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摘要：為適應大量船舶進行脫硫改造的需求，介紹脫硫系統的構成與形式和脫硫原理與脫硫系統配置要求，論述脫硫設備安裝、脫硫管系泵壓試驗和脫硫系統調試等脫硫系統安裝工藝。經實船驗證，脫硫系統安裝工藝對其他船舶的同類施工具有借鑒和推廣價值。

關鍵詞：船舶；脫硫系統；安裝工藝；廢氣清洗系統

0引言

根據國際海事組織（ＩＭＯ）海上環境保護委員會（ＭＥＰＣ）第７０次會議的決議，自２０２０年１月１日起全面實行對硫氧化物（ＳＯｘ）排放的限制要求，全球航行船舶只可使用硫含量（質量分數，下同）不超過０．５％的燃油［１］。在排放控制區，硫含量不可超過０．１％。２種方法可達到這些要求：使用低硫油或替代燃料；加裝廢氣脫硫裝置［２］。前者簡單但成本高，多數船舶所有人采用后者，安裝廢氣清洗系統（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＣｌｅａｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，ＥＧＣＳ），因此大量處于服役期和已設計完成正在建造的船舶需要進行脫硫改造。

1船舶脫硫系統

１．１脫硫系統的構成與形式

在通常情況下，脫硫系統分為開式脫硫、閉式脫硫和混合式脫硫等３種類型。開式脫硫是廢氣經ＥＧＣＳ處理，煙氣排入大氣，廢水排放入海；閉式脫硫是廢氣經ＥＧＣＳ處理，煙氣排入大氣，廢水在系統內循環，不排放入海；混合式脫硫兼具上述２種功能，在廢水可排放區域運行開式脫硫，在港口等不可排放廢水區域采用閉式脫硫。脫硫系統主要包括：脫硫洗滌塔；脫硫海水泵；產生廢氣的設備如主機、輔機、鍋爐、焚燒爐等；相應的管系和儀器。在需要設置廢氣旁通時，應配置導引廢氣流向的風機。某實船脫硫系統構成如圖１所示。脫硫系統的核心部件包括脫硫洗滌塔、泵組、廢氣處理單元、傳感器及其監測分析儀器設備等。常用的洗滌塔分為Ｕ字形和Ｉ字形，其中Ｕ字形洗滌塔分為單進口和雙進口，如圖２所示。

１．２脫硫原理與脫硫系統配置要求

ＥＧＣＳ是船舶運輸領域應用較多的后處理技術，其原理是：主機、輔機、鍋爐和焚燒爐等運行產生的廢氣流經脫硫洗滌塔，脫硫海水泵供應海水至洗滌塔內的處理單元進行噴淋，可加入適當藥劑，使廢氣中的二氧化硫、二氧化碳等化學物質溶于水中或藥液中，處理后的廢氣經在線監測合格或采用適當手段確保其成分（質量分數）符合排放要求排放至大氣中，溶有二氧化硫或二氧化碳的海水或溶液經后處理裝置排放入海（開式系統）或繼續在系統內循環（閉式系統）。根據ＭＥＰＣ．２５９（６８）要求，船舶可按方案Ａ或方案Ｂ配備ＥＧＣＳ［３］。方案Ａ：將ＥＧＣＳ安裝在臺架上驗證其處理能力，在裝船后核查ＥＧＣＳ各項參數，若均在認可范圍內運行，即可認為其ＳＯｘ排放符合要求；臺架試驗選擇大中小３個不同流量、相同設計的ＥＧＣＳ進行，在合格后對全系列的ＥＧＣＳ予以認可。方案Ｂ：對廢氣中的ＳＯｘ排放進行連續監測，實時監測ＳＯｘ排放滿足ＩＭＯ要求；不要求在臺架上驗證ＥＧＣＳ的處理能力，依靠經認可的在線監測系統保證ＳＯｘ排放符合要求。

2脫硫系統安裝工藝

２．１脫硫設備安裝

２．１．１脫硫洗滌塔安裝。脫硫洗滌塔結構分為進排氣系統、吸收塔和海水系統，其中吸收塔是關鍵部分［４］。脫硫洗滌塔是一種化工塔罐式結構，不屬于輪機設備。作為整體購買的設備，不應由船廠進行內部安裝。雖然有些廠家生產的脫硫洗滌塔內部核心部件需要在上船后現場安裝，但必須由廠家代表進入船廠進行安裝，因此不需要船廠設計安裝工藝程序。脫硫洗滌塔船廠安裝任務主要涉及整體吊裝和底座緊固。對于大型塔罐，廠家均提供帶有圖示的詳細吊裝說明，船廠只需要執行即可。對于底座緊固，塔體不存在校中等精密要求，只需要按照常規進行焊接或螺栓緊固即可，即使是使用彈性墊的脫硫洗滌塔，安裝步驟并不復雜。２．１．２脫硫海水泵安裝。不涉及穿艙和校中的海水泵，其安裝主要是泵座安裝和螺栓緊固。涉及穿艙、與電機在不同平臺、需要進行校中的海水泵，其安裝需要設計專門的工藝。為進一步優化脫硫海水泵安裝，注意事項如下：（１）海水泵進出口支管與總管成４５°，可降低壓力，如圖３所示；（２）海水泵泵座面應機加工平坦，泵腳與座板配合面的平面度在±０．５ｍｍ內，采用８．８級的螺栓／螺母擰緊至規定力矩；（３）在海水泵安裝后，若有可能，應再次檢查軸系／聯軸節對中／校中情況。２．１．３脫硫管系安裝。設備安裝結束，需要進行連接管系研配。設備排出與吸入側的法蘭連接必須正確相配，避免在設備側的不合理外力，防止由于管重和熱膨脹而使設備產生變形。設備與管系對中的要求與智能船舶對管系安裝的要求相似［５］。在設備端與管端連接處，在管子公稱通徑（ＮｏｍｉｎａｌＤｉａｍｅｔｅｒ，ＤＮ）≤１００．０ｍｍ時，曲折應≤１．５ｍｍ；在１００．０ｍｍ＜ＤＮ≤２００．０ｍｍ時，曲折應≤２．０ｍｍ；在２００．０ｍｍ＜ＤＮ≤４００．０ｍｍ時，曲折應≤３．０ｍｍ；在ＤＮ＞４００．０ｍｍ時，曲折應≤３．０ｍｍ。軸線偏移應≤１．５ｍｍ。間隙為墊片厚度±０．５ｍｍ。管系特別是與傳感器和儀器連接的監測管系，完成安裝應進行清潔，并防止破壞儀表。在設備與管系之間、管系與管系之間采用法蘭連接時，法蘭面應進行清潔，防止臟污造成密封不嚴和其他問題。２．１．４脫硫儀器儀表安裝。脫硫儀器儀表大多采用機柜和配電箱等形式，除較少采用焊接安裝外，大部分采用螺栓安裝。在安裝時應對正位置、掌握尺寸，若底座不平，可使用適當的墊片進行調整，按規定的力矩擰緊螺栓即可。脫硫傳感器不僅包括常見的溫度傳感器和壓力傳感器，而且包括測量廢氣的傳感器和測量廢水的傳感器等。在傳感器安裝前，應注意保護觸點等敏感部件。傳感器的安裝位置、安裝方向和安裝方法應符合設計要求，在整個安裝過程中應輕拿輕放，防止損壞。應注意避開影響傳感器感知的因素。

２．２脫硫管系泵壓試驗

按照設計要求，在脫硫管系安裝后需要進行泵壓試驗。脫硫海水泵對介質清潔度要求較高，必須從管系中隔離。對分離的各單元部件敞口均應進行有效封堵，防止臟物和異物等進入單元部件內部。在泵壓試驗時，管系所有接頭和焊縫均應充分暴露，不允許包絕緣。試驗所用的盲板應按設計要求進行領用，具有足夠的強度，并具有明顯的標記以防止在試驗后被遺漏在系統內。盲板安裝部門和人員負責試驗后的盲板拆除。在安裝和拆除后需要班組施工者、車間、專船盲板負責人簽署船舶建造試驗盲板使用確認表，在確認后報項目組，項目組負責盲板安裝和拆除確認的監管。同一系統／設備／艙室盲板的安裝和拆除必須填寫在同一份確認表內。

２．３脫硫系統調試

經查詢，已完成脫硫改造的船舶大部分采用方案Ｂ。由于方案Ｂ要求在船上利用煙氣分析儀對煙氣進行在線檢測，對排放洗滌水進行取樣測試和模擬計算［６］，系統綜合效果通過實際操作進行驗證，因此脫硫系統調試在于使系統運行起來，進行監測點驗證和在線脫硫數據測量，將實測結果與標準規定的數據進行對比，符合標準要求即為成功。方案Ａ的脫硫系統調試分為系泊試驗和航海試驗。系泊試驗進行監測報警及安全保護裝置功能試驗、閥試驗、泵和風機試驗等。由于系泊期間不可使用燃油，因此只可進行操作動作試驗，無法進行真正的脫硫并取得脫硫效果數據。航海試驗進行系統的實際運行，通過實實在在的脫硫操作進行實時數據采集，真實取樣以備實驗室檢測。

3結語

到目前為止，多艘船舶在大連船舶重工集團采用方案Ｂ進行脫硫改造或完成并交付使用。２０１９年，在大連船舶重工集團建造并交付使用的１艘超大型油船（ＶｅｒｙＬａｒｇｅＣｒｕｄｅＣａｒｒｉｅｒ，ＶＬＣＣ）成為中國船級社（ＣＣＳ）經手的第１艘采用方案Ａ脫硫的船舶，其調試程序具有開創性和里程碑的意義。采用方案Ａ或方案Ｂ的脫硫系統，其安裝、泵壓試驗和調試的工藝均得到實船的成功驗證，可完全足大量船舶進行脫硫改造的需求，滿足燃油裝置ＳＯｘ排放符合ＩＭＯ要求的目的。

參考文獻

［１］中國船級社．船舶廢氣清洗系統設計與安裝指南［Ｓ］．２０１５．

［２］王丁振，郭景州，劉少俊，等．船用鎂基濕法脫硫中試試驗研究［Ｊ］．船舶工程，２０２１，４３（６）：１０９－１１３．

［３］中國船級社．船舶廢氣清洗系統（ＥＧＣＳ）檢驗實施方案的通函［Ｚ］．２０１９．

［４］陶鑫，郝長亮，李振宇．船舶柴油機排氣后ＳＯｘ處理裝置的研究［Ｊ］．船舶物資與市場，２０２０（１２）：４３－４４．

［５］蘇新，孫有君，陳紅梅，等．智能船舶設備通用安裝工藝［Ｊ］．造船技術，２０２０（６）：４７－４９．

［６］唐傳安，楊述闖，王家支，等．某ＶＬＣＣ廢氣清洗系統加裝應用研究［Ｊ］．船舶，２０２０，３１（１）：３－６６．

作者:孫有君 唐傳安 牛建民 禹文娟 陳紅梅 黃如祎 單位:大連船舶重工集團有限公司 上海船舶工藝研究所 哈爾濱工程大學材料科學與化學工程學院