)集團(tuán);

HAPAGLLOYD——德國(guó)赫伯羅特航運(yùn)公司;

ONE——日本海洋網(wǎng)聯(lián)船務(wù);

EVERGREEN——中國(guó)臺(tái)灣長(zhǎng)榮航運(yùn)股份有限公司;

YANGMING——中國(guó)臺(tái)灣陽(yáng)明海運(yùn)股份有限公司;

PIL——新加坡太平船務(wù)有限公司;

HMM——韓國(guó)現(xiàn)代商船株式會(huì)社;

ZIM——以色列以星輪船公司;

WANHAI——中國(guó)臺(tái)灣萬(wàn)海航運(yùn)船公司。

Alphaliner說(shuō)：“到目前為止，前12家承運(yùn)人中只有4家承諾在其控制的船隊(duì)中的大部分船只上安裝脫硫設(shè)備?！逼溆?家公司要么計(jì)劃只對(duì)少數(shù)船只進(jìn)行試驗(yàn)，要么只改用低硫燃料。

到當(dāng)前為止，已經(jīng)或?qū)⒁b備有脫硫設(shè)備的船一共將近300艘。其中，地中海航運(yùn)公司率先裝備了120多艘自有或長(zhǎng)期租用的船只;其次是長(zhǎng)榮航運(yùn)股份有限公司計(jì)劃建造約70艘;韓國(guó)現(xiàn)代商船株式會(huì)社確定已為27艘船舶裝備脫硫設(shè)備，預(yù)計(jì)將來(lái)會(huì)更多;達(dá)飛海運(yùn)集團(tuán)將采用混合方法，包括在大約20艘船上安裝脫硫設(shè)備，另外15艘為液化天然氣(LNG)動(dòng)力船。馬士基航運(yùn)公司和赫伯羅特航運(yùn)公司只宣布了有限的試驗(yàn)，后者還改裝了一艘超大型集裝箱船以LNG為動(dòng)力;剩下的航運(yùn)公司，沒(méi)有承諾使用脫硫設(shè)備或LNG燃料，從剩余的時(shí)間來(lái)看，只剩下選擇低硫燃油的可能。

6 結(jié)論

面對(duì)嚴(yán)苛的限硫新規(guī)的硫氧化物排放要求，船舶繼續(xù)運(yùn)營(yíng)的三種選擇(轉(zhuǎn)用低硫燃油。安裝廢氣洗滌系統(tǒng)或者轉(zhuǎn)用以LNG為主的替代燃料)各有特點(diǎn)，使用低硫燃油雖然改造費(fèi)用較低，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，后兩種方法能為航運(yùn)公司節(jié)省更多的費(fèi)用。由于目前航運(yùn)形勢(shì)嚴(yán)峻，船東資金緊張，可能不愿意增加費(fèi)用采用這兩種方法，而更愿意使用低硫燃油。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，后兩種方法應(yīng)該更有發(fā)展前途。