IMO和歐盟船用燃油采樣點法規(guī)分析和設(shè)計實例

范江彬

(中國船級社 江蘇分社泰州辦事處,江蘇 泰州 225300)

0 引言

根據(jù)《國際防止船舶造成污染公約》(下文簡稱MARPOL公約)附則VI第14條規(guī)定:從2015年1月1日開始,對航行于排放控制區(qū)的船舶要求使用硫含量不超過0.10%的燃油;從2020年1月1日開始,對航行于非排放控制區(qū)的船舶要求使用硫含量不超過0.50%的燃油。最嚴(yán)“限硫令”已在全球范圍內(nèi)全面推行。驗證船用燃油的含硫量是否滿足公約要求是“限硫令”得以有效實施的必要措施。直接對船用燃油進行采樣和分析被港口國普遍認(rèn)為是一種在實踐中可行和有效的驗證方式,但目前只有國際海事組織(IMO)和歐盟(EU)對船用燃油采樣點的要求做了具體的規(guī)定。IMO先后通過多個指南和一個決議,統(tǒng)一了船用燃油采樣點的要求,用于指導(dǎo)采樣點的布置和采樣操作。

為了應(yīng)對“限硫令”,目前業(yè)界將研究重點放在低硫燃油對主/輔機的影響[1]、主/輔機燃油系統(tǒng)的技術(shù)改進[2]與管理優(yōu)化[3]、脫硫技術(shù)[4]和替代燃料[5]等方面,鮮有對船用燃油采樣點法規(guī)的探討。隨著IMO MEPC.324(75)決議在2022年4月1日生效,包括在用燃油和船上燃油的區(qū)分和船用燃油采樣點的布置等問題已經(jīng)成為船檢、船廠和船東等討論的熱點。本文對IMO、EU法規(guī)中有關(guān)船用燃油采樣點的要求進行分析,并對某國際航行散貨船船用燃油采樣點的設(shè)計進行研究。

1 船用燃油采樣點法規(guī)分析

1.1 船用燃油采樣點法規(guī)溯源

IMO分別于2016年、2020年、2021年通過了《用于船用燃油硫含量驗證的船上采樣指南》(下文簡稱《船用燃油采樣指南》)(MEPC.1/Circ.864)、《2019年船上在用燃油硫含量驗證用船上采樣指南》(下文簡稱《在用燃油采樣指南》)(MEPC.1/Circ.864/Rev.1)、《2020年船上擬使用或載運使用的燃油船上采樣指南》(下文簡稱《船上燃油采樣指南》)(MEPC.1/Circ.889)。根據(jù)MEPC.1/Circ.864/Rev.1,《船用燃油采樣指南》已被《在用燃油采樣指南》取代。這兩個指南對燃油采樣點的要求完全一致,只是前者適用于船用燃油采樣,后者適用于在用燃油采樣。根據(jù)IMO于2020年11月通過的MEPC.324(75)決議,在用燃油樣本被定義為船上在用的燃油樣本,船上燃油樣本被定義為船上擬使用或為使用而載運的燃油樣本,即船用燃油被分成了在用燃油和船上燃油。《船上燃油采樣指南》適用于船上燃油采樣。該決議也在MARPOL公約附則VI附錄VI《燃油樣品的燃油驗證程序》中增加了在用燃油和船上燃油硫含量驗證程序。

EU于2015年正式通過了COMMISION IMPLEMENTING DECISION (EU) 2015/253法案,規(guī)定了驗證船用燃油是否符合硫含量限值要求:除通過查閱航海日志和燃油交付單并對船上保存的燃油代表樣品化驗外,和/或船舶還需設(shè)置在用燃油采樣點,其設(shè)置要求與IMO《在用燃油采樣指南》要求完全一致,即如果船舶滿足IMO關(guān)于船用燃油采樣點的要求,那么就滿足歐盟的要求。

1.2 在用燃油和船上燃油的區(qū)分

根據(jù)在用燃油樣本的定義和《在用燃油采樣指南》中在用燃油采樣點應(yīng)安裝在日用柜下游的要求,可以確定從日用柜下游(不包括該日用柜)至燃油燃燒設(shè)備的供油管路及其回油管路中的燃油應(yīng)被視為在用燃油。根據(jù)船上燃油樣本的定義和《船上燃油采樣指南》中對燃油采樣點的要求,可以確定儲存艙、沉淀柜、日用柜和燃油輸送系統(tǒng)中的燃油應(yīng)被視為船上燃油。假設(shè)某國際航行船舶在港口機動航行時主機燃用輕柴油,那么從輕柴油日用柜至該主機的供油管路和該主機的回油管路中的輕柴油即為此刻的主機在用燃油,而從低硫燃油日用柜、高硫燃油日用柜至該主機的供油管路中的殘油既不是在用燃油,也不是船上燃油。

在用燃油和船上燃油采樣點布置相同點如下:

(1)易于且能安全到達(dá)。

(2)采樣點位置與熱表面或電氣設(shè)備之間應(yīng)設(shè)有保護,防護裝置或結(jié)構(gòu)應(yīng)足夠堅固,以確保燃油泄露、飛濺或噴射不會噴濺到熱表面或電氣設(shè)備上。

(3)采樣接頭應(yīng)設(shè)有漏油收集裝置或?qū)⑷加托狗诺叫狗殴窕蚱渌踩恢谩?/p>

在用燃油和船上燃油采樣點布置不同點如下:

(1)在用燃油采樣點位于在用燃油日用柜下游,安全可行的情況下盡可能靠近燃油燃燒設(shè)備。

(2)船上燃油采樣點如采樣位置位于燃油輸送系統(tǒng),最好設(shè)置在油液重新循環(huán)到燃油艙的位置;如位于系統(tǒng)柜(沉淀柜或日用柜),則只能通過裝在柜上的采樣點采樣;如從燃油艙采樣,可通過合適的檢查口蓋板或者艙口蓋采樣,但應(yīng)具備合適的采樣設(shè)備;如通過測量管采樣,則須具有適當(dāng)?shù)牟贾谩?/p>

1.3 在用燃油采樣點的布置分析

通常情況下,供同一燃油燃燒設(shè)備使用的不同種類的燃油不僅共用部分供油管路,而且共用部分回油管路。當(dāng)燃油燃燒設(shè)備在不同工況下切換時,共用部分管路中的燃油成分在短時間內(nèi)可能是不穩(wěn)定的。假設(shè)某船沒有在由非排放控制區(qū)進入排放控制區(qū)前完成高硫燃油到低硫燃油的轉(zhuǎn)換,那么在該船進入排放控制區(qū)后即便已經(jīng)開始燃用低硫燃油,但是由于低硫燃油中可能混有高硫燃油,其硫含量也可能是超標(biāo)的。只有當(dāng)船舶完成了燃油轉(zhuǎn)換且在用燃油已對管路進行了全面清洗后才能進行在用燃油的采樣。輔機和鍋爐可以分別單獨運行,且主機、輔機和鍋爐在同一時刻可以燃用不同種類的燃油,因此從各個日用柜通往這些燃油燃燒設(shè)備的各個管路上或其回油管路上都應(yīng)安裝采樣點。

1.4 船上燃油采樣點的布置分析

如果在儲存艙、沉淀柜和日用柜加注燃油前已經(jīng)對艙、柜做了全面的清洗,那么艙、柜中的燃油化學(xué)成分是穩(wěn)定的。燃油從儲存艙注入沉淀柜除了空間上的轉(zhuǎn)移外,在經(jīng)過沉淀和放殘去除密度大的油泥和水后,沉淀柜中燃油的硫含量不小于儲存艙中的硫含量。由于燃油從沉淀柜轉(zhuǎn)移至日用柜的過程中要經(jīng)過分油機的處理,水和雜質(zhì)被進一步排除,日用柜中燃油的硫含量不小于沉淀柜中的硫含量。由于去除的油泥和水的質(zhì)量相對于流經(jīng)油柜的燃油的質(zhì)量可以忽略不計,所以可以認(rèn)為在儲存艙、沉淀柜和日用柜中的同一種燃油的硫含量是一樣的。

假設(shè)港口國主管當(dāng)局可能對任何一種船上燃油采樣,對采樣點布置方法的討論如下:

(1)如果船上燃油是由一種燃料油或者一種輕柴油組成的,如只在排放控制區(qū)或者非排放控制區(qū)航行的大多數(shù)船舶往往如此配置,那么在輕柴油儲存艙、日用柜和輕柴油駁運系統(tǒng)三者之一布置采樣點,在燃料油儲存艙、沉淀柜、日用柜和燃料油駁運系統(tǒng)四者之一布置采樣點,就可以滿足要求。

(2)如果船上燃油是由多種燃料油或者多種輕柴油組成的,那么采樣點的布置情況要復(fù)雜得多。假設(shè)某往來于排放控制區(qū)和非排放控制區(qū)的船舶攜帶2種燃料油(高硫燃油和低硫燃油)。雖然高硫燃油和低硫燃油都有各自的儲存艙,但卻存在共用沉淀柜和日用柜的情況。如果港口國主管當(dāng)局會把船上燃油采樣事宜提前通知船舶且船舶有充足時間通過洗艙和重新注入的操作使低硫燃油和高硫燃油分別進入各自的沉淀柜和日用柜,那么船上燃油采樣點可以布置在全部的沉淀柜或者全部的日用柜或者燃油駁運系統(tǒng)。如果港口國主管當(dāng)局不事先通知船舶采樣事宜,那么為了避免高硫燃油污染低硫燃油,就只能通過儲存艙的采樣點或者艙蓋或者測量管采樣。如果船舶攜帶有2種輕柴油(高硫輕柴油和低硫輕柴油)且共用日用柜,那么船上燃油采樣點布置的討論同上。

按照船用燃油的歸類,船上燃油也應(yīng)包括應(yīng)急發(fā)電柴油機日用柜和焚燒爐日用柜中的輕柴油。應(yīng)急發(fā)電柴油機供油和回油管路中的輕柴油與日用柜中的輕柴油完全相同,即在用燃油和船上燃油指向的是同一種燃油。這種情況也適用于焚燒爐。通常情況下,應(yīng)急發(fā)電柴油機日用柜和焚燒爐日用柜中的輕柴油來自于輕柴油日用柜,但這并不意味著這兩者日用柜中的輕柴油種類與輕柴油日用柜中的完全相同。比如,這兩者日用柜中的輕柴油可以是上一個航次余留的而輕柴油日用柜中的則可以是本航次新注入的。應(yīng)急發(fā)電柴油機燃油系統(tǒng)和焚燒爐燃油系統(tǒng)的采樣點,既可以布置在這兩者的日用柜上,也可以布置在這兩者的供油或者回油管路上。

1.5 船上燃油采樣點的適用范圍

2021年10月1日MARPOL公約附則VI修正案(MEPC.324(75))決議視為已被接受,并已于2022年4月1日正式生效。在該決議生效后,締約國的主管當(dāng)局有權(quán)要求對在用燃油進行實時采樣和分析。該修正案規(guī)定,對2022年4月1日以前建造的船舶,應(yīng)不晚于2023年4月1日或以后附則VI第5.1.2條規(guī)定的首次換證檢驗安裝或指定在用燃油采樣點。低閃點(≤60℃)燃油系統(tǒng)不需要設(shè)置在用燃油采樣點。同時,法規(guī)尚未強制要求船舶安裝船上燃油采樣點。

2 船用燃油采樣點的設(shè)計實例

本文根據(jù)法規(guī)要求給出了某船船用燃油采樣點的設(shè)計實例以供參考。該船為國際航行散貨船,其高硫燃油儲存艙、沉淀柜和日用柜的數(shù)目分別為5、2、2;低硫燃油儲存艙和日用柜的數(shù)目分別為1、1;輕柴油儲存艙和日用柜的數(shù)目分別為1、1;應(yīng)急發(fā)電柴油機日用柜和焚燒爐日用柜中的輕柴油來自輕柴油日用柜。該船雖于2021年11月已開始建造,但已經(jīng)考慮到了MEPC.324(75)決議,并據(jù)此布置了船用燃油采樣點。

2.1 主/輔機的在用燃油采樣點設(shè)計

圖1為該船主機在用燃油采樣點布置,采樣點布置在主機燃油供油單元的出口處。一般采用截止閥+自閉閥組合或者截止閥+截止閥組合的形式來控制采樣管路中燃油的通斷。

無論某時主機在用燃油是高硫燃油、低硫燃油還是輕柴油,都通過同一個采樣點進行采樣,因此在采樣時應(yīng)確保主機已完成燃油轉(zhuǎn)換并且在用燃油已對燃油系統(tǒng)做了全面的清洗。如高硫燃油、低硫燃油和輕柴油系統(tǒng)具有各自的采樣點,則采樣點需分別安裝在各自日用柜出口處。相較于前者,這樣的布置雖復(fù)雜,但操作更簡便。

由于輔機燃油系統(tǒng)的組成和功能與主機燃油系統(tǒng)的基本相同,輔機在用燃油采樣點的布置也與主機的相似。

2.2 鍋爐在用燃油采樣點設(shè)計

鍋爐通常使用燃料油泵和輕柴油泵分別泵送燃料油和輕柴油至燃燒器,因此需要分別在燃料油系統(tǒng)和輕柴油系統(tǒng)上布置采樣點。需要注意的是,由于鍋爐燃料油泵或輕柴油泵的出口壓力較大,為防止采樣時燃油噴濺,采樣點應(yīng)安裝在油泵的入口處或鍋爐的回油管上。該船鍋爐燃料油在用燃油采樣點的布置見圖2。該船的輕柴油在用燃油采樣點亦安裝在輕柴油泵的入口處。

M—電動機;P—壓力表。

如果低硫燃油和高硫燃油共用燃料油泵,兩者在燃料油泵前必然共用一部分管路。如果采樣點也安裝在這部分管路上,則在采樣時應(yīng)確保鍋爐已完成燃油轉(zhuǎn)換并且在用燃油已對燃油系統(tǒng)做了全面的清洗。對于低硫燃油和高硫燃油共用一部分回油管的情況,采樣操作亦然。

2.3 船上燃油采樣點設(shè)計

船上燃油采樣點的布置有多種選擇。圖3為該船船上燃油采樣點布置,不同燃油的采樣點分別布置在各自的燃油駁運泵出口處。

M—電動機。

如從燃油儲存艙、沉淀柜或日用柜采樣,則應(yīng)將采樣點安裝在相應(yīng)的艙、柜上。對于燃油艙,也可通過合適的檢查口蓋板或艙口蓋取樣,但此時應(yīng)具備合適的采樣設(shè)備并由專業(yè)機構(gòu)完成采樣。相對而言,將采樣點布置在燃油駁運系統(tǒng)上要更加簡便易行。其優(yōu)點如下:①可以避免在艙、柜上開口而削弱其結(jié)構(gòu)強度和密性;②安裝簡單且后續(xù)維修方便;③不需要第三方的參與即可完成采樣操作。

如果船舶接近完工或者已經(jīng)難以修改,也可以通過燃油儲存艙的測量管進行燃油采樣,但應(yīng)具備適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。圖4為從測量管采樣的示意圖。

圖4 從測量管采樣的示意圖

圖5為該船應(yīng)急發(fā)電柴油機日用柜的采樣點布置。因為應(yīng)急發(fā)電柴油機的在用燃油和船上燃油指向的是同一種燃油,所以既可以通過供油或者回油管路上的采樣點采樣,也可以通過安裝在日用柜上的采樣點采樣,但不應(yīng)通過油柜上的泄放接頭進行采樣。焚燒爐日用柜采樣點的布置與應(yīng)急發(fā)電柴油機的類似。

圖5 應(yīng)急發(fā)電柴油機日用柜的采樣點布置

3 結(jié)語

隨著“限硫令”在全球范圍內(nèi)的實施,為了便于船用燃油的采樣和分析,船舶必須布置法規(guī)要求的燃油采樣點。雖然MEPC.324(75)決議已經(jīng)生效,但由于目前尚不清楚港口國主管當(dāng)局如何具體執(zhí)行該決議和包括船檢、船廠和船東等在內(nèi)的各方對《船上燃油采樣指南》的部分內(nèi)容的理解存在偏差,后續(xù)還需要對船用燃油采樣點做更多的討論。