随着全球“限硫令”的实施,EGCS,俗称船舶脱硫塔,作为一种船舶尾气排放满足公约和法规要求的解决方案已被部分船东所采用。据来自挪威船级社的数据,截至2020年1月1日,全球加装脱硫塔船舶数量(在营及在建)将近4 000艘,占船舶总吨位约12%,其中,散货船1 277艘,集装箱船809艘,油轮552艘[1]。作为一种已在船舶安装和使用的新型防污染设施,如何依法有效且统一尺度地监管,使之达到有效减排的目的,是一线海事执法者面临的新问题,需要加以研究并给出指导。
船舶脱硫塔是一种用来清除船舶主机、辅机、锅炉等燃油燃烧装置所产生废气中硫化物的装置,其基本工作原理是利用海水的碱性或添加碱性洗涤液来中和废气中的硫氧化物,从而使船舶尾气达标排放。根据洗涤液的排放方式,脱硫塔有开式、闭式和混合式三种模式,目前装船的以开式脱硫塔最为常见,其认可形式大多采用B型,即在船上使用传感器在线监测尾气和洗涤液的达标排放。开式脱硫塔的洗涤液直接排放入海,闭式脱硫塔的洗涤液经过处理后可重复使用,混合式脱硫塔是开式和闭式脱硫塔的有机组合,主要在控制模块增加了闭式和开式的切换功能。下面以混合式脱硫塔为例进行介绍,其工作原理如图1所示。
图1 混合式脱硫塔工作原理
废气连续监测系统(Continuous Emission Monitoring System, CEMS)主要通过监测废气脱硫后的SO2和CO2含量及比值,来监测船舶废气排放是否达标。系统由装有伴热管的取样管路、设有过滤和干燥组件的样品处理单元、分析单元、控制系统和校准单元等组成,如图2所示。水质监测系统(Water Quality MonitoringSystem, WQMU)主要是通过连续监测洗涤水出口和进口(部分型号有装)的酸碱度(pH)、多环芳烃(PAH)、浑浊度、温度等参数值,从而监控船舶洗涤水排放是否达标。系统由取样单元、测量单元(由压力表、流量计、传感器和分析仪组成)和控制操作器等组成,如图3所示。
图2 CEMS系统原理
船舶脱硫塔作为一种船舶尾气排放满足公约和法规要求的解决方案,其PSC检查公约依据主要有:《国际防止船舶造成污染公约》(International convention for the prevention of polution from ships, MARPOL)73/78附则Ⅵ,允许使用可替代方式,替代方式至少等效MARPOL73/78附则Ⅵ要求的减排效果,包括第14条中的所有标准,并考虑到国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)相关指南;MEPC.259 (68)通过的《2015年废气净化系统指南》(以下简称《旧指南》),适用于2022年6月1日之前安放龙骨的船舶,或合同交付日期在2022年6月1日之前,或无合同但实际交付日期在2022年6月1日之前的废气净化系统;MEPC.340(77)通过的《2021年废气净化系统指南》(以下简称《新指南》),适用于2022年6月1日之前安放龙骨的船舶,或合同交付日期在2022年6月1日之前,或无合同但实际交付日期在2022年6月1日之前的废气净化系统。《新指南》主要完善了洗涤水水质的监测,增加了温度等参数监测和监测的次数等,并进一步明确了一些参数和系统维护保养的记录要求。根据《旧指南》和《新指南》第2.2.1条,焚烧炉废气不必进行净化处理[2,3]。
船舶脱硫塔作为一种新型的船舶防污染设备,目前还在进一步地发展和完善中,下面以常见的开式及混合式脱硫塔为例进行介绍。
检查IAPPC是否有效,其附件(构造与设备记录)2.6项等效/替代措施记载的设备型号等信息是否与船舶配备的脱硫塔设备铭牌一致。
检查船舶是否持有经过批准的《SECP》以及船员对《SECP》的熟悉程度,对没有在《SECP》中列明的燃油燃烧装置,应有符合IMO排放要求的替代方案,如采用符合IMO硫含量限值的燃油。
检查船舶是否持有经过批准的《ETM-B》及船员对手册主要内容的熟悉程度。
检查船舶是否持有经过批准的《OMM》及船员对手册主要内容的熟悉程度。
检查船舶是否持有经过批准的电子数据记录系统。电子数据记录系统至少按一定的频率对以下参数进行记录:UTC、船舶位置、废气中的SO2和CO2比值,洗涤水的PAH浓度、pH和浑浊度等数据。EGCS电子数据记录,对闭式系统还应记录洗涤水和残渣的储存和处理情况。记录的数据至少保留18个月且应方便下载和打印。
检查船舶EGCS记录簿或“轮机日记”中EGCS处理装置运行的起止时间、船位以及系统维护保养的情况,对开式脱硫塔在中国沿海或其他限制排放洗涤水的区域[4]是否转换为符合IMO硫含量限值的燃油,对混合式脱硫塔在中国沿海或其他限制排放洗涤水的区域[4]是否转换为闭式工作模式或转换为符合IMO硫含量限值的燃油。对记录EGCS运行和维护保养情况的EGCS记录簿,在最后一次记录后应在船至少保存3年。
检查开式脱硫塔洗涤水化验报告、监测废气和洗涤水的传感器校验报告或校验记录是否在有效期内,即在指南或说明书规定的周期内。每次换证检验前三个月内,应能出示从每一EGCS系统提取的舷外排放样品的硝酸盐排放数据和分析证书。
由于PSC检查一般在港口进行,此时船舶脱硫塔大多处于停止运行的状态,因此只能凭借系统外观是否有局部熏黑或结垢/盐巴,以及系统运行记录和报警记录来判断系统的运行技术状态。
检查系统各部件、管路应无泄漏,管路、电缆应妥善安装和固定,隔热包扎没有脱落或破损。塔体附近有关阀件铭牌及其开关指示和开关方向应标识清晰,必要时可测试有关阀件的开关灵活性和关闭后的密闭性。测试塔体上的压力表、温度表、压差表等仪表是否正常工作,有关传感器及其电缆和取样管路应妥善安装和固定。
检查进入脱硫塔的燃油燃烧装置的废气布置应与ETM-B所描述的一致,如带有废气旁通,旁通挡板应灵活且与进入脱硫塔的废气挡板应正确联锁,其开关状态与监控面板上的显示应一致,并应记录和储存。此外,查看船员对废气系统有关部件的维护保养情况,如废气切换挡板活络及其密封空气系统的检查等。
检查洗涤水系统的相关管路应妥善固定,管路上的压力表、温度表、流量计等有关仪表正常,pH、浑浊度、PAH的取样管路或传感器及其电缆的安装应牢固、整齐,整个系统无泄漏等。重点关注洗涤水出海阀门的遥控和就地操作情况以及洗涤水出海管段的状态。洗涤水系统有关部件的维护保养情况应符合说明书要求,如船上应有监控洗涤水出海管段腐蚀状况的适当措施。
此项检查仅对闭式系统而言。除了检查洗涤水循环系统和水处理系统是否正常无泄漏外,还应关注洗涤水储存柜和残渣储存柜的容量及现有洗涤水和残渣数量,检查洗涤水和残渣应无非法排海或焚烧的情况,脱硫药剂数量应符合预定航次的需要。
检查废气采样系统各部件和管路应妥善安装和固定,除对系统进行必要的维护和保养外,SO2和CO2比值分析仪不能被旁通。应特别关注是否有持续1小时以上的EGCS故障或重复故障,如有,应向船旗国和港口国主管机关报告并采取适当的措施。SO2和CO2比值气体分析仪应有校验证书或在船校验工具,如在船校验,船员应熟悉其校验方法并按照规定的周期进行校验和记录。此外,CEMS应按照说明书规定的周期进行维护保养,尤其是取样管路的畅通和泄漏检查,应备有说明书规定的备件。
根据指南要求,开式EGCS运行期间,在码头、港湾、河口时应对排放入海洗涤水的pH、PAH、浑浊度、温度(对2022年6月1日之后交付的设备)进行连续监测。在其他海域,监测系统除进行必要维护保养外,都应处于运行状态。因此,首先应查看EGCS运行记录,检查当EGCS运行时,WQMU是否始终处于取样运行状态,每12小时内是否有超过15分钟时长的超标报警。系统的取样管路应妥善固定且没有泄漏,各传感器及其对应的仪表读数应正常。洗涤水分析仪应有校验证书或在船校验工具,如在船校验,船员应熟悉其校验方法并按照规定的周期进行校验和记录。WQMU还应按照说明书规定的周期进行维护保养,并备有说明书规定的备件。
检查本地和集控室监测系统面板及其按钮、开关、指示灯是否标识清楚,电缆是否妥善连接并固定。有关流程图和记录应能清晰显示面板中有关压力、温度、流量、pH、PAH、SO2和CO2比值等参数与本地仪表的读数一致,有关运行数据和记录应能下载和打印,18个月内的运行参数记录也应能显示和下载。面板中显示的系统启停时间与“轮机日记”记载的对应设备运行时间应一致。
轮机长等负有责任的船员对脱硫塔的工作原理、系统布置、负荷调节方式和备件、说明书的存放应熟悉;对有关传感器的校验周期、校验方法以及开式脱硫塔洗涤水的化验周期应掌握;对说明书中提及的脱硫塔运行注意事项,如容易腐蚀组件和容易出现问题的部件等,应清晰标识并有相应的管控措施。
查看EGCS监测系统面板的历史报警信息,核实责任船员对系统中显示的各种报警能否合理地解释或者相应地处置。核实脱硫塔系统是否曾经出现异常情况,如有,负有责任的船员对异常情况的处理是否符合法规要求;如没有,可询问如发生单一传感器故障、排放控制参数短时间超标报警和长时间超标报警的处理方式,以及EGCS故障(如阀门卡阻或失控、管路破漏等)应急处理方式等。
船舶脱硫塔常见问题如表1所示。表1 船舶脱硫塔常见问题
| 序号 | 检查项目 | 常见问题 |
证书、文件及记录 | 1 | IAPPC、《SECP》、《ETM-B》、《OMM》 | 不能出示,没有批准,与实际不符,船员不熟悉相关文书内容和要求。 |
2 | 电子记录系统、EGCS记录簿 | 没有批准,没有按规定记录,记录错误,船员不熟悉电子记录系统的操作。 | |
3 | 轮机日记 | 没有按规定记录模式转换/换油转换、EGCS故障和维护保养,记录错误。 | |
4 | 洗涤水化验报告 | 不能出示,化验周期不符合要求。 | |
5 | 分析仪、传感器校准和维护记录 | 不能出示,校验周期不符合要求。 | |
脱硫塔设备及系统 | 1 | 塔体及其附件 | 系统泄漏,隔热包扎不符合要求,仪表损坏或不能显示,传感器及其电缆没有被妥善安装和固定,阀件卡阻、开关指示缺失或错误。 |
2 | 废气系统 | 排烟管废气泄漏,隔热包扎不符合要求,废气旁通阀卡阻或联锁失效,旁通阀密封空气泄漏,脱硫塔内液位传感器故障。 | |
3 | 洗涤水系统 | 管路被腐蚀导致泄漏,有关阀件卡阻,压力、温度、流量等仪表故障,流量调节系统故障,没有按照说明书要求进行维护保养。 | |
4 | 水处理系统 | 系统泄漏,洗涤水和残渣存量与记录不符,没有按照规定记录,洗涤水去向不明,有排海或焚烧嫌疑,脱硫药剂存量不能满足预定航程的需要。 | |
监测系统 | 1 | CEMS | 取样管路泄漏或旁通,加热和干燥装置被损坏,SO2和CO2分析仪故障或长时间比值超标。 |
2 | 洗涤水WQMU | 取样管路泄漏或旁通,压力、温度等仪表和pH、PAH、浑浊度等传感器故障,没有按照规定维护保养。 | |
3 | 控制及操作系统 | 电缆没有被妥善固定和接地,监测面板不能正常显示或操作。 | |
船员实操能力 | 1 | 检查船员对系统设备的理解及掌握 | 船员对系统相关证书、文书内容和运行要求不了解,不能阐述系统结构、布置、原理及有关注意事项,不能说明系统备件及存放地点。 |
2 | 检查船员对系统的操作 | 船员对控制面板的日常操作或有关按钮、指示不熟悉,如有关系统自动和手动切换或旁通处理,对有关报警不能进行合理解释。 | |
3 | 检查船员对系统设备应急情况的处理 | 船员不熟悉系统常见故障的处理,如系统泄漏、阀门卡阻、传感器故障的处理方式。 |
对于不能提供有效的IAPPC、《SECP》、《ETM-B》、《OMM》及系统重要阀件卡阻、监测系统关键部件故障且没有合规替代措施的情况,可考虑滞留船舶;对于其他问题,港口国船舶安全检查员(Port State Control Officer, PSCO)可根据问题纠正的难易程度和问题的严重程度依专业判断,要求开航前纠正或给予一定的期限内纠正,并适时对船舶安全管理体系运行的情况进行评估,必要时可罗列体系运行方面的相关问题。
船舶脱硫塔是一种合规燃油的替代措施,其在船舶的应用取决于IMO的环保政策及高硫燃油与低硫燃油的价格差,将随着IMO环保政策和航运市场的变化而不断改进或消亡。本文是基于当前情况对船舶脱硫塔设备技术的解读和对日常PSC检查的总结。伴随着船舶脱硫塔技术的不断更新迭代,新的问题将会不断出现,海事部门等各有关方只有紧跟技术前沿,不断加强检查、总结经验,才能对船舶脱硫塔进行有效监管,保证IMO燃油硫含量限值等效替代措施的有效实施。
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