船舶廢氣濕式洗滌除硫系統涂裝設計

徐晟辰 何光宇 袁金玲

(廣船國際技術中心)

0 前言

控制硫化物排放一直是國際環境保護要求，也是各船東公司追求的目標，按照MARPOL7378防污公約附則VI中第6條對硫氧化物的排放規定。2020年，全球各個地區的硫排放將降至0.5%的限度。在嚴格的“限硫令”來臨前，采取何種除硫方式，將對船東的運營產生重要影響。雖然低硫柴油(MGO油)也能直接降低硫化物排放，但成本相對較高，而廢氣濕式洗滌除硫系統作為一種安全、可靠，經濟的除硫方式，已經越來越受各船東公司的青睞。

1 廢氣濕式洗滌除硫系統的基本形式

廢氣濕式洗滌除硫系統的工作原理是利用酸堿中和反應，消除掉廢氣中硫元素含量，從而降低含硫廢氣的排放，達到除硫的目的。這其中的酸就是廢氣中的硫化物，而堿的來源，可以是海水的天然堿性或人工添加的氫氧化鈉等堿性類物質。

廢氣濕式洗滌除硫系統有開式系統、閉式系統、混合式系統三種形式。

2 除硫系統涉及的艙室和區域

因混合式系統綜合了開式和閉式的功能，涵蓋了開式與閉式系統所涉及的所有艙室與區域，是最復雜的一種處理方式，故本文以混合式系統為例來闡述除硫系統涉及的艙室和區域及其腐蝕環境。

（1）氫氧化鈉儲存艙(NaOHstoragetank)

該艙的主要功能是儲存氫氧化鈉，為閉式系統下的堿性藥劑，使其在洗滌塔中與廢氣發生中和反應。因氫氧化鈉為強堿，故該艙的pH值極限為14。

（2）氫氧化鈉泄放艙(NaOHdraintank)

該艙的主要功能是在系統檢修或發生故障時收集、儲存氫氧化鈉溶液，正常工況下，該艙為空置狀態，當有氫氧化鈉溶液泄放進入時，該艙的pH極限值也為14。

（3）除硫淡水艙(Freshwatertankforscrubber system)

該艙是存放供稀釋氫氧化鈉的淡水，pH值為7.5左右。

（4）除硫系統排渣艙(PureSoxsludgetank)

該艙是存放經凈化單元凈化分離后的固體廢渣，煙灰等，pH值一般在6-8之間。

（5）零排放艙(Zerodischargetank)

該艙與除硫系統排渣艙一樣，同樣是存放經凈化單元凈化分離后的物質，但相對于排渣艙來講，儲存在零排放艙的物質主要為反應后的各種凈化的溶液，包括硫酸鹽溶液、硝酸鹽溶液、氯化鹽溶液等。pH值也一般在6-8之間。

（6）除硫泄放口外板(Outshellplatearound overboarddischargepipe)

在開式系統中，經洗滌塔反應后的廢水廢渣會通過排舷外管，直接排到海水中，因啟停階段反應的深度不同，導致泄放出來的溶液PH值大概在2.5-8之間。除硫系統涉及艙室/部位的環境見表1。

3 除硫系統各個艙室涂層設計

按照混合式除硫系統設計，涉及除硫的艙室有表1中的5個。對于新造船而言，這些艙室一般布置在機艙區域，具體艙室位置和艙容，需要結合船型和除硫系統的功率來考慮。而對于艙室的涂層設計要求，需根據艙室裝載介質的pH和溫度來制定相關涂層配套。

（1）氫氧化鈉儲存艙和氫氧化鈉泄放艙

這兩個艙裝載物質主要都是氫氧化鈉，具有極強的堿性，在使用工況時，會將氫氧化鈉加熱到不超過50度。對照化學品船貨油艙裝載清單，可使用雙組份胺加成固化的酚醛環氧涂料，設計總干膜厚度在300-320微米左右，推薦在合攏后船塢（船臺）或碼頭階段施工。施工前，鋼板表面溫度必須大于10℃且應高于露點溫度3℃以上，結構處理應符合ISO8501-3要求，處理等級為P2級。鋼板表面去除鹽分和其他污染物，表面噴砂至Sa221級（ISO 8501-1)，表面粗糙度相當于ISO8503-1/2中等粗糙度（G）（即：樣板2＃≦粗糙度≦樣板3＃），噴涂方法按照現場服務代表推薦執行。

表1 除硫系統涉及艙室和區域的環境

圖2 除硫泄放口外板中心半徑4米范圍與尾部外板ICCP屏蔽層示意圖

（2）除硫系統排渣艙和零排放艙

這兩個艙主要是存放經凈化單元凈化后分離的廢渣廢水，PH值在6-8之間，涂層設計要求，可以參照船舶壓載艙涂層，采用雙組份通用環氧漆，總膜厚推薦在300-320微米之間，推薦在分段階段完成涂層施工，合攏后對焊縫和破損處打磨修補。表面處理應去除鹽分和其他污染物，噴砂至Sa221級(ISO8501-1),表面粗糙度相當于ISO8503-1/2中等粗糙度（G）（即：樣板2＃≦粗糙度≦樣板3＃）。

（3）除硫淡水艙

該艙的使用工況與船舶壓載艙類似，可按照船舶壓載艙涂層，采用雙組份通用環氧漆，總膜厚推薦在300-320微米之間，推薦在分段階段完成涂層施工，合攏后對焊縫和破損處打磨修補。

4 除硫泄放口外板涂層設計

4.1 涂層要求

除硫泄放口泄放的廢渣廢水，是海水經洗滌塔與煙氣反應后的產物，極限pH峰值可達2.5左右。普通船舶外板涂裝的環氧底漆+防污漆配套無法滿足高強度酸性要求。所以除硫泄放口周圍需做特殊耐酸涂料。因泄放口排放的物質，會隨著海水流動而稀釋，所以越遠離泄放口，泄放物質濃度越低，pH值也越接近正常海水值。根據實際經驗測算，在除硫泄放口中心半徑4米以外，pH值基本可達正常水平。故一般推薦在除硫泄放口中心4米半徑范圍內做特殊耐酸油漆。可采用乙烯酯玻璃鱗片漆，設計漆膜厚度500～1000微米（見圖1）。推薦在船塢（船臺）階段施工，被涂表面需清潔、干燥且無污染物，噴砂至Sa221級（ISO8501-1),表面粗糙度相當于ISO8503-1/2中等粗糙度（G）,噴涂前，鋼板表面溫度應在15℃-40℃之間，相對濕度維持在10%-85%之間。應注意此類油漆的混合使用壽命較短，一般在35分鐘左右，所以混合后應盡快施工。

4.2 除硫泄放口外板涂層與ICCP屏蔽層重疊問題

因泄放口的布置有諸多條件限制，在機艙區外板可供選擇的位置不多。同時，泄放口周圍4米占據了較大的尾部機艙區域，很有可能與尾部ICCP的屏蔽層重疊，如圖2所示。這就存在一個問題，除硫泄放口的耐酸涂層和ICCP屏蔽涂層重疊區域，涂層該如何設計？不論是將耐酸涂層做在屏蔽層上，還是將屏蔽層做在耐酸涂層上，都存在耐酸涂層與屏蔽層的兼容，以及不影響ICCP屏蔽功能的問題。考慮到屏蔽層多采用環氧基膩子，而耐酸涂層為高固含量的環氧玻璃鱗片漆，具有屏蔽層所需的耐陰極剝離特性，經與涂料供應商和ICCP廠家確認，耐酸涂層玻璃鱗片漆可以代替ICCP屏蔽涂層，故泄放口半徑4米內直接用耐酸涂層取代ICCP屏蔽涂層，如圖2所示。這樣既保證了涂層耐酸的要求，又能滿足ICCP屏蔽層要求。

5 結束語

船舶作為跨越海洋的大型運輸工具，航行范圍較廣，防污染勢在必行，要求也將愈加嚴格，除硫作為防治海洋污染的措施之一也將得到更廣泛的應用。除硫裝置所涉及的涂層方案設計將影響船舶的建造周期和使用壽命。

圖1 除硫泄放口外板中心4米范圍實例