公约要求

根据MARPOL附则VI规则13要求，对于2016年1月1日及其以后铺龙骨的船船(少数满足特定豁免条件船舶除外)，进入NOx排放控制区需满足Tier III标准， 在NOx排放控制区外需要满足Tier II标准。

1. 现有NOx排放控制区如下:北美区， 美国加勒比海地区
 

2. 未来已知的的NOx排放控制区MEPC70(2016年10月) ，提交MEPC71次会议（2017年7月）批准欧洲的波罗的海和北海沿岸国家所属海域作为NOx 的Tier III排放控制区生效日期为2021年1月1日，适用于在该日期之后建造并航行于此的船舶。
 

为满足Tier III标准，目前通常技术解决方案是在柴油机增加尾气处理设备选择性催化还原系统（SCR）。

实例分析

本文结合某KAMSARMAX船型满足Tier II /Tier III排放要求的新造船，对于主辅机SCR在运转工况下耗气量与工作空压机配置关系，结合此型新造船通用设备配置实践，及在船舶建造阶段发现的问题，进行一些探讨，本文观点仅供参考。

一、船舶设备配置及技术参数

1、船舶设备配置
1.1配备工作空压机1台，电动、螺杆式、空气冷却，排量约350m3/h,工作压力1.0MPa，功率51KW。
1.2 主、辅机SCR压缩空气及甲板杂用空气来自工作空压机。
1.3工作空气瓶1台，筒型全焊结构，容量为2.0m3 X 1.0MPa。

2、主辅机SCR耗气量技术参数
2.1 主机MAN 6S60ME-C8.5-TIII( HPSCR) ，主机HPSCR耗气量参数

2.2辅机6EY18ALW 3台，SCR耗气量参数 


二、问题描述

1、船舶主辅机SCR在 Tier II或Tier III模式工作下，均需要提供工作空气。

2、船舶大多数航区（Tier II）,主辅机工作空气消耗（设计值）如下：
2.1正常航行：主机+1台辅机SCR耗气量：250 + 32.4 = 282.4 Nm3/h
2.2压载航行：主机+2台辅机SCR耗气量：250+ 32.4*2=314.8 Nm3/h

3、船舶1台工作空压机容量约：350m3/h + 工作空气瓶2m3*1.0MPa的储备。

结论

船舶正常航行工况下，主辅机无论在Tier II 或Tier III模式下工作，1台工作空压机均需全天24小时不停歇运行，来满足主、辅机SCR设备的工作空气的消耗。

船舶配置的工作空气系统缺少相关工作气源设备的冗余储备。

三、技术论证

1、船舶设计方技术意见
1.1假设空气瓶压降至7bar（主辅机SCR允许的最低值）重启空压机，工作空压机起停时间估算：正常航行工作情况：约42次/小时；正常航行+压载工况：约47.5次/小时。
1.2工作空压机运行中，当气瓶压缩空气达到设定值后，空压机处于卸载模式的持续时间可以在0~799s范围内调整，每次最低启动间隔时间不能少于30s；运行24小时后需停止运行1小时。
1.3工作空压机可以接受SCR设备耗气造成的频繁起停，但在停止运行1小时期间，需要主空气瓶提供SCR的供气；主空压机每小时启动的次数不超过限定的4次。

2、SCR厂家技术意见 （Question & Answer）
2.1 Q：主机在TIER II模式下运行，压缩空气耗气量是否可由250Nm3/h改为220Nm3/h? 
A：可以，但是这样的话冗余余量几乎就没有了。
2.2 Q：主机在TIER II模式下运行，提供压缩空气仅是用于HPSCR系统压力平衡吗？有无其余作用？
A：通风是将SCR管路中的压力高于主机侧，这样在TII模式下，主机侧的高温废气不会进入SCR，如果高温废气进入SCR将会被冷凝，同时废气中的硫化物会产生腐蚀的液体，将对SCR本体产生腐蚀伤害。
2.3 Q：主机在TIER II模式下运行，减小压缩空气供气量，会产生何种影响？
A：在系统RTV阀前、后设计了旁通节流孔板，当压差建立起来时，如果不通风，压差会下降低于设计值，所以在TII运行模式下需要一直保持通风系统工作，此外系统中RVV阀是根据RTV阀前后压差调节开度的，如果压差建立起来了，RVV阀会关闭，只有压差达不到设定值该阀才会打开，所以在实际运行时RVV阀不会一直打开，通风系统运行不代表RVV阀一直是开启的，达到压差，就会关闭。
2.4 Q：在TIER II和TIER III模式下运行时，若压缩空气供气出现故障，需要如何应对、会产生什么影响？紧急情况下HPSCR系统的阀件能否改为手动操作，如RVV阀？ 
A：压缩空气故障后，高温阀RVV会失效关闭，同时控制系统会报警，这个阀类似EGB，可以通过扳手转阀轴打开阀。RSV、RTV、RBV 配了手轮，可以通过手轮打开，但是一般情况下都是通过阀本身的失效保护，保持打开状态。
2.5 Q ：HPSCR系统的阀件，主机在TER II或TIER III模式运行下，系统阀件操作有无手动操作模式，RVV阀？
A：RSV、RTV、RBV配了手轮，可以通过手轮打开，但是一般情况下都是通过阀本身的失效保护，打开，只有DN500及以上才会配应急手轮。RVV阀类可以通过扳手转阀轴打开阀。
 

结论

船舶设计方认为此种设计满足要求，但笔者认为从设计角度看仅满足了最低基本要求，对配套设备及气源的冗余量考虑不足。

工作空压机设计如配备2台，互为备用；对工作空气瓶的容量适当加大，可改善工作空压机运行工况，但因空气瓶容量增加引起容积的加大，将影响机舱空间布置。

SCR是新设备，人们往往还认为主机在Tier II模式下不消耗或消耗极少量空气的惯性思维中，实际上SCR无论在何种模式下运行，均要消耗相当数量的工作空气。

四、新造船阶段建议及采取的措施

1、建议在船舶建造阶段，加装1台工作空压机或提供工作空压机核心备件作为备用。如不能实现，采取如下措施。

2、要求船厂将工作空气管路同主空气瓶管路优化设计、连接起来，做到主空气瓶可以短时作为工作空气源使用。

3、沟通SCR厂家，在确保SCR装置正常情况下，尽可能减少工作空气消耗裕度，实际减少空气的耗量。

4、按照目前机舱设备布置，要求船厂对可能需要加装的备用工作空压机组进行布置，机座、管路、电缆等提早设计，在交船前将备用机组所需的机座、管路、阀件、电缆布置到位，留作加装设备使用。

5、增加工作空压机处所通风量，以便最大程度改善工作空压机的工作环境，在工作空压机附近风道管路中增添一个通风口直接通向工作空压机位置，防止因机舱环境高温导致工作空压机频繁过热停载。
 

 五、首制船海试表现

1、船舶正常航行，主机+2台辅机在Tier II模式下，1台工作空压机运行时间统计：
气压7.5kg起带负荷运行（Runing loaded）至10kg转为卸载运行，带载运行时间 ：50S。
气压10kg起卸载运行（offload run），气压降至7.5kg转为带载运行，卸载运行时间：150S。
工作空压机按照上述状态在全天24小时内，不停歇循环工作。

2、船舶正常航行，主机在Tier III +2台辅机在Tier II模式下，1台工作空压机运行时间统计：
气压7.5kg起带负荷运行（Run loaded）至10kg转为卸载运行，带载运行时间 ：60S。
气压10kg起卸载运行（offload run），气压降至7.5kg转为带载运行，卸载运行时间：87S。
工作空压机按照上述状态在全天24小时内，不停歇循环工作。

3、工作空压机在24小时内，无论处于带载或卸载工况模式，电机均在运转，未能停歇。

4、工作空压机在卸载模式下厂家出厂设定时间为  ：180S
主机在Tier II模式下，空压机的卸载运行时间为 ：150S
主机在Tier III模式下，空压机的卸载运行时间为：87S

5、海试期间，主空气瓶未参与到工作空气管路工作。

结论

1台工作空压机在船舶航行时，需要全天24小时运行供主、辅机SCR需要空气，工作空压机没有停歇时间。

工作空压机在主机2种排放模式下，卸载运行时间小于厂家出厂默认推荐值。

主机在Tier III模式下运行的耗气量大于Tier II 模式下运行的耗气量。

通过上述意见的改进，船舶海试期间工作空压机工作状况超出之前预期，满足船舶设计要求。
 

   

六、对后期船舶管理建议

1、主、辅机SCR设备管理需纳入船舶安全管理体系。

2、岸基及船舶管理人员需对SCR新设备在船舶日常管理中提高重视，做到精心精细管理。

3、指导船舶利用锚泊或在港时间，加强对工作空压机日常维护保养，同时备足核心备件、易损易耗备件，做到航行期间该设备持续运行。工作空压机良好的工作效率可减少带载时间，降低燃油消耗，也有利于船舶做到节能降耗。

4、主空压机作为短时间备用气源，对主空压机活塞、气阀、胶圈等易耗备件需要加强管理，对易消耗备件做到及时补充。

5、鉴于主机SCR耗气量大，船舶需对甲板杂用空气的使用加强管理，例如限制或减少甲板杂用风使用；气动甲板敲锈工具改为电动等。

6、主机SCR厂家关于耗气量设计留有裕度，在船舶的实际管理中还需不断根据实际情况检查调整。

本文为洲际船务集团在航运界网的专栏，作者为洲际船舶管理有限公司 刘观增，远洋船轮机长，资深机务总管，新造船项目经理。