船舶脫硫塔改造電氣生產設計解析

董凡新

摘 要：文中通過工作實踐對脫硫塔改造設計進行了闡述、梳理、總結，為現有脫硫塔改造中的電氣生產設計進行了分析，對改造工作起到了一定的指導作用。

關鍵詞：船舶電氣;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）08-0062-02

MEPC.305（73） 決議：禁止船上攜帶用于推進和操作的非合規燃油。其對MARPOL附則VI之第14.1、14.3、14.4條以及配套的IAPP證書附件做了修訂。該修正案規定禁止船上攜帶超過0.50%含硫量的用于燃燒目的的燃油;當船舶處在排放控制區時，則禁止使用超過0.10%含硫燃油;修正案將于2020年3月1日生效。對于已經建造完成和已經投入運營的船舶，為滿足新的規定，船東和船舶運營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備，比如，增設廢氣清洗系統（EGCS）等改造方案。

對于現有船舶來說，使用低硫燃油的優點是安全和可靠性好，但后期的運營燃油成本相對較高，由于低硫燃油的粘度低，機器的燃燒性能隨之降低，同時，低硫燃油的酸性低，氣缸油中的堿性不容易被中和掉，會產生比以往更多的沉淀物。目前已經投入運營的船舶中，特別是近些年建造、目前仍在使用高含硫燃油的大型運輸船舶，很多船主選擇改造船舶，增設廢氣清洗系統（EGCS），即所說的脫硫塔改造。

本文針對現有脫硫塔改造項目中的電氣生產設計進行解析，脫硫塔改造的電氣生產設計主要包括系統的電源配電、電纜路徑規劃、電氣接口對接、輔助系統設計、考慮未來系統的擴展。

1 電源配電

脫硫塔改造中涉及到需要新增供電的設備電源主要有：海水泵電源、主柜控制柜電源、藥劑泵電源、循環系統泵電源、MGPS電源、新增風機及閥控設備電源等。

在原船舶主配電力系統容量允許的情況下，電源主要來自原船的主配電板和新增設備附近的原船的電力分電箱。海水泵、主柜控制柜、新增風機、藥劑泵、循環系統泵等大功率設備一般使用主配電板上的備用開關，MGPS、閥控設備等小功率設備可以使用就近的電力分電箱上的備用開關。在原船舶主配電力系統容量不能滿足供電的情況下，就要根據實際情況進行改造，一種情況是原發電機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，在配電板內增設新的供電開關，如果原配電板空間無法滿足新增要求，則需要新增獨立配電屏與原配電板聯通;另一種情況是原發電機組容量無法滿足增加脫硫塔后的船舶電力需求，那么需要同時增設發電機及新配電板。

脫硫塔改造中要根據船舶的具體情況選擇上述配電改造方案，需要注意的是無論采用哪種配電方案，電力負荷計算書都需要根據實際選定的配電方案送審船舶入籍的船級社審核通過才可以。

2電纜路徑規劃

脫硫塔改造的電源配置完成后，需根據設備額定功率選擇電纜的規格型號，在選擇電力電纜的時候需配合電纜廠家提供的電纜載流量對照表進行計算，確保所選用的電纜能夠承載脫硫塔設備連續工作時的工作電流，并且能承受短暫的過流沖擊以及工作環境的溫度變化;選擇通信電纜時，需明確通信電信所傳載的信號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社發放的形式認可證書。

選定脫硫塔設備的電纜規格型號后，接下來就是制定電纜的敷設方案即電纜路徑規劃，這也是脫硫塔改造中，電氣生產設計對成本影響最大的工作之一。電纜路徑規劃的基本原則是電纜拉放的路徑最短，因為這樣可以縮短脫硫塔改造中的電纜總長度，從而降低改造成本，并且電力電纜實際長度越短也意為著電能在傳輸過程中的損耗越低，對于信號電纜長度越短其傳送信號的衰減才越小，用于船上局域網的網絡電纜單根長度最長不能超過100米。理想狀態，電纜路徑盡量設計的平直，電纜轉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械損傷。但在實際的改造設計中，路徑最短不一定是最優選擇，因為實際改造中電纜拉放時要避開船舶上的船體強結構、管子、設備維護空間、高溫區域等，電纜拉放貫穿防火分隔區域、水密艙壁時，還需進行防火水密封堵、開孔補強等。電纜路徑規劃是一項綜合工作，要面向實際設計，最終選擇最適合的相對最短路徑，并滿足船級社規范的安全要求。

3 接口

脫硫塔作為新增系統，在改造完成后也是船舶的有機組成部分，未來船舶航行過程中，船上的AMS系統需要顯示脫硫塔的一些運行狀態，比如，1號脫硫塔啟動詢問（Scrubber 1 start request）、2號脫硫塔啟動詢問（Scrubber 2 start request）、1號脫硫塔運行狀態（Scrubber 1 running）、2號脫硫塔運行狀態（Scrubber 2 running）、報警（alarms）等。脫硫塔能高效的工作，其系統也需要獲取船舶上的一些狀態信息，比如，主機的運行狀態（Main engine running）、輔機的運行狀態（AUX engine running）、鍋爐的運行狀態（Boiler running）等。以上舉例的接口內容，都是需要在設計時考慮并協調多方設備廠商進行對接的，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信號、串口信號等，不同船型、不同脫硫塔設備廠家對接口的要求有差異，每個改造項目的接口數量也會不同，在設計過程中需仔細核對廠家的設備資料要求，列出接口清單，再協調兩邊的廠家推進接口的對接工作，先要統一兩邊的接口類型，比如，先確定同為串口信號，然后明確使用相同的傳送協議，最后達成一致的解碼信息內容。在條件允許的情況下，可以預留一些備用接口，以便故障時的切換及日后的升級擴展使用。

4 輔助系統

脫硫塔改造中涉及到的輔助系統主要看新增的脫硫塔系統的集成度，根據其需求來確認增加哪些輔助系統，例如，如果新增的脫硫塔系統本身帶有密封風機，則改造設計時，只需要為風機提供電源即可，但如果沒有集成密封風機而仍然需要密封風機的時候，就涉及到風機的選型采購、功率的配比、安裝供電等的設計籌劃了。

下面主要介紹脫硫塔改造中電氣生產設計會涉及到的輔助系統。如果新增的脫硫塔所需的電源電制與船上現有電源電制不匹配，則需要增設變壓器來滿足脫硫塔的用電需求。如有原船的GPS無接口給新增的脫硫塔系統，則需新增GPS用于脫硫塔。如果新增的脫硫塔主控柜無輔機排氣閥控的單元，則需要增設輔機排氣閥控系統。如果新增的脫硫塔使用的不是原船的海水泵，而是增設了新的海水泵組，則新增海水進口濾器的同時，需要增設MGPS系統。如果脫硫塔新增了海水進口、排舷口，一般也要增設手搖泵。不同廠商的脫硫塔所需的輔助系統不同，正如上述提及到的輔助系統等，在做脫硫塔改造電氣生產設計時，要充分核查主系統的需求從而做好輔助系統的電氣生產設計。

5 系統擴展

脫硫塔按照其工作原理可以分為開環式脫硫塔、閉環式脫硫塔、混合式脫硫塔。閉環式脫硫塔、混合式脫硫塔初期投入成本高、占用船舶空間大，但其能達到真正意思上的零排放，系統完整性高，不過，出于成本考慮，并非所有船舶都采用這兩種脫硫塔。開環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，日后如果出臺更加嚴格的零排放要求，這種脫硫塔就需要進一步改造成閉環式脫硫塔。現階段的實際情況是，現在改造的開環式脫硫塔都預留了向零排放升級的“擴展口”。

在開環式脫硫塔改造時，得到船方成本認可的情況下，船舶配電系統、電纜通道等可以放大電氣改造設計的余量，為未來可能增加的藥劑泵、循環系統泵、存儲柜、水處理單元、冷卻系統等預留配電容量和電纜路徑。

6 結語

船舶脫硫塔改造電氣生產設計的核心基礎是滿足即將生效并強制實行的公約要求、相關國家和地區的法律法規、船級社指導意見，然后根據每條改造船的實際情況，結合船東所選的脫硫塔的特點完成改造中的電氣生產設計工作。

參考文獻：

[1] MARPOL 附則VI 第14節.

[2]中國船級社. 船舶廢氣清洗系統設計與安裝指南.

[3]中國船級社. 船舶廢氣清洗系統試驗及檢驗指南.

[4]船舶設計手冊.船舶電氣篇.

[5] MEPC.259（68） 廢氣濾清系統（EGC）導則.