船舶廢氣清洗系統常見缺陷案例分析

李 剛 張力夫 郭 沖

一、引言

船舶燃油中含有硫元素，其燃燒后轉化為船舶廢氣中的硫氧化物，硫氧化物可能對建筑、土壤、水體及人體等產生危害。為降低硫氧化物對環境的危害，國際海事組織（IMO）規定自2015年1月1日起，在排放控制區內船舶使用燃油的硫含量質量百分比不得超過0.10%，自2020年1月1日起在全球范圍內船舶使用燃油的硫含量質量百分比不得超過0.50%。為了應對IMO“限硫令”，船舶可采取三種方案來滿足相關要求：一是直接使用低硫燃油作為燃料，在煉油過程中除去燃油中的硫可得到低硫燃油；二是繼續使用高硫燃油作為燃料，同時加裝船舶廢氣清洗系統（Exhaust Gas Cleaning System，EGCS），通過EGCS對燃油燃燒后的廢氣進行洗滌，達到除去廢氣中硫氧化物的目的；三是使用液化天然氣、電等清潔能源，實現硫氧化物零排放。

據統計，截至2021年11月，全球共有約4 347艘國際航行船舶已安裝EGCS，以總噸計約占全球運力的23.9%。[1]隨著安裝EGCS的船舶不斷增多，港口國監督（PSC）檢查官對EGCS的檢查頻次也逐步增加。自IMO實施全球“限硫令”以來，以洋山港海事局為例，2020—2023年在PSC檢查中開展EGCS檢查的數量分別為21艘次、27艘次、42艘次和121艘次。本文梳理了PSC檢查中EGCS的檢查項目和常見缺陷，并分析相關典型案例，以期為海事管理機構、船舶檢驗機構、航運公司和船員提供參考。

二、船舶EGCS工作原理及分類

（一）常見的船舶EGCS工作原理

EGCS系指使用液體清洗介質減少燃油燃燒裝置廢氣中硫氧化物污染物的整套系統，包括一個或多個EGC（Exhaust Gas Cleaning）單元、輔助系統、儀表、控制與監測報警系統等。EGCS按工作模式可分為開式、閉式、混合式幾種類型，混合式EGCS既可在開式模式下運行，也可在閉式模式下運行。幾個EGC單元可利用一個共用的排氣系統和排氣監測系統，也可利用一套共用的洗滌水、供水、水處理和/或舷外系統、排放水監測裝置[2]。EGCS運行原理是利用海水（弱堿性）或加有堿液的洗滌水與主機、發電柴油機、鍋爐等燃油燃燒裝置所產生的廢氣在脫硫塔內對沖反應，中和脫硫，降低廢氣中硫氧化物的含量，其基本原理如圖1所示[3]。

圖1 船舶EGCS原理

三、檢查項目、常見缺陷及案例分析

（一）證書和文書缺陷

（二）船舶EGCS分類

根據洗滌模式的不同，船舶EGCS可分為開式、閉式和混合式系統。

1.開式EGCS

如圖2所示，開式EGCS系指直接采用海水對廢氣進行清洗脫硫，完成脫硫后的洗滌水經專門的水處理裝置進行處理，各項指標達到排放標準后直接排出舷外的系統。

圖2 開式EGCS

2.閉式EGCS

如圖3所示，閉式EGCS系指采用添加了脫硫劑的水溶液對廢氣進行清洗脫硫，完成脫硫后的洗滌水經脫硫劑補充、補水、冷卻等處理過程后，循環進行廢氣清洗的系統。

圖3 閉式EGCS

3.混合式EGCS

如圖4所示，混合式EGCS系指將開式和閉式EGCS組合起來的系統，在不同海域航行時可根據需要選擇運行開式或閉式系統，比如在公海航行時可選擇開式系統運行，而在洗滌水排放限制區域航行或者停泊時，可選擇閉式系統運行。

圖4 混合式EGCS

海事管理機構對與船舶EGCS相關的船舶證書、文書進行檢查，相關證書包括國際防止船舶大氣污染證書、EGCS的產品證書、型式認可證書、硫氧化物排放符合證書等，相關文書包括硫氧化物排放符合計劃、EGCS技術手冊、船上監測手冊、EGCS記錄簿、燃油供應憑證等。

EGCS在試驗、檢驗發證、排放符合性驗證方面可采用不同的方案，IMO將其分為方案A和方案B。方案A系指通過性能試驗驗證EGCS在使用中可達到預期的性能，營運中通過運行參數連續監測以及定期排放核查證明其持續排放符合性的檢驗方法，通常通過臺架試驗和參數檢查來證明EGCS排放符合性。方案B系指通過安裝經認可的廢氣排放監測裝置連續監測和顯示EGCS運行時的排放比值，并定期進行參數檢查以證明其持續排放符合性的檢驗方法，即通過對廢氣中硫氧化物排放進行連續監測來證明EGCS排放符合性。無論是方案A還是方案B，都需要安裝EGCS并進行初次檢驗，檢驗合格后完成船舶國際防止空氣污染證書（IAPP）的簽署。方案A需要進行SECC（硫氧化物排放符合證書）的發證檢驗，方案B需要核查廢氣排放監測系統的認可證書的檢驗。MEPC.340（77）號決議通過的《2021年廢氣清洗系統指南》中不同方案所需的文件見表1。

表1 方案A和方案B所需的相關文件

值得注意的是，由于EGCS生產廠家的工廠內很難有匹配的燃油燃燒裝置，故相應臺架試驗內容通常在船廠的系列船首制船上進行。由于方案A類似產品的型式認可試驗，需測試出主要工作參數的邊界條件，要求嚴格，所以大部分EGCS選擇采用方案B。[4]

2.常見缺陷

此類缺陷主要有EGCS未在國際防止船舶大氣污染證書中標注或與標注設備不符、采用方案A的船舶EGCS無型式認可證書、船上未持有硫氧化物排放符合計劃、船上持有的硫氧化物排放符合計劃未經主管機關認可、船上持有的硫氧化物排放符合計劃內容不符合要求、船上EGCS技術手冊內容不符合要求、EGCS記錄簿顯示洗滌水排放超過規定值等。

3.案例分析

2023年2月，PSC檢查官查看某外輪的EGCS記錄簿（見表2），該頁記錄了2023年1月30日0800時、1月30日1700時、1月31日0800時的EGCS相關運行參數，發現其記錄的排放洗滌水的pH值分別為5.96、5.34、4.95，相應的洗滌水進口pH值分別為8.35、8.38、8.61，可以計算出進出口的pH差值分別為2.39、3.04、3.66。而IMO要求排放的洗滌水的pH值應低于6.5，洗滌水進出口的差值應低于2，顯然，該頁記錄的數值不符合要求。

表2 EGCS記錄簿部分數據

MEPC.340（77）號決議規定了EGCS的驗證、測試、檢驗和發證要求，并規定了排放洗滌水入海的標準。值得注意的是，一些國家的港口已經實施了要求更嚴格的地方法規，限制甚至完全禁止在其管轄水域內通過開式EGCS排放洗滌水。我國也規定船舶不得在我國船舶大氣污染物排放控制區內排放EGCS洗滌水。在排放控制水域中作業時，裝有開式系統的船舶應切換使用符合要求的燃油，裝有混合式系統的船舶應將系統切換到閉環模式或使用符合要求的燃油。當船舶在禁止開式系統洗滌水排放的港口時，建議安裝開式或混合式EGCS系統的船舶分別建立適當的轉換程序，以符合燃油使用或閉環模式的轉換。開式系統的切換程序還應考慮在洗滌塔關閉前用合規燃油沖洗燃油系統所需的時間。轉換也應在遠離繁忙水道的適當位置進行，以確保航行安全。

（二）系統和設備缺陷

1.檢查項目

PSC檢查官對船舶EGCS設備的現場檢查主要是核實船舶硫氧化物的排放是否達到了IMO規定的排放控制要求。檢查官主要對洗滌塔、自動控制系統、供水模塊檢查、換熱模塊、水處理系統、排氣系統、廢氣監測系統、洗滌水監測系統開展檢查。比如檢查噴嘴內是否有雜物堵塞噴嘴，防止因噴嘴堵塞影響噴淋效果，導致性能降低；檢查海水泵的機械密封、軸封是否存在泄漏，以免造成潤滑性能變差，導致部件損壞；檢查傳感器外觀及接液部位是否正常，是否有腐蝕及進水導致短路的情況。

2.常見缺陷

此類缺陷主要有：采用方案B的EGCS廢氣連續監測系統發生故障、船舶廢氣/廢水連續監測數據未按規定保存18個月，進出口海水檢測設備檢測值不滿足規定，海水泵損壞無法滿足海水流量要求，使用高硫油的燃油燃燒裝置未接入EGCS，發電機功率不滿足船舶EGCS的要求，接入脫硫塔的主機馬力計故障導致脫硫塔無法識別主機功率進而無法根據主機實時功率自動調節噴水量，等。下文以“接入脫硫塔的主機馬力計故障導致脫硫塔無法識別主機功率進而無法根據主機實時功率自動調節噴水量”為案例展開分析。

3.案例分析

2022年7月，PSC檢查官對某輪實施PSC檢查，檢查后簽發了港口國監督檢查報告，報告中共有7條缺陷，其中有一條缺陷涉及EGCS。檢查發現，EGCS監控界面顯示“ENGINE POWER OVER LIMIT”報警，EGCS無法根據主機實時功率自動調節噴水量。但監控界面顯示當前僅接入一臺輔機，檢查官要求船方啟動主機，發現監控界面主機功率信號模塊為灰色，進一步檢查后確認位于軸遂內主軸為脫硫塔提供實時主機負荷的馬力計故障。該缺陷描述為“14699 Scrubber can not adjust water pump flow automatically due to the engine torque meter defective—17”。

EGCS主要用來減少廢氣中的SO2含量而非CO2含量，因此，經EGC單元后廢氣的SO2和CO2含量比值可反映系統從廢氣中去除SO2的效果。EGCS內部的水霧噴淋設備連接給水泵，該泵可根據各設備的實時功率自動調整水泵給水流量，進而調整水霧噴淋強度。經對監控界面的檢查，發現該輪實時硫碳比為7.2，符合《2021年廢氣清洗系統指南》中的排放標準。但考慮到目前主機并未滿負荷運行，其他各發電機也未開啟，在使用高硫燃油（HSFO）的情況下，無法確保海上航行期間一定能滿足排放要求。因此要求該船暫時將EGCS洗滌水噴水量設定為最大值，且故障未修復前不得換用HSFO，缺陷需在開航前糾正。就該輪而言，由于主機馬力計的故障，EGCS無法識別主機功率，不滿足IMO對硫氧化物排放的相關要求，同時無法自動調節清洗水的水量，在主機滿負荷工況下，存在無法滿足等效排放要求的情況。船長認同PSC檢查官開具的缺陷，在第一時間與公司聯系，安排工程師上船維修，在開航前對馬力計進行修復。缺陷整改完畢后，EGCS可以識別主機實時功率，自動調節功能生效。經PSC檢查官復查合格后，該缺陷被關閉。

（三）船員操作類缺陷

1.檢查項目

公約和法規授權PSC檢查官可對相關船員開展操作性檢查，檢查官可檢查船員是否熟悉公約或技術規則中船舶EGCS操作和維護管理的相關要求，也可就公約和法規對洗滌水的排放要求、應急程序及公司SMS體系中關于EGCS的相關規定展開檢查。

2.常見缺陷

此類缺陷主要有：責任船員對船上EGCS的工作原理和操作流程不熟悉、責任船員對船舶EGCS設備的功能測試不熟悉、責任船員對船舶EGCS應急操作和程序不熟悉、責任船員對相關公約法規要求不熟悉、責任船員對相關文書的記錄不熟悉、無船舶EGCS操作人員的相應培訓記錄、EGCS故障導致的體系類故障。下文以“安全管理體系未能確保EGCS故障后有效實施ISM規則涉及的船上操作以及事故、不符合規定情況的報告和分析”為案例展開分析。

3.案例分析

2020年1月28日，PSC檢查官在對某輪開展檢查時發現，該輪EGCS于2020年1月1日發生故障，船員未將故障報告船旗國（巴拿馬）。此外，該輪在2020年1月1日至6日EGCS故障期間船舶使用了不合規燃油，且未采取相關應急措施，在檢查港也沒采取足夠的措施修復EGCS。該輪在接受PSC檢查時被滯留。

該輪被滯留源于兩個關鍵問題：一是EGCS故障后沒采取應急措施，船舶應在EGCS發生故障后使用合規燃油，除非船上無合規燃油或合規燃油數量不足；二是未制訂后續維修計劃，該輪應提前做好維修計劃，在檢查港修復EGCS。EGCS出現故障很正常，但出現故障后船舶應盡可能使用合規燃油，如合規燃油數量不足，出于航行和作業安全的目的使用不合規燃油是公約允許的，但應收集好客觀證據，及時報告船旗國并在靠港前報告目的港當局。船旗國可以為船舶處置發生故障的EGCS提供支持和指導，如要求船舶采取臨時措施，要求船級社進行臨時檢驗出具條件證書等；港口國也可根據船舶實際情況提出相應的合理要求；船方應做好后續計劃，及時修復設備。

四、結語

海運貿易占全球貿易量的80%以上，而船舶燃油在可以預見的相當長一段時間內仍將是船舶的主要燃料。船舶燃油中的硫含量對防止和減少大氣污染至關重要，EGCS是應對IMO船舶限硫令的重要措施之一，對全球大氣環境的保護具有重要作用。本文介紹了EGCS工作原理及常見PSC缺陷，并分析相關典型案例，以期在EGCS的證書文書、系統設備、船員操作性檢查方面為海事管理機構、船舶檢驗機構、航運公司和船員提供參考。