为什么需要船舶脱硫装置改装？—— 背景：IMO 2025硫排放限制
船舶脱硫装置改装的直接原因是国际海事组织为了减少航运业对空气污染而出台的强制性法规。
-
法规核心内容：
（图片来源网络，侵删）- IMO 2025硫限制公约：自2025年1月1日起，全球船舶所使用的船用燃料硫含量上限从 5%m/m 大幅降低至 5%m/m。
- 排放控制区：在排放控制区（如波罗的海、北海、北美沿海等），硫含量上限已降至0.1%m/m，且此规定保持不变。
-
违规后果：
- 巨额罚款：在港口国监督检查中被发现使用超标燃料，船舶可能面临数万甚至数十万美元的罚款。
- 滞留风险：船舶可能被扣留，直到问题解决，造成巨大的运营损失。
- 声誉损害：对船东和运营商的声誉造成负面影响。
为了满足这一严苛的法规要求,船东和运营商主要有以下三种选择：
- 使用合规的低硫燃料：如MGO（船用柴油）、VLSFO（超低硫燃料油）。
- 使用液化天然气：作为清洁燃料，几乎零硫排放。
- 安装废气清洗系统：也就是我们常说的“脱硫塔”（Scrubber），继续使用高硫燃料油，但通过“洗涤”的方式去除废气中的硫氧化物。
安装脱硫塔因其经济性（在低硫与高硫油价差较大时成本优势明显）和灵活性（不受低硫燃料供应限制）而成为许多船东的首选，从而催生了庞大的船舶改装市场。
船舶脱硫装置的工作原理
脱硫塔,全称“废气清洗系统”，其工作原理类似于工业上的“湿法洗涤”。
（图片来源网络，侵删）
-
基本流程：
- 废气引入：船舶主机的排气（通常温度在140°C - 400°C）被引入洗涤塔。
- 喷淋洗涤：在洗涤塔内部，喷淋系统会喷洒大量的洗涤液（通常是海水或淡水+碱液）。
- SOx吸收：高温废气与喷淋的洗涤液充分接触，废气中的硫氧化物（SOx）溶解于洗涤液中，并与碱性物质发生化学反应，生成无害的硫酸盐。
- 洁净气体排放：经过洗涤后的洁净气体，其SOx含量已降至法规要求以下，通过塔顶的烟囱排入大气。
- 洗涤液处理：吸收了SOx的洗涤液（俗称“洗涤水”或“灰水”）需要进行处理，如果是海水洗涤，会经过内部处理后排入大海；如果是淡水洗涤，则需要一个闭环系统来处理和回收。
-
两种主要技术路线：
- 开式系统：
- 洗涤液：直接使用取自大海的海水。
- 优点：系统简单，运行成本低（无需购买化学品和淡水）。
- 缺点：受地理位置限制（不能在排放控制区或淡水区使用），洗涤水需要满足IMO的洗涤水质量标准才能排放。
- 闭式系统：
- 洗涤液：使用淡水添加碱性化学药剂（如氢氧化钠NaOH）作为循环洗涤液。
- 优点：不受地理位置限制，全球通用，排放的水质非常干净。
- 缺点：系统复杂，运行成本高（需要消耗化学品和淡水），需要配备额外的水处理系统。
- 混合式系统：结合了开式和闭式的优点，可以在开式和闭式模式之间切换，兼具灵活性和经济性，是目前的主流选择之一。
- 开式系统：
船舶脱硫装置改装的关键步骤
船舶改装是一个复杂且高风险的工程项目,需要周密的计划和执行。
-
前期评估与可行性研究：
（图片来源网络，侵删）- 船型分析：评估船舶的结构、空间布局、主机和辅机型号。
- 空间规划：确定最佳的安装位置，通常选择在烟囱附近，以减少排气管的改动，对于大型船舶，有时需要在甲板上额外建造一个支撑结构。
- 载荷计算：计算脱硫塔及其附属系统的重量、重心和振动，确保船舶稳性和结构强度满足要求。
- 法规符合性：确保改装方案符合船级社、IMO和港口国的所有法规。
-
设计阶段：
- 详细工程设计：由专业的船舶设计公司或脱硫塔制造商进行，包括管路、泵、电气、控制系统等详细图纸。
- 三维建模：进行三维建模，检查管路、设备与船体结构是否存在干涉。
-
采购阶段：
- 设备采购：采购脱硫塔本体、循环泵、风机、阀门、控制系统、传感器等核心设备和材料。
-
施工与安装阶段：
- 进厂坞修：船舶通常需要进入船坞进行改装。
- 结构施工：在选定位置进行切割、焊接，建造新的基座和支撑结构。
- 设备吊装：将重达数十甚至上百吨的脱硫塔吊装到指定位置。
- 管路连接：连接废气进出口管路、洗涤液管路、排放管路等。
- 电气与控制系统安装：敷设电缆，安装控制柜和传感器。
-
调试与交付阶段：
- 系泊试验：在船舶靠泊状态下，进行系统功能测试，检查泵、风机、阀门的运行情况。
- 航行试验：在船舶航行状态下，进行全面的性能测试，确保脱硫塔在不同负荷下都能稳定工作，并达到预期的脱硫效率。
- 报验与取证：邀请船级社、船东代表进行检验，获取相关证书（如IEC证书、MA证书等）。
- 交付：完成所有工作，船舶正式投入运营。
脱硫装置改装的挑战与考量
-
高昂的成本：
- 设备费：一套脱硫塔系统的成本通常在数百万到上千万美元不等，取决于船型和系统类型。
- 改装费：包括设计、施工、坞租、人工等费用，同样是一笔巨大的开销。
-
对船舶性能的影响：
- 重量与重心：增加的重量和高度会影响船舶的稳性、横摇周期和风压面积。
- 空间占用：可能占用甲板或机舱的宝贵空间。
- 阻力增加：对于安装在甲板上的脱硫塔，可能会增加一定的空气阻力。
-
运营与维护复杂性：
- 新增设备：船舶需要增加一套复杂的机械设备，意味着新的故障点和维护需求。
- 人员培训：船员需要接受专门培训，才能熟练操作和维护脱硫系统。
- 备件供应：需要确保关键备件的供应，以防停航。
-
法规与环保风险：
- 洗涤水排放：开式系统排放的洗涤水虽然符合IMO标准，但仍面临一些港口国（如中国、加州）更严格的额外限制，存在违规风险。
- 污泥处理：闭式系统会产生含有污染物的污泥，需要妥善处理，否则会造成二次污染。
船舶脱硫装置改装是IMO 2025法规下，航运业为了合规而采取的关键措施之一，它为船东提供了一个经济、灵活的合规方案，但也伴随着高昂的成本、技术挑战和运营复杂性。
对于船东而言,是否选择改装脱硫塔，需要进行全面的成本效益分析，综合考虑低硫燃料与高硫燃料的价差、船舶的航线规划、船队规模、未来法规走向以及船舶剩余寿命等多种因素。
脱硫塔改装不仅是一项技术改造,更是航运业在环保大趋势下的一次深刻转型，它深刻地改变了船舶的动力系统、运营模式和成本结构。
