摘要：为适应大量船舶进行脱硫改造的需求，介绍脱硫系统的构成与形式和脱硫原理与脱硫系统配置要求，论述脱硫设备安装、脱硫管系泵压试验和脱硫系统调试等脱硫系统安装工艺。经实船验证，脱硫系统安装工艺对其他船舶的同类施工具有借鉴和推广价值。

关键词：船舶；脱硫系统；安装工艺；废气清洗系统

0引言

根据国际海事组织（ＩＭＯ）海上环境保护委员会（ＭＥＰＣ）第７０次会议的决议，自２０２０年１月１日起全面实行对硫氧化物（ＳＯｘ）排放的限制要求，全球航行船舶只可使用硫含量（质量分数，下同）不超过０．５％的燃油［１］。在排放控制区，硫含量不可超过０．１％。２种方法可达到这些要求：使用低硫油或替代燃料；加装废气脱硫装置［２］。前者简单但成本高，多数船舶所有人采用后者，安装废气清洗系统（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＣｌｅａｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，ＥＧＣＳ），因此大量处于服役期和已设计完成正在建造的船舶需要进行脱硫改造。

1船舶脱硫系统

１．１脱硫系统的构成与形式

在通常情况下，脱硫系统分为开式脱硫、闭式脱硫和混合式脱硫等３种类型。开式脱硫是废气经ＥＧＣＳ处理，烟气排入大气，废水排放入海；闭式脱硫是废气经ＥＧＣＳ处理，烟气排入大气，废水在系统内循环，不排放入海；混合式脱硫兼具上述２种功能，在废水可排放区域运行开式脱硫，在港口等不可排放废水区域采用闭式脱硫。脱硫系统主要包括：脱硫洗涤塔；脱硫海水泵；产生废气的设备如主机、辅机、锅炉、焚烧炉等；相应的管系和仪器。在需要设置废气旁通时，应配置导引废气流向的风机。某实船脱硫系统构成如图１所示。脱硫系统的核心部件包括脱硫洗涤塔、泵组、废气处理单元、传感器及其监测分析仪器设备等。常用的洗涤塔分为Ｕ字形和Ｉ字形，其中Ｕ字形洗涤塔分为单进口和双进口，如图２所示。

１．２脱硫原理与脱硫系统配置要求

ＥＧＣＳ是船舶运输领域应用较多的后处理技术，其原理是：主机、辅机、锅炉和焚烧炉等运行产生的废气流经脱硫洗涤塔，脱硫海水泵供应海水至洗涤塔内的处理单元进行喷淋，可加入适当药剂，使废气中的二氧化硫、二氧化碳等化学物质溶于水中或药液中，处理后的废气经在线监测合格或采用适当手段确保其成分（质量分数）符合排放要求排放至大气中，溶有二氧化硫或二氧化碳的海水或溶液经后处理装置排放入海（开式系统）或继续在系统内循环（闭式系统）。根据ＭＥＰＣ．２５９（６８）要求，船舶可按方案Ａ或方案Ｂ配备ＥＧＣＳ［３］。方案Ａ：将ＥＧＣＳ安装在台架上验证其处理能力，在装船后核查ＥＧＣＳ各项参数，若均在认可范围内运行，即可认为其ＳＯｘ排放符合要求；台架试验选择大中小３个不同流量、相同设计的ＥＧＣＳ进行，在合格后对全系列的ＥＧＣＳ予以认可。方案Ｂ：对废气中的ＳＯｘ排放进行连续监测，实时监测ＳＯｘ排放满足ＩＭＯ要求；不要求在台架上验证ＥＧＣＳ的处理能力，依靠经认可的在线监测系统保证ＳＯｘ排放符合要求。

2脱硫系统安装工艺

２．１脱硫设备安装

２．１．１脱硫洗涤塔安装。脱硫洗涤塔结构分为进排气系统、吸收塔和海水系统，其中吸收塔是关键部分［４］。脱硫洗涤塔是一种化工塔罐式结构，不属于轮机设备。作为整体购买的设备，不应由船厂进行内部安装。虽然有些厂家生产的脱硫洗涤塔内部核心部件需要在上船后现场安装，但必须由厂家代表进入船厂进行安装，因此不需要船厂设计安装工艺程序。脱硫洗涤塔船厂安装任务主要涉及整体吊装和底座紧固。对于大型塔罐，厂家均提供带有图示的详细吊装说明，船厂只需要执行即可。对于底座紧固，塔体不存在校中等精密要求，只需要按照常规进行焊接或螺栓紧固即可，即使是使用弹性垫的脱硫洗涤塔，安装步骤并不复杂。２．１．２脱硫海水泵安装。不涉及穿舱和校中的海水泵，其安装主要是泵座安装和螺栓紧固。涉及穿舱、与电机在不同平台、需要进行校中的海水泵，其安装需要设计专门的工艺。为进一步优化脱硫海水泵安装，注意事项如下：（１）海水泵进出口支管与总管成４５°，可降低压力，如图３所示；（２）海水泵泵座面应机加工平坦，泵脚与座板配合面的平面度在±０．５ｍｍ内，采用８．８级的螺栓／螺母拧紧至规定力矩；（３）在海水泵安装后，若有可能，应再次检查轴系／联轴节对中／校中情况。２．１．３脱硫管系安装。设备安装结束，需要进行连接管系研配。设备排出与吸入侧的法兰连接必须正确相配，避免在设备侧的不合理外力，防止由于管重和热膨胀而使设备产生变形。设备与管系对中的要求与智能船舶对管系安装的要求相似［５］。在设备端与管端连接处，在管子公称通径（ＮｏｍｉｎａｌＤｉａｍｅｔｅｒ，ＤＮ）≤１００．０ｍｍ时，曲折应≤１．５ｍｍ；在１００．０ｍｍ＜ＤＮ≤２００．０ｍｍ时，曲折应≤２．０ｍｍ；在２００．０ｍｍ＜ＤＮ≤４００．０ｍｍ时，曲折应≤３．０ｍｍ；在ＤＮ＞４００．０ｍｍ时，曲折应≤３．０ｍｍ。轴线偏移应≤１．５ｍｍ。间隙为垫片厚度±０．５ｍｍ。管系特别是与传感器和仪器连接的监测管系，完成安装应进行清洁，并防止破坏仪表。在设备与管系之间、管系与管系之间采用法兰连接时，法兰面应进行清洁，防止脏污造成密封不严和其他问题。２．１．４脱硫仪器仪表安装。脱硫仪器仪表大多采用机柜和配电箱等形式，除较少采用焊接安装外，大部分采用螺栓安装。在安装时应对正位置、掌握尺寸，若底座不平，可使用适当的垫片进行调整，按规定的力矩拧紧螺栓即可。脱硫传感器不仅包括常见的温度传感器和压力传感器，而且包括测量废气的传感器和测量废水的传感器等。在传感器安装前，应注意保护触点等敏感部件。传感器的安装位置、安装方向和安装方法应符合设计要求，在整个安装过程中应轻拿轻放，防止损坏。应注意避开影响传感器感知的因素。

２．２脱硫管系泵压试验

按照设计要求，在脱硫管系安装后需要进行泵压试验。脱硫海水泵对介质清洁度要求较高，必须从管系中隔离。对分离的各单元部件敞口均应进行有效封堵，防止脏物和异物等进入单元部件内部。在泵压试验时，管系所有接头和焊缝均应充分暴露，不允许包绝缘。试验所用的盲板应按设计要求进行领用，具有足够的强度，并具有明显的标记以防止在试验后被遗漏在系统内。盲板安装部门和人员负责试验后的盲板拆除。在安装和拆除后需要班组施工者、车间、专船盲板负责人签署船舶建造试验盲板使用确认表，在确认后报项目组，项目组负责盲板安装和拆除确认的监管。同一系统／设备／舱室盲板的安装和拆除必须填写在同一份确认表内。

２．３脱硫系统调试

经查询，已完成脱硫改造的船舶大部分采用方案Ｂ。由于方案Ｂ要求在船上利用烟气分析仪对烟气进行在线检测，对排放洗涤水进行取样测试和模拟计算［６］，系统综合效果通过实际操作进行验证，因此脱硫系统调试在于使系统运行起来，进行监测点验证和在线脱硫数据测量，将实测结果与标准规定的数据进行对比，符合标准要求即为成功。方案Ａ的脱硫系统调试分为系泊试验和航海试验。系泊试验进行监测报警及安全保护装置功能试验、阀试验、泵和风机试验等。由于系泊期间不可使用燃油，因此只可进行操作动作试验，无法进行真正的脱硫并取得脱硫效果数据。航海试验进行系统的实际运行，通过实实在在的脱硫操作进行实时数据采集，真实取样以备实验室检测。

3结语

到目前为止，多艘船舶在大连船舶重工集团采用方案Ｂ进行脱硫改造或完成并交付使用。２０１９年，在大连船舶重工集团建造并交付使用的１艘超大型油船（ＶｅｒｙＬａｒｇｅＣｒｕｄｅＣａｒｒｉｅｒ，ＶＬＣＣ）成为中国船级社（ＣＣＳ）经手的第１艘采用方案Ａ脱硫的船舶，其调试程序具有开创性和里程碑的意义。采用方案Ａ或方案Ｂ的脱硫系统，其安装、泵压试验和调试的工艺均得到实船的成功验证，可完全足大量船舶进行脱硫改造的需求，满足燃油装置ＳＯｘ排放符合ＩＭＯ要求的目的。

参考文献

［１］中国船级社．船舶废气清洗系统设计与安装指南［Ｓ］．２０１５．

［２］王丁振，郭景州，刘少俊，等．船用镁基湿法脱硫中试试验研究［Ｊ］．船舶工程，２０２１，４３（６）：１０９－１１３．

［３］中国船级社．船舶废气清洗系统（ＥＧＣＳ）检验实施方案的通函［Ｚ］．２０１９．

［４］陶鑫，郝长亮，李振宇．船舶柴油机排气后ＳＯｘ处理装置的研究［Ｊ］．船舶物资与市场，２０２０（１２）：４３－４４．

［５］苏新，孙有君，陈红梅，等．智能船舶设备通用安装工艺［Ｊ］．造船技术，２０２０（６）：４７－４９．

［６］唐传安，杨述闯，王家支，等．某ＶＬＣＣ废气清洗系统加装应用研究［Ｊ］．船舶，２０２０，３１（１）：３－６６．

作者:孙有君 唐传安 牛建民 禹文娟 陈红梅 黄如祎 单位:大连船舶重工集团有限公司 上海船舶工艺研究所 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院