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? 中国船级社船舶废气清洗系统设计与安装指南 北京

2015 年10 月 指导性文件? GUIDANCE?NOTES? GD202015? ? 目? ? 录?第1章通则?1? 1.

1 适用范围?1? 1.2 附加标志?1? 1.3? 定义与缩写?1? 1.4 目标和功能要求?2? 1.5 风险分析?3? 1.6? 图纸资料?4? 1.7? 船上试验和检验?5? 1.8 持证?6? 第2章系统设计与布置?7? 2.1 一般要求?7? 2.2 与燃油燃烧设备匹配?9? 2.3? 排气背压?9? 2.4? 旁通或其他等效措施?9? 2.5? 排气管互连?10? 2.6? 脱硫剂选用及其贮运?10? 2.7? 碱液/浆液制备与供应?12? 2.8 洗涤水系统?13? 2.9 脱硫渣系统?13? 2.10 排气系统?14? 2.11? 海水/淡水系统?14? 第3章机械设备?15? 3.1 脱硫塔?15? 3.2 泵和风机?15? 3.3 压力容器?16? 3.4 旁通与隔离装置?16? 3.5 洗涤水处理装置?16? 第4章控制、监测与安全保护?17? 4.1 一般要求?17? 4.2? 控制、监测与安全系统?17? 第5章操作手册?19? 5.1? 一般要求?19? 5.2? 应急程序?19? ? ? 前言 国际公约、相关地区及国家关于船舶 SOx 排放控制的要求越来越多,公约及相关地 区/国家法规关于燃油硫含量的限值要求见表 0. 注:为方便用户参考, 表0仅列出了 MARPOL 公约附则 VI、欧盟法令(EU low sulphur directive 2005/33/EC) 、CARB 法规(California Code of Regulation Titles

13 and 17) 、香港规例《空气 污染管制(远洋船只) (停泊期间使用燃料)规例》关于船舶使用燃油硫含量限值、实施日期及实施 区域的部分要求,详细要求应以上述公约、法令/法规为准. 表0-燃油硫含量限值要求一览表 公约/法规 燃油硫含量 (%m/m) 实施日期 实施区域 MARPOL 公约附则 VI 3.50

2012 年1月1日SOx 排放控制区外 0.501

2020 年1月1日1.00

2010 年7月1日SOx 排放控制区内

2 0.10

2015 年1月1日EU 法令 0.10

2010 年1月1日欧盟港口

3 CARB 法规 1.504 0.505

2009 年7月1日加利福尼亚水域

6 1.004 0.505

2012 年8月1日0.104 0.105

2014 年1月1日香港规例 0.50

2015 年7月1日香港港口

7 注: 1. IMO 已成立专家组,对燃油全球市场供应和需求、燃油市场发展趋势等进行分析评估, 以确定该硫含量燃油的可获得性, 如判定届时船舶无法满足该要求, 则硫含量 0.50% m/m 的燃油标准将于

2025 年1月1日实施. 2. MARPOL 公约附则 VI 第14 条规定的排放控制区,目前包括:波罗的海海域、北海海域、 北美海域、美国加勒比海海域(2014 年1月1日实施) . 3. 欧盟港口停泊(包括锚泊、系浮筒、码头靠泊)超过

2 小时的船舶不得使用硫含量超过 0.10%的燃油. 4. Marine gas oil,对应 ISO

8217 标准规定的 DMA 级馏分油. 5. Marine diesel oil,对应 ISO

8217 标准规定的 DMB 级馏分油. 6. 加利福尼亚沿岸

24 海里海域及港口. 7. 香港港口停泊期间,船舶不得使用硫含量超过 0.50%的燃油. 船舶废气中的 SOx 是燃油中的硫燃烧后形成的污染物,通过燃油燃烧设备(如柴油 机、锅炉等)自身技术改造很难达到 SOx 排放控制目的,只能通过燃料前处理、废气后 ? 处理或者替代燃料的方式进行控制, 即: C 燃料前处理方式,采用专门的工艺对燃油进行脱硫处理,船舶直接使用符合规 定的低硫燃油. C 废气后处理方式,通过安装废气处理装置,把废气中的 SOx 清除,达到与使用 低硫燃油等效的减排效果. C 替代燃料,船舶使用天然气等清洁燃料,由于天然气燃料含硫量很低,燃烧后 的SOx 排放也很低. 而随着全球排放控制区域越来越多,尤其是从

2020 年开始,全球航行船舶只能使 用硫含量不超过 0.5%的燃油, 将导致低硫燃油的供应紧张, 船舶营运的燃料成本压力剧 增,废气后处理或者替代燃料成为船东和设计者考虑选择的主要替代方案. 废气清洗系统是船舶运输领域应用较多的后处理技术,IMO 专门制定了《废气清洗 系统导则(2009) 》 (MEPC.184(59)决议) (以下简称《导则》 ,并于

2015 年批准通过了 该导则修订案(MEPC.259(68)) .该导则规定了废气清洗系统排放符合性(包括废气排 放和洗涤水排放) 验证方法和检验程序, 是EGC 系统法定检验的主要依据. CCS 以该 《导则》 (2009)为基础,制定了《船舶废气清洗系统试验和检验指南》 (2011) (以下简称 《EGC 系统检验指南》 . 而废气清洗系统作为船上重要的防污染设备之一, 除了满足法定的排放标准及符合 性验证要求以外,还需要考虑系统运行安全有关的问题,即系统的操作和使用不会对船 舶、重要设备及人员安全造成不可接受的危害.本指南从船舶安全角度出发,规定了废 气清洗系统设计、制造、布置、控制监测、安装试验等方面的要求,作为规范的补充, 旨在为船舶设计、建造/改造、检验、试验等提供指导. ? 1? ? 第1章通则 1.1 适用范围 1.1.1 本指南适用于为减少船上燃油燃烧装置 SOx 排放而安装的湿式废气清洗系 统(以下简称 EGC 系统) ,采用干式脱硫系统应经特殊考虑. 1.1.2 指南规定了 EGC 系统设计、制造、安装布置、控制监测及试验等方面的要 求. 1.1.3 本指南仅为规范的补充, EGC 系统除满足本指南要求外, 还应满足 CCS 《钢 质海船入级规范》或《国内航行海船建造规范》或《钢质内河船舶建造规范》 (以 下均简称 CCS《规范》 ) 、CCS《散装运输危险化学品船舶构造与设备规范》 (以下 简称 CCS《散化规范》 )的有关要求.此类船舶尚应注意船旗国主管机关的有关 规定(如有时) . 1.1.4 如CCS 经主管机关授权签发 MARPOL 附则 VI 规定的 IAPP 证书,则按《EGC 系统检验指南》的规定验证 EGC 系统的排放符合性也属船级社管辖范畴. 1.2 附加标志 1.2.1 船舶为减少 SOx 排放而安装的 EGC 系统,如按本指南的要求进行设计、制造、试验,且排放符合性已按《EGC 系统检验指南》的要求进行了验证,经检验 合格后可授予 SEC(EGCS)附加标志: 1.3 定义与缩写 1.3.1 定义 (1) 燃油燃烧装置(Fuel Oil Combustion Unit) :系指除船上焚烧炉之外的 任何发动机、锅炉或其他燃油燃烧设备. (2) 脱硫系统(Desulfurization System) :系指用来脱除燃油燃烧装置废气 中SOx 而设置的脱硫塔及配套辅助设备、仪表、管路等的总称. (3) 脱硫塔(Scrubber) :系指脱硫工艺中脱除 SOx 等有害物质的反应装置. ? 2? ? (4) 脱硫剂(Desulfurization Agent) :系指用来脱除 SOx 等有害物质的各类 反应剂,如NaOH、Mg(OH)

2、MgO 等. (5) 脱硫渣(Residue) :系指脱硫工艺中脱硫剂与 SOx 等有害物质反应后生成 的副产物、未反应的脱硫剂和杂质、及系统捕集的烟尘颗粒等混合物. (6) 碱液/浆液(Alkali Solution) :系指脱硫剂溶于水形成的碱性溶液,本 指南中碱液通常指氢氧化钠(NaOH)溶液,浆液是指 Mg(OH)2 溶液. (7) 脱硫塔阻力(Pressure Resistance of the Scrubber) :系指脱硫塔入口 与出口废气的全压差,单位 Pa. (8) 湿式脱硫系统(Wet Desulfurization System) :系指脱硫剂以水溶液或 浆液状态与燃油燃烧装置的废气直接接触,脱除废气中 SOx 的系统. (9) 干式脱硫系统(Dry Desulfurization System) :系指脱硫剂以颗粒粉末 状态与燃油燃烧装置的废气直接接触,脱除废气中 SOx 的系统. (10)增压风机(Booster fan) :系指为克服脱硫系统烟气阻力而增加的风机. 1.3.2 缩写与符号说明 (1) EGC(Exhaust Gas Cleaning) :废气清洗;

(2) SCR(Selective Catalytic Reduction ) :选择性催化还原;

(3) MCR(Maximum Continuous Rating) :最大持续功率;

(4) FOCU(Fuel Oil Combustion Unit) :燃油燃烧装置. (5) SOx:硫氧化物;

(6) SO2:二氧化硫;

(7) CO2:二氧化碳;

(8) NaOH:氢氧化钠;

(9) Mg(OH)2:氢氧化镁;

(10)MgO:氧化镁;

(11)CARB(California Air Resources Board) :加利福尼亚空气资源委员会;

(12)EU(European Union) :欧洲联盟(简称欧盟) . 1.4 目标和功能要求 1.4.1 本指南旨在为 EGC 系统的设计、 制造、 船上安装布置、 操作安全提供标准, 以尽可能地避免或减少 EGC 系统的安装和使用对船舶、 重要设备和人员安全造成 ? 3? ? 危害. 1.4.2 为实现上述目标,EGC 系统的设计、制造、安装布置等应能实现如下功能 要求: (1) 适应船舶营运的环境条件和工作条件;

(2) 能有效地处理与其连接燃油燃烧装置的废气 SOx 排放;

(3) 应尽可能地减少 EGC 系统安装和运行对燃油燃烧装置的影响,确保燃 油燃烧装置能连续工作,且运行参数、功率输出等始终维持在设计范 围以内;

(4) 应防止可燃、易爆、有毒气体的意外积聚或扩散;

(5) 应防止化学物质(如脱硫剂)泄露和扩散对船体结构或其他设备系统 造成破坏;

(6) 应防止低温、高温、运转设备等对船员或其他设备造成伤害;

(7) 应针对潜在的火灾风险设置探火、防火和灭火措施;

(8) EGC 系统的安装和布置应考虑对船体结构、 船舶稳性和载重线的影响;

(9) 应采取合适的控制、监测、安全保护系统以确保其安全可靠地运行. 1.5 风险分析 1.5.1 应采用公认的风险分析/评估方法(如IEC/ISO 31010)对EGC 系统设计、 布置、操作有关的安全问题进行分析和评估,并考虑采取合适的措施对已识别的 风险进行控制. 1.5.2 风险分析一般应考虑如下可能的风险: C 环境条件与工作条件的适应性;

C 对燃油燃烧装置的安全运行影响;

C 可燃、易爆、有毒气体的意外积聚或扩散;

C 化学物质的泄露和扩散;

C 低温、高温、运动设备等对船员或其他设备造成伤害;

C 潜在的火灾风险. 1.5.3 风险分析报告一般应包含如下几个方面的内容: (1)用于风险分析的标准和方法;

? 4? ? (2)分析时所做的各种假定和前提条件;

(3)分析对象,如系统、设备、操作等;

(4)可能存在的风险;

(5)产生风险的原因;

(6)风险可能造成的影响;

(7)防止或减轻风险危害所采取的措施及落实. 1.6 图纸资料 1.6.1 申请 EGC 系统型式认可时,应向 CCS 提交如下图纸资料批准或备查: (1) 产品主要性能规格书,主要包括但不限于如下内容: - 设计处理能力,如EGC 系统所能处理的最大废气和洗涤水量;

- 工作条件及限制,如EGC 系统进口废气温度范围和压力范围、出口废 气温度范围、压力损失、洗涤水进口压力与碱度、中和剂类型、系统 运行控制参数及设定、适用的最大燃油硫含量等;

- 主要性能与排放指标,如中和剂消耗率、淡水/海水消耗率、处理后 的废气硫碳比(SO2(ppm)/CO2(%v/v)) 、洗涤水排放指标等. (2) 总图;

(3) 脱硫塔结构图及细节,包括连接结构、开孔、喷嘴、填料、除湿等结构 布置;

(4) 工作原理与流程图及说明;

(5) 主要零部件的材料细节(含接触介质对所用材料的腐蚀性评估) ;

(6) 添加化学物质的详细资料,包括其腐蚀、毒性、易燃、化学反应等,以 及其储存、驳运、处理、........