轉自——中國船舶新聞網(wǎng)

    根據(jù)國際海事組織（IMO）關于船舶硫排放限制的要求，自2015年1月1日開始，波羅的海、北海、北美及美國加勒比海等硫排放控制區(qū)（ECA）內船用燃料硫含量不超過0.1%；2020年1月1日以后，世界范圍內船用燃料硫含量不超過0.5%。這使得船東需要采取適當?shù)姆桨笢p少船舶的硫排放。

    目前，主要有3種方案可以減少船舶硫排放：使用含硫量小于0.1%的船用輕柴油（MGO）作為燃料；使用船用重質燃料油（HFO）并安裝洗滌器；使用液化天然氣（LNG）作為燃料。這三種方案的使用成本、減排效果、適用船型各有不同，很難簡單地說哪種方案是最好的，船東需根據(jù)船型特點、運營特點等作出合理選擇。

各抒己見：
船用燃料優(yōu)劣對比

    第一種方案是使用含硫量小于0.1%的船用輕柴油(MGO)。

    這種方案無需對現(xiàn)有船舶進行太多改動，大部分使用船用重質燃料油(HFO)的船舶可以直接使用MGO，有些船舶可能需要對燃油系統(tǒng)進行少量改裝，以允許使用低黏度燃油，如安裝燃油冷卻器，執(zhí)行特殊的燃油轉換程序等。因此，使用含硫量小于0.1%的船用MGO是上述3種方案中風險最低的一種。另外，使用含硫量小于0.1%的船用MGO也將減少對船舶主機的維護量。2020年以后，世界范圍內實施硫排放上限時，使用含硫量小于0.1%的船用MGO的船舶可以去除HFO加熱設備，這將**降低其維護和使用成本。

    但是，船用MGO與船用HFO相比，其費用提高了50～70%。隨著全球船用柴油朝低硫化發(fā)展，可以預見，蒸餾加工將產生更低黏度的燃油，適用于設計使用船用HFO的大型主機。許多船舶需加裝冷卻器，以增加主機入口處的燃油黏度使其滿足主機的要求。這些系統(tǒng)并不復雜，通常由一個帶熱交換器的閉環(huán)淡水冷卻系統(tǒng)組成，用于冷卻燃油。由于所需的燃油溫度可能低于船舶淡水冷卻系統(tǒng)所能提供的溫度，還需用小型制冷裝置對淡水進行冷卻處理。

    對于現(xiàn)有船舶，當進入或離開排放控制區(qū)(ECA)時，需在加熱船用HFO和冷卻船用MGO之間進行轉換，不過，2020年以后，采用這種方式的船舶在所有時間段均使用船用MGO，就不存在燃油轉換的問題了。另外，從低速柴油機使用船用HFO到長時間或全部時間使用船用MGO還需要更改汽缸油。

    第二種方案是使用船用HFO并安裝洗滌器。

    安裝洗滌器的優(yōu)點是船舶在ECA航行時可以繼續(xù)使用船用HFO，相比使用船用MGO，可大幅降低船舶燃油成本。其總成本包括洗滌器的初始成本、安裝費用、額外的輔助設備、船舶改裝費用以及運行洗滌器系統(tǒng)所需的燃料消耗和消費品成本。同時，船東在選擇洗滌器時需考慮船型、船舶作業(yè)方式和本地條件。比如船舶在港時間或航行于ECA的時間均較短，或本地規(guī)則、區(qū)域規(guī)則對于排放水無限制，則可以選擇開環(huán)洗滌器系統(tǒng)。

     根據(jù)具體的洗滌器系統(tǒng)類型，燃油中最大硫含量可被清潔至與使用低硫油相同的水平。目前，在美國休斯敦或新加坡，含硫量為1%的船用HFO比普通HFO貴9～12%；在洛杉磯，這個數(shù)值是20～35%。船舶使用含硫量為1%的船用HFO，再使用洗滌器將更容易滿足硫排放不超過0.1%的要求。

    但是，船東還需要考慮一個問題，2020年，全球范圍內執(zhí)行硫排放0.5%限值的規(guī)定后，高硫船用HFO的成本優(yōu)勢可能會顯著降低，可以預見的是，屆時低硫燃油更容易購買獲得。這是目前很難量化的風險。

    廢氣清潔設備以及必需的廢氣旁通閥會占用較大的空間，在某些船舶上安裝會存在一定的困難。如果安裝的是閉環(huán)系統(tǒng)，還需相應的冷卻或洗滌水系統(tǒng)以及給水和清潔系統(tǒng)。由于被洗滌對象具有腐蝕特性，所有這些設備必須使用高質量防腐材料制造。對于閉環(huán)系統(tǒng)，還需增加苛性堿和減震箱、殘渣分離器和殘渣存儲柜。

    第三種方案是使用液化天然氣（LNG）作為燃料。

    近年來，全球范圍內LNG的供應量明顯增加。根據(jù)不同的操作區(qū)域和燃料來源，LNG有可能比化石燃油便宜很多。LNG根本不含硫和粉塵，因此它的燃燒物中也不會含有硫氧化物（SOX）和顆粒物（PM）。另外，由于LNG在奧托循環(huán)主機中的燃燒溫度低，氮氧化物（NOX）排放相應也較低。

    作為一種低溫液體，LNG裝船時必須采取特殊的預防措施以避免與人和船體結構發(fā)生接觸，僅一些特殊的材料如不銹鋼、鋁和殷瓦合金，可以與LNG接觸。當LNG以氣態(tài)形式存在時，須在雙層壁的管道中運行，雙層壁之間的環(huán)形空間需要被惰化或通風，并有人監(jiān)測是否泄漏。

    因為LNG的密度不到船用HFO密度的一半，LNG燃料艙的容積要比燃油艙大得多。通常情況下，LNG被儲存在特殊設計的液艙中，這些液艙是根據(jù)國際氣體法規(guī)（IGC）的相應要求建造的。大部分情況下，LNG燃料艙采用C型艙，允許7～10 巴的壓力，占用空間較大，特別是位于甲板下的液艙。

    另外，使用LNG時，加燃料是一個復雜的操作過程，需要特別的培訓以確保無LNG溢出到船體結構上，蒸汽回流管妥善連接以及加注完成后所有的管路都經(jīng)過凈化。

  各有所長：
三大方案勢均力敵

    當使用含硫量小于0.1%的船用MGO時。

    減少NOX排放：可搭配使用選擇性催化還原（SCR）裝置來降低NOX排放，使?jié)M足ECA內的IMO Tier Ⅲ排放要求，這些裝置工作時需要將廢氣加熱至350攝氏度或更高溫度。如果廢氣中SOX含量高或溫度太低，則不會發(fā)生反應。

    另一種滿足Tier Ⅲ排放標準的方法是使用廢氣循環(huán)（EGR），通過降低氣缸里的燃燒溫度，減少NOX的形成。

    減少SOX和PM排放：由于船用MGO含硫量和雜質較少，排放中的SOX和PM都將減少。相比使用含硫量高的船用HFO，SOX排放量約減少96%；PM的降低程度不明確，估計降低50～80%。
減少二氧化碳（CO2）與溫室氣體排放：不同類型的燃油造成的CO2排放量相差不多。相比船用HFO和船用MGO的熱值高5%，因此產生相同的熱量時，船用MGO消耗量會減少約5%，從而CO2排放量會相應減少。

    當使用船用HFO并安裝洗滌器時。

    減少NOX排放：對NOX排放影響很小。因為洗滌過程會將氣體冷卻到不適宜使用SCR的溫度，而且，目前中速機尚無降低NOX排放量的內置系統(tǒng)，這使得發(fā)電機滿足排放要求較困難，必須在氣體進入洗滌器之前使其NOX排放量滿足規(guī)則要求。

    減少SOX和PM排放：使用洗滌器將顯著降低SOX排放量，可減少約96%，減少PM的數(shù)值為30～60%。

    減少CO2與溫室氣體排放：不會降低CO2和溫室氣體排放。實際上，把洗滌器安裝在主機上可減少熱力學效率，運行洗滌器需要額外的輔助電力，所以，洗滌器可能少量增加船舶總體燃油消耗，從而增加CO2排放。

    當使用LNG作為燃料時。

    減少NOX排放：NOX降低程度取決于發(fā)動機的類型。

    減少SOX和PM排放：當使用LNG作為主燃料時，SOX和PM的排放量幾乎為零。因為LNG中幾乎不含硫且僅含極少量的雜質。

    減少CO2與溫室氣體排放：由于其較高的熱當量和化學構成，使用LNG相比燃油將減少25%的CO2。但是在排氣過程中，奧托循環(huán)發(fā)動機中將產生一些未燃燒的甲烷。甲烷是天然氣的主要成分，其溫室氣體影響比CO2高25倍，因此甲烷逃逸抵消了CO2排放降低帶來的溫室氣體減少。柴油機循環(huán)下操作的氣體發(fā)動機，由于使用高壓氣體噴射，甲烷逃逸量極低。因此，相比相同輸出功率燃油發(fā)動機，總體溫室氣體約能減少22%。

各取所需：
平衡訴求慮周藻密

    海事界部分觀點認為，LNG是滿足ECA要求毋庸置疑的選擇，因為LNG燃料價格相對低廉，在船舶全生命周期里可為船東提供相當可觀的燃料成本，同時又能滿足所有ECA排放要求。類似的，廢氣洗滌器的支持者相信繼續(xù)使用價格低廉的船用HFO，同時清潔廢氣是最經(jīng)濟的方式，這種說法基于每年節(jié)省的燃料成本可以快速收回安裝洗滌器的投資成本。

    對于選擇何種方案，投資方和運營商的訴求點是不同的，投資方認為成本最低的方案最優(yōu)，運營商則要求最大的安全性和最便捷的操作與維護性。因此，在幾種訴求中建立一種平衡是十分有必要的。

    以上３種方案的經(jīng)濟可行性和成本有效性在很大程度上由船舶的類型和操作方式?jīng)Q定。為此，報告《Analysis of Fuel Alternatives for Commercial Ships in the ECA Era》給出了簡單的等額年成本（EUAC）法，并對3種方案的成本進行了分析。

    成本分析的結果顯示，根據(jù)目前的燃料價格，使用船用HFO并安裝洗滌器比其他方案更經(jīng)濟。但并非所有方案的對比結果都顯而易見，因為這幾種方案的EUAC值重疊比例較高。因此，成本分析僅幫助確定方向。

    另外一個重要的事實是，船舶每年的運營成本節(jié)省比建造成本對其EUAC的影響更大。以1艘在亞洲建造的集裝箱船為例，其每年的燃料成本占到年建造成本的40%以上。10年內，即使以14%的折現(xiàn)率來計算，也可以節(jié)省一大筆投資成本。船東可以借此方便地估算建造成本，并且較準確地估算出維護和運營成本，但燃料成本受多種因素影響，不確定性較大，還有一些隱形成本。因此，船舶每年的成本變數(shù)很大，沒有深度分析很難被預估。在船舶初始設計階段進行簡單的分析是有意義的，但仍有可能產生誤導。因為有一些隱性成本未包含在分析中，只有完成船舶設計的初步開發(fā)后，這些成本才能顯現(xiàn)。

    有些船東在選擇方案時，會考慮排放的影響。報告顯示，采用LNG燃料產生的排放最低，但是降低程度仍然是根據(jù)發(fā)動機類型而有所不同。除了成本和排放以外，還有其他一些考慮因素，比如LNG動力船舶的拆解價值更高，因為船上有大量不銹鋼液艙和管系；某些情況下，使用船用MGO可節(jié)省LNG或洗滌器帶來的成本等。

    為了滿足公約對硫排放的要求，每個船東都面臨著選擇減排方案的問題。目前，主流的3種方案各有特點，船東需要根據(jù)實際情況作出最合適的選擇。在進行方案選擇時，需要考慮諸多因素，如初始投資、建造成本、使用成本、維護成本、貨物空間的損失、使用和維護的便利性、減排效果等，需要經(jīng)過詳細地計算對各種方案的結果進行比較。另外，有一些因素是目前很難預料的，比如燃料加注的便利性和燃料價格的變化等等。這些都需要船東在設計之初盡可能周全地考慮，設想出多種可能性，并逐一進行比較。