船舶脫硫塔分類及船上應用分析

董凡新

摘 要：通過對船舶脫硫塔系統的分類梳理，不同類型脫硫塔系統特性的分析，結合實船自身特點，闡述現階段脫硫塔系統在船舶上的應用，并對未來的應用提供參考作用。

關鍵詞：船舶;海水脫硫;船上應用;環境

中圖分類號：U676.3? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）07-0077-02

國際海事組織（IMO），根據全球海域船舶限硫規定，要求各成員國船級社注冊的船舶積極履行該決議，于2020年1月1日起，進入排放控制區的海船使用的船用燃油硫含量<0.5% 。中國交通運輸部也出臺了中國海域相關"限硫"規定，加快了船舶脫硫市場的發展。

隨著MARPOL公約對船舶主機輔機的排放做出了嚴格的限量規定，船舶業主和運營商必須面對如何減少硫化物排放的問題。目前可用的有效方法有：一是使用低硫燃油，二是使用清潔能源代替燃料油，三是安裝使用脫硫塔廢氣清洗系統（EGCS）（下文簡稱脫硫塔）。目前，在船舶設計、建造/改造中行之有效的方法之一是安裝脫硫塔廢氣清洗系統（EGCS）。由于脫硫塔之前在滾裝及輪渡船上的成功應用及考慮到安裝/改造成本、后期運營成本等綜合因素，目前干散貨船、集裝箱船、郵輪也開始加入安裝脫硫塔改造的行列。

1 脫硫塔的分類

煙氣脫硫有干法脫硫和濕法脫硫。干法脫硫塔（Dry scrubbers）技術脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行，煙氣進入脫硫塔與脫硫劑逆向流動相混合，脫硫產物呈干態;該法具有無污水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕等優點，但存在脫硫效率低，反應速度較慢等問題。濕法脫硫塔（Wet scrubbers）技術煙氣進入脫硫塔經過堿性溶液噴淋洗滌，煙氣中的硫化物被溶液吸收生成硫酸鹽等產物;該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點，但普遍存在腐蝕嚴重、對設備材質要求高等問題。

目前船舶脫硫以濕法脫硫為主，主要利用海水或堿性溶液藥劑實現脫硫，船舶脫硫塔根據工作原理可分類為：開環式脫硫塔（Open-loop scrubbers）、閉環式脫硫塔（Closed-loop scrubbers）、混合式脫硫塔（Hybrid scrubbers）。

2 開環式脫硫塔

開環式脫硫塔使用海水來清洗煙氣，海水通常呈堿性，這使得海水具有天然的酸堿緩沖能力及吸收硫化物的能力，海水與煙氣中的硫化物發生中和以達到脫硫的目的。開環式脫硫塔系統的基本組成包括：海水供水系統、海水排放系統、脫硫塔、控制模塊、氣體取樣監測系統、水質取樣檢測系統。開環式脫硫塔洗滌過程：海水被抽入到脫硫塔并通過脫硫塔內的噴頭噴出，與通過脫硫塔的煙氣發生反應，脫硫后的煙氣繼續上行經過氣體監測系統后排入大氣，而中和了硫化物的海水溶液下行經水質檢測系統后通過海水排放系統流入大海。

開環式脫硫塔系統結構相對簡單，相對而言更容易在船舶上安裝、改造加裝，由于直接使用海水又節約了藥劑的費用，但對海洋環境是否會帶來長期影響，仍有待驗證。

3 閉環式脫硫塔

閉環式脫硫塔在淡水中添加脫硫藥劑來吸收煙氣中的硫化物，淡水是循環使用的清潔水，而海水僅作為冷卻水來為循環淡水降溫，海水不直接作為洗滌溶液與煙氣反應。閉環式脫硫塔系統的基本組成包括：海水循環冷卻系統、淡水循環系統、脫硫塔、控制模塊、水處理單元、氣體取樣監測系統、水質取樣檢測系統、加藥單元及循環柜、存儲柜等。閉環式脫硫塔洗滌過程：先根據船舶的負荷加入適量脫硫藥劑，脫硫工作時脫硫藥劑和淡水在循環柜中混合后進入脫硫塔，脫硫塔內的作用過程與開環式類似，但洗滌后溶液的去向與開式直接排入大海不同，閉環式脫硫塔洗滌后的溶液循環進入循環柜，當循環柜內的溶液濃度和殘雜到達定值，水處理單元開始對溶液進行分離，分離出的殘雜移入存儲柜、分離出的水重新進入循環柜并補充脫硫藥劑，補充藥劑后的洗滌溶液經過海水冷卻系統冷卻，重新進入脫硫塔，從而開啟循環洗滌工作。

閉環式脫硫塔系統的淡水脫硫部分是封閉式的循環設計，參加反應的淡水與脫硫劑的混合溶液是不直接排放到海洋里的，存儲柜里的殘渣將在船舶靠港時進行轉運處理，因此閉環式脫硫塔是真正意思上的零排放，但閉環式脫硫塔的系統組件多，占用船舶空間大，安裝、改造加裝的成本也隨之增加，而且脫硫藥劑也是消耗品。

4 混合式脫硫塔

混合式脫硫塔是開環式和閉環式脫硫塔的一種有機組合，在脫硫工作時可以根據需求在開式和閉式模式間相互切換?；旌鲜矫摿蛩到y的基本組成包括了開環式和閉環式脫硫塔系統的組成，并且其控制模塊增加了自動切換等功能及更多的檢測、監測點?；旌鲜矫摿蛩礈爝^程：開式模式下運用海水洗滌煙氣脫硫，與開環式脫硫塔工作方式相同;閉式模式下運用淡水添加脫硫劑的循環溶液洗滌煙氣脫硫，與閉環式脫硫塔工作方式相同。

混合式脫硫塔系統能在雙模式間靈活選擇，在無排水要求的水域可以使用開式模式利用天然海水脫硫，減少脫硫劑的消耗，降低成本;在嚴格控制硫排放的水域可以使用閉式模式，達到零排放的要求。雙模式的好處也是需要代價的，初期的安裝、改造加裝的成本也大幅增加，占用船舶空間更大。

5 脫硫塔結構

脫硫塔在船舶上的實際應用中一般有兩種結構，一種是單塔體結構，一種是雙塔體結構。單塔體結構是船上鍋爐和所有發電機都組合在一起，煙氣匯集后進入唯一的脫硫塔體完成脫硫;雙塔體結構是有兩個塔體，可以根據需要進行組合，比如，鍋爐的煙氣進入一個單獨的塔體完成脫硫，所有發電機煙氣匯集到另一個單獨的塔體完成脫硫。

這兩種結構各有優缺點，單塔結構初期投資成本低，但如果一部分發電機沒工作的情況下，脫硫系統就會處在過載運行狀態，白白消耗船上的能源;雙塔結構運營時更靈活，操作費用低，但初期投入成本相對高。

6 應用

現階段步入脫硫塔改造的船舶類型主要有干散貨船、集裝箱船等，下面列舉一個216000載重噸散貨船實例（由于商務原因，船名不便在此公布，下文簡稱“該船”）來說明脫硫塔在船上的應用。

如圖1 所示，該船選擇了雙塔結構的脫硫塔改造方案，主機煙氣可以直通1號塔體，輔機煙氣通往2號塔體，在兩個獨立的塔體之間設有氣密遙控閥，可根據實際船舶工況下的煙氣排放量來調控氣密閥的開啟和關閉，實現單塔洗滌工作、雙塔洗滌工作的切換。

7 結語

在船舶上應用脫硫塔實現脫硫時，要綜合考慮船舶的負荷、船上的空間、脫硫塔的類型、船舶航道水域特點、船舶運營區域的法規規范等因素，總之，沒有完美的脫硫塔系統，而是要選擇合適船型的脫硫塔類型，搭配出既有經濟性又符合環境限流標準的脫硫塔方案。

參考文獻：

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