脫硫塔在船舶工程中的應(yīng)用

摘?要：隨著人類對(duì)環(huán)境意識(shí)的不斷提高以及IMO的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，對(duì)船舶的尾氣排放有了進(jìn)一步的要求，其排放的SOx必須滿足IMO Tier III的規(guī)范，同時(shí)隨著國際商務(wù)貿(mào)易日益頻繁，而船舶作為重要的海路運(yùn)輸工具，其尾氣排放對(duì)環(huán)境的影響越來越引起人們的重視?；谶@種綠色環(huán)保的背景，脫硫塔裝置在船舶工程中得以應(yīng)用。本文將從脫硫塔的工作原理和設(shè)計(jì)策略角度，就其在船舶工程中的應(yīng)用進(jìn)行較為詳細(xì)的闡述和分析。

關(guān)鍵詞：脫硫塔;工作原理;設(shè)計(jì)策略;尾氣;綠色環(huán)保

脫硫塔在船舶中的應(yīng)用是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，船舶作為現(xiàn)在國際物流交易的主要交通工作，控制其尾氣的排放對(duì)環(huán)境保護(hù)起到極為重要的作用，整套脫硫塔裝置操作簡(jiǎn)單、成本有效、維護(hù)方便，可以適用于任何類型的船舶并且和所有類型引擎兼容，同時(shí)減少硫元素的排放對(duì)于海洋生物的保護(hù)也起到至關(guān)重要的作用，脫硫塔在對(duì)尾氣處理上能完全符合IMO對(duì)船舶工業(yè)限制硫排放的要求。

一、脫硫塔的工作原理

（一）模塊化的裝置

模塊化的設(shè)計(jì)讓脫硫塔在安裝時(shí)更加簡(jiǎn)便和高效，大大降低了船廠的安裝強(qiáng)度，同時(shí)模塊化的設(shè)計(jì)縮短了整套系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間，有利的提高了安裝效率和減少了停機(jī)時(shí)間。整套系統(tǒng)具有獨(dú)特的一體化解決方案，能夠在同一時(shí)間內(nèi)完成冷卻尾氣、去除硫磺、消除粉塵顆粒等活動(dòng)，同時(shí)洗滌塔是一個(gè)開放式的且沒有移動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)，具有非常高的穩(wěn)定性和可靠性。洗滌塔的結(jié)構(gòu)非常緊湊同時(shí)也是量身定制的，這樣就能有效的匹配新建的或者改造的船舶有限的空間。

（二）脫硫塔裝置工作概況

在整個(gè)系統(tǒng)中洗滌塔是一個(gè)核心且影響安裝的部件，其尺寸取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大容量，讓其保持最低的能量消耗和最低的背壓，如果有些船舶空間實(shí)在有限，洗滌塔的尺寸還是可以得到一定的調(diào)整。尾氣從洗滌塔的底部通過其引導(dǎo)至頂部，此過程中尾氣的流速在塔中得到完美的控制，海水通過塔頂?shù)膰娮炀鶆虻膹乃攪姵?，從而形成均勻的噴霧，有效的對(duì)尾氣進(jìn)行洗滌處理，這其中包含三個(gè)有效的工程：

（1）冷卻。排氣管的尾氣從排出至塔頂，通過兩層級(jí)噴霧的處理其將被冷卻至最佳的溫度。

（2）消除粉塵顆粒。幾乎所有的顆粒粉塵在經(jīng)過洗滌塔的過程中被塔中的噴霧有效的去除。

（3）去除硫磺。在尾氣被排放至大氣中之前，尾氣中的Sox被塔頂?shù)膰婌F溶解并以鹽的形式結(jié)合排放至循環(huán)處理柜中，干凈的尾氣從塔頂排除，硫化物通過噴霧得以去除。

（三）閉環(huán)式洗滌裝置

閉環(huán)式洗滌裝置被應(yīng)用于零排放區(qū)域，在洗滌過程中的海水被連續(xù)循環(huán)使用。其工作原理流程如下：船舶的尾氣經(jīng)尾氣收集器從洗滌塔的底部進(jìn)入頂部，此過程中需通過洗滌塔中的兩道均勻噴霧。尾氣在洗滌塔中被海水噴霧清洗，尾氣中的硫元素會(huì)溶解在噴霧水中，處理后的水將會(huì)匯集到處理水循環(huán)柜中，然后在循環(huán)柜中添加NaOH以中和酸度。處理完成后的水將再次輸出到洗滌塔，以此反復(fù)循環(huán)使用。在循環(huán)柜中硫化物將和NaOH化學(xué)反應(yīng)成無機(jī)鹽，基于電導(dǎo)率等級(jí)一定量的工藝水將被從系統(tǒng)中排出并在工藝水處理系統(tǒng)中自動(dòng)處理，與此同時(shí)海水以及NaOH將被持續(xù)供應(yīng)到處理水箱中以維持處理水箱的液位和PH值，工藝水處理單元將會(huì)對(duì)被排出的水進(jìn)行固體物和油液的分離處理，剩余的污泥將會(huì)污油泵抽吸到污泥倉。根據(jù)MARPOL（國際防止船舶造成污染公約）附則VI MEPC.259（68）號(hào)決議規(guī)定將持續(xù)對(duì)PH值、濁度以及PAH值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。最后干凈的尾氣將從洗滌塔排出，不含有硫和粉塵顆粒。

二、脫硫塔在工程中的設(shè)計(jì)策略

由于船舶產(chǎn)品的特殊性，整個(gè)脫硫塔處理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上也有其專業(yè)定制性，通常情況會(huì)根據(jù)船東或者運(yùn)營商提供的說明信息，針對(duì)特定的要求和船型提供一套完整的脫硫塔處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并由船級(jí)社批準(zhǔn)。

整套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要可以分成3個(gè)過程：

（一）上船勘測(cè)和3D激光掃描

為了獲得正確的現(xiàn)場(chǎng)信息以及防止對(duì)船上情況的任何誤解，通常情況下會(huì)要求安排驗(yàn)船師和3D掃描團(tuán)隊(duì)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行可視化檢查，在船上的適當(dāng)?shù)膮^(qū)域安裝3D掃描儀對(duì)船上的情況進(jìn)行測(cè)量和激光掃描。對(duì)船舶進(jìn)行3D掃描時(shí)船東代表應(yīng)該對(duì)登船團(tuán)隊(duì)提供必要的協(xié)助對(duì)掃描區(qū)域提供相應(yīng)的安全保障，同時(shí)3D激光掃描對(duì)于一些隱蔽區(qū)域也具有很好的掃描效果，能很好的保證后續(xù)設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行。3D掃描完成后與設(shè)計(jì)軟件相匹配的三維掃描的點(diǎn)云和3D掃描的在線全景視圖將會(huì)被生成，同時(shí)將會(huì)給船東或運(yùn)營商提供洗滌器的安裝調(diào)查報(bào)告和建議。

（二）概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)能夠很好地識(shí)別關(guān)鍵設(shè)計(jì)的問題，在此將會(huì)生成洗滌器系統(tǒng)的粗略3D模型，并提供初步改造的規(guī)格說明書和船級(jí)社需要的文件包，初始的管路布線將會(huì)在CAD模型中得到確認(rèn)?；诂F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和概念設(shè)計(jì)，將能夠?yàn)樗x洗滌器系統(tǒng)的全面改造提供一個(gè)確定的報(bào)價(jià)，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和概念設(shè)計(jì)需要客戶作為單獨(dú)服務(wù)支付購買，這樣將會(huì)給后面的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，在很大程度上降低了改造風(fēng)險(xiǎn)。

（三）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)

在簽訂合同后，將根據(jù)最新的船級(jí)社要求完成洗滌器系統(tǒng)集成的2D+3D詳細(xì)設(shè)計(jì)，同時(shí)也包括箱體、管路、船體結(jié)構(gòu)、基座以及任何其它相關(guān)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)生產(chǎn)圖和原理圖，為船東完成整條船的所有圖紙船級(jí)社的評(píng)估和審核。

三、結(jié)語

隨著國際海事組織（IMO）發(fā)布的“全球限硫令”來臨——要求自2020年起，全球范圍內(nèi)所有船舶燃油含硫量從3.5%下降到0.5%，這項(xiàng)規(guī)定將于2020年1月1日起正式實(shí)施，加裝脫硫塔處理系統(tǒng)能很好的切合國際準(zhǔn)則和環(huán)境保護(hù)的要求，實(shí)現(xiàn)船舶尾氣的脫硫無塵排放，脫硫塔處理系統(tǒng)的應(yīng)用符合人類可持續(xù)發(fā)展和綠色海洋船舶技術(shù)的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)（總體分冊(cè)）.北京：國防工業(yè)出版社，1998.

[2]International Maritime Organization（IMO）.Resolution MEPC.259（68）Guidelines for exhaust gas cleaning systems 2015.

作者簡(jiǎn)介：張斌（1987-），本科，中級(jí)工程師，研究方向：船舶技術(shù)。