船舶脫硫塔改造電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)解析

董凡新

摘 要：文中通過(guò)工作實(shí)踐對(duì)脫硫塔改造設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述、梳理、總結(jié)，為現(xiàn)有脫硫塔改造中的電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，對(duì)改造工作起到了一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：船舶電氣;脫硫;船上應(yīng)用;環(huán)境

中圖分類號(hào)：U676.3? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）08-0062-02

MEPC.305（73） 決議：禁止船上攜帶用于推進(jìn)和操作的非合規(guī)燃油。其對(duì)MARPOL附則VI之第14.1、14.3、14.4條以及配套的IAPP證書(shū)附件做了修訂。該修正案規(guī)定禁止船上攜帶超過(guò)0.50%含硫量的用于燃燒目的的燃油;當(dāng)船舶處在排放控制區(qū)時(shí)，則禁止使用超過(guò)0.10%含硫燃油;修正案將于2020年3月1日生效。對(duì)于已經(jīng)建造完成和已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的船舶，為滿足新的規(guī)定，船東和船舶運(yùn)營(yíng)商可以考慮兩種方式，一種是使用硫含量不超0.50%的低硫燃油，一種是改造原有船舶設(shè)備，比如，增設(shè)廢氣清洗系統(tǒng)（EGCS）等改造方案。

對(duì)于現(xiàn)有船舶來(lái)說(shuō)，使用低硫燃油的優(yōu)點(diǎn)是安全和可靠性好，但后期的運(yùn)營(yíng)燃油成本相對(duì)較高，由于低硫燃油的粘度低，機(jī)器的燃燒性能隨之降低，同時(shí)，低硫燃油的酸性低，氣缸油中的堿性不容易被中和掉，會(huì)產(chǎn)生比以往更多的沉淀物。目前已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的船舶中，特別是近些年建造、目前仍在使用高含硫燃油的大型運(yùn)輸船舶，很多船主選擇改造船舶，增設(shè)廢氣清洗系統(tǒng)（EGCS），即所說(shuō)的脫硫塔改造。

本文針對(duì)現(xiàn)有脫硫塔改造項(xiàng)目中的電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行解析，脫硫塔改造的電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)的電源配電、電纜路徑規(guī)劃、電氣接口對(duì)接、輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)、考慮未來(lái)系統(tǒng)的擴(kuò)展。

1 電源配電

脫硫塔改造中涉及到需要新增供電的設(shè)備電源主要有：海水泵電源、主柜控制柜電源、藥劑泵電源、循環(huán)系統(tǒng)泵電源、MGPS電源、新增風(fēng)機(jī)及閥控設(shè)備電源等。

在原船舶主配電力系統(tǒng)容量允許的情況下，電源主要來(lái)自原船的主配電板和新增設(shè)備附近的原船的電力分電箱。海水泵、主柜控制柜、新增風(fēng)機(jī)、藥劑泵、循環(huán)系統(tǒng)泵等大功率設(shè)備一般使用主配電板上的備用開(kāi)關(guān)，MGPS、閥控設(shè)備等小功率設(shè)備可以使用就近的電力分電箱上的備用開(kāi)關(guān)。在原船舶主配電力系統(tǒng)容量不能滿足供電的情況下，就要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改造，一種情況是原發(fā)電機(jī)組的容量可以滿足增加脫硫塔后的船舶電力需求，那么可以在原配電板空間允許的情況下，在配電板內(nèi)增設(shè)新的供電開(kāi)關(guān)，如果原配電板空間無(wú)法滿足新增要求，則需要新增獨(dú)立配電屏與原配電板聯(lián)通;另一種情況是原發(fā)電機(jī)組容量無(wú)法滿足增加脫硫塔后的船舶電力需求，那么需要同時(shí)增設(shè)發(fā)電機(jī)及新配電板。

脫硫塔改造中要根據(jù)船舶的具體情況選擇上述配電改造方案，需要注意的是無(wú)論采用哪種配電方案，電力負(fù)荷計(jì)算書(shū)都需要根據(jù)實(shí)際選定的配電方案送審船舶入籍的船級(jí)社審核通過(guò)才可以。

2電纜路徑規(guī)劃

脫硫塔改造的電源配置完成后，需根據(jù)設(shè)備額定功率選擇電纜的規(guī)格型號(hào)，在選擇電力電纜的時(shí)候需配合電纜廠家提供的電纜載流量對(duì)照表進(jìn)行計(jì)算，確保所選用的電纜能夠承載脫硫塔設(shè)備連續(xù)工作時(shí)的工作電流，并且能承受短暫的過(guò)流沖擊以及工作環(huán)境的溫度變化;選擇通信電纜時(shí)，需明確通信電信所傳載的信號(hào)類型從而判斷電纜的屏蔽類型等。還要注意的是用于船舶改造的電纜需取得船舶入籍船級(jí)社發(fā)放的形式認(rèn)可證書(shū)。

選定脫硫塔設(shè)備的電纜規(guī)格型號(hào)后，接下來(lái)就是制定電纜的敷設(shè)方案即電纜路徑規(guī)劃，這也是脫硫塔改造中，電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)對(duì)成本影響最大的工作之一。電纜路徑規(guī)劃的基本原則是電纜拉放的路徑最短，因?yàn)檫@樣可以縮短脫硫塔改造中的電纜總長(zhǎng)度，從而降低改造成本，并且電力電纜實(shí)際長(zhǎng)度越短也意為著電能在傳輸過(guò)程中的損耗越低，對(duì)于信號(hào)電纜長(zhǎng)度越短其傳送信號(hào)的衰減才越小，用于船上局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)電纜單根長(zhǎng)度最長(zhǎng)不能超過(guò)100米。理想狀態(tài)，電纜路徑盡量設(shè)計(jì)的平直，電纜轉(zhuǎn)彎處要滿足所選電纜廠家提供的最小彎曲半徑要求，減小電纜可能遇到的機(jī)械損傷。但在實(shí)際的改造設(shè)計(jì)中，路徑最短不一定是最優(yōu)選擇，因?yàn)閷?shí)際改造中電纜拉放時(shí)要避開(kāi)船舶上的船體強(qiáng)結(jié)構(gòu)、管子、設(shè)備維護(hù)空間、高溫區(qū)域等，電纜拉放貫穿防火分隔區(qū)域、水密艙壁時(shí)，還需進(jìn)行防火水密封堵、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)等。電纜路徑規(guī)劃是一項(xiàng)綜合工作，要面向?qū)嶋H設(shè)計(jì)，最終選擇最適合的相對(duì)最短路徑，并滿足船級(jí)社規(guī)范的安全要求。

3 接口

脫硫塔作為新增系統(tǒng)，在改造完成后也是船舶的有機(jī)組成部分，未來(lái)船舶航行過(guò)程中，船上的AMS系統(tǒng)需要顯示脫硫塔的一些運(yùn)行狀態(tài)，比如，1號(hào)脫硫塔啟動(dòng)詢問(wèn)（Scrubber 1 start request）、2號(hào)脫硫塔啟動(dòng)詢問(wèn)（Scrubber 2 start request）、1號(hào)脫硫塔運(yùn)行狀態(tài)（Scrubber 1 running）、2號(hào)脫硫塔運(yùn)行狀態(tài)（Scrubber 2 running）、報(bào)警（alarms）等。脫硫塔能高效的工作，其系統(tǒng)也需要獲取船舶上的一些狀態(tài)信息，比如，主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（Main engine running）、輔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（AUX engine running）、鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)（Boiler running）等。以上舉例的接口內(nèi)容，都是需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮并協(xié)調(diào)多方設(shè)備廠商進(jìn)行對(duì)接的，并且不局限于上述接口，還有GPS接口、廢棄排放的閥控接口、Internet接口等。

通信接口一般有干觸點(diǎn)信號(hào)、串口信號(hào)等，不同船型、不同脫硫塔設(shè)備廠家對(duì)接口的要求有差異，每個(gè)改造項(xiàng)目的接口數(shù)量也會(huì)不同，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需仔細(xì)核對(duì)廠家的設(shè)備資料要求，列出接口清單，再協(xié)調(diào)兩邊的廠家推進(jìn)接口的對(duì)接工作，先要統(tǒng)一兩邊的接口類型，比如，先確定同為串口信號(hào)，然后明確使用相同的傳送協(xié)議，最后達(dá)成一致的解碼信息內(nèi)容。在條件允許的情況下，可以預(yù)留一些備用接口，以便故障時(shí)的切換及日后的升級(jí)擴(kuò)展使用。

4 輔助系統(tǒng)

脫硫塔改造中涉及到的輔助系統(tǒng)主要看新增的脫硫塔系統(tǒng)的集成度，根據(jù)其需求來(lái)確認(rèn)增加哪些輔助系統(tǒng)，例如，如果新增的脫硫塔系統(tǒng)本身帶有密封風(fēng)機(jī)，則改造設(shè)計(jì)時(shí)，只需要為風(fēng)機(jī)提供電源即可，但如果沒(méi)有集成密封風(fēng)機(jī)而仍然需要密封風(fēng)機(jī)的時(shí)候，就涉及到風(fēng)機(jī)的選型采購(gòu)、功率的配比、安裝供電等的設(shè)計(jì)籌劃了。

下面主要介紹脫硫塔改造中電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)會(huì)涉及到的輔助系統(tǒng)。如果新增的脫硫塔所需的電源電制與船上現(xiàn)有電源電制不匹配，則需要增設(shè)變壓器來(lái)滿足脫硫塔的用電需求。如有原船的GPS無(wú)接口給新增的脫硫塔系統(tǒng)，則需新增GPS用于脫硫塔。如果新增的脫硫塔主控柜無(wú)輔機(jī)排氣閥控的單元，則需要增設(shè)輔機(jī)排氣閥控系統(tǒng)。如果新增的脫硫塔使用的不是原船的海水泵，而是增設(shè)了新的海水泵組，則新增海水進(jìn)口濾器的同時(shí)，需要增設(shè)MGPS系統(tǒng)。如果脫硫塔新增了海水進(jìn)口、排舷口，一般也要增設(shè)手搖泵。不同廠商的脫硫塔所需的輔助系統(tǒng)不同，正如上述提及到的輔助系統(tǒng)等，在做脫硫塔改造電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分核查主系統(tǒng)的需求從而做好輔助系統(tǒng)的電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)。

5 系統(tǒng)擴(kuò)展

脫硫塔按照其工作原理可以分為開(kāi)環(huán)式脫硫塔、閉環(huán)式脫硫塔、混合式脫硫塔。閉環(huán)式脫硫塔、混合式脫硫塔初期投入成本高、占用船舶空間大，但其能達(dá)到真正意思上的零排放，系統(tǒng)完整性高，不過(guò)，出于成本考慮，并非所有船舶都采用這兩種脫硫塔。開(kāi)環(huán)式脫硫塔初期投入成本低、占用船舶空間小，但采用這種脫硫塔的船舶需要把洗滌后的溶液直接排入大海，日后如果出臺(tái)更加嚴(yán)格的零排放要求，這種脫硫塔就需要進(jìn)一步改造成閉環(huán)式脫硫塔。現(xiàn)階段的實(shí)際情況是，現(xiàn)在改造的開(kāi)環(huán)式脫硫塔都預(yù)留了向零排放升級(jí)的“擴(kuò)展口”。

在開(kāi)環(huán)式脫硫塔改造時(shí)，得到船方成本認(rèn)可的情況下，船舶配電系統(tǒng)、電纜通道等可以放大電氣改造設(shè)計(jì)的余量，為未來(lái)可能增加的藥劑泵、循環(huán)系統(tǒng)泵、存儲(chǔ)柜、水處理單元、冷卻系統(tǒng)等預(yù)留配電容量和電纜路徑。

6 結(jié)語(yǔ)

船舶脫硫塔改造電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)的核心基礎(chǔ)是滿足即將生效并強(qiáng)制實(shí)行的公約要求、相關(guān)國(guó)家和地區(qū)的法律法規(guī)、船級(jí)社指導(dǎo)意見(jiàn)，然后根據(jù)每條改造船的實(shí)際情況，結(jié)合船東所選的脫硫塔的特點(diǎn)完成改造中的電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1] MARPOL 附則VI 第14節(jié).

[2]中國(guó)船級(jí)社. 船舶廢氣清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝指南.

[3]中國(guó)船級(jí)社. 船舶廢氣清洗系統(tǒng)試驗(yàn)及檢驗(yàn)指南.

[4]船舶設(shè)計(jì)手冊(cè).船舶電氣篇.

[5] MEPC.259（68） 廢氣濾清系統(tǒng)（EGC）導(dǎo)則.