公約要求
根據(jù)MARPOL附則VI規(guī)則13要求，對(duì)于2016年1月1日及其以后鋪龍骨的船船(少數(shù)滿足特定豁免條件船舶除外)，進(jìn)入NOx排放控制區(qū)需滿足Tier III標(biāo)準(zhǔn)， 在NOx排放控制區(qū)外需要滿足Tier II標(biāo)準(zhǔn)。
1. 現(xiàn)有NOx排放控制區(qū)如下:
北美區(qū)， 美國加勒比海地區(qū)
2. 未來已知的的NOx排放控制區(qū)MEPC70(2016年10月) ，提交MEPC71次會(huì)議（2017年7月）批準(zhǔn)歐洲的波羅的海和北海沿岸國家所屬海域作為NOx 的Tier III排放控制區(qū)生效日期為2021年1月1日，適用于在該日期之后建造并航行于此的船舶。
為滿足Tier III標(biāo)準(zhǔn)，目前通常技術(shù)解決方案是在柴油機(jī)增加尾氣處理設(shè)備選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR）。
實(shí)例分析
本文結(jié)合某KAMSARMAX船型滿足Tier II /Tier III排放要求的新造船，對(duì)于主輔機(jī)SCR在運(yùn)轉(zhuǎn)工況下耗氣量與工作空壓機(jī)配置關(guān)系，結(jié)合此型新造船通用設(shè)備配置實(shí)踐，及在船舶建造階段發(fā)現(xiàn)的問題，進(jìn)行一些探討，本文觀點(diǎn)僅供參考。
一、船舶設(shè)備配置及技術(shù)參數(shù)
1、船舶設(shè)備配置
1.1配備工作空壓機(jī)1臺(tái)，電動(dòng)、螺桿式、空氣冷卻，排量約350m3/h,工作壓力1.0MPa，功率51KW。
1.2 主、輔機(jī)SCR壓縮空氣及甲板雜用空氣來自工作空壓機(jī)。
1.3工作空氣瓶1臺(tái)，筒型全焊結(jié)構(gòu)，容量為2.0m3 X 1.0MPa。
2、主輔機(jī)SCR耗氣量技術(shù)參數(shù)
2.1 主機(jī)MAN 6S60ME-C8.5-TIII( HPSCR) ，主機(jī)HPSCR耗氣量參數(shù)
2.2輔機(jī)6EY18ALW 3臺(tái)，SCR耗氣量參數(shù)
二、問題描述
1、船舶主輔機(jī)SCR在 Tier II或Tier III模式工作下，均需要提供工作空氣。
2、船舶大多數(shù)航區(qū)（Tier II）,主輔機(jī)工作空氣消耗（設(shè)計(jì)值）如下：
2.1正常航行：主機(jī)+1臺(tái)輔機(jī)SCR耗氣量：250 + 32.4 = 282.4 Nm3/h
2.2壓載航行：主機(jī)+2臺(tái)輔機(jī)SCR耗氣量：250+ 32.4*2=314.8 Nm3/h
3、船舶1臺(tái)工作空壓機(jī)容量約：350m3/h + 工作空氣瓶2m3*1.0MPa的儲(chǔ)備。
結(jié)論
? 船舶正常航行工況下，主輔機(jī)無論在Tier II 或Tier III模式下工作，1臺(tái)工作空壓機(jī)均需全天24小時(shí)不停歇運(yùn)行，來滿足主、輔機(jī)SCR設(shè)備的工作空氣的消耗。
? 船舶配置的工作空氣系統(tǒng)缺少相關(guān)工作氣源設(shè)備的冗余儲(chǔ)備。
三、技術(shù)論證
1、船舶設(shè)計(jì)方技術(shù)意見
1.1假設(shè)空氣瓶壓降至7bar（主輔機(jī)SCR允許的最低值）重啟空壓機(jī)，工作空壓機(jī)起停時(shí)間估算：正常航行工作情況：約42次/小時(shí)；正常航行+壓載工況：約47.5次/小時(shí)。
1.2工作空壓機(jī)運(yùn)行中，當(dāng)氣瓶壓縮空氣達(dá)到設(shè)定值后，空壓機(jī)處于卸載模式的持續(xù)時(shí)間可以在0~799s范圍內(nèi)調(diào)整，每次最低啟動(dòng)間隔時(shí)間不能少于30s；運(yùn)行24小時(shí)后需停止運(yùn)行1小時(shí)。
1.3工作空壓機(jī)可以接受SCR設(shè)備耗氣造成的頻繁起停，但在停止運(yùn)行1小時(shí)期間，需要主空氣瓶提供SCR的供氣；主空壓機(jī)每小時(shí)啟動(dòng)的次數(shù)不超過限定的4次。
2、SCR廠家技術(shù)意見 （Question & Answer）
2.1 Q：主機(jī)在TIER II模式下運(yùn)行，壓縮空氣耗氣量是否可由250Nm3/h改為220Nm3/h?
A：可以，但是這樣的話冗余余量幾乎就沒有了。2.2 Q：主機(jī)在TIER II模式下運(yùn)行，提供壓縮空氣僅是用于HPSCR系統(tǒng)壓力平衡嗎？有無其余作用？
A：通風(fēng)是將SCR管路中的壓力高于主機(jī)側(cè)，這樣在TII模式下，主機(jī)側(cè)的高溫廢氣不會(huì)進(jìn)入SCR，如果高溫廢氣進(jìn)入SCR將會(huì)被冷凝，同時(shí)廢氣中的硫化物會(huì)產(chǎn)生腐蝕的液體，將對(duì)SCR本體產(chǎn)生腐蝕傷害。
2.3 Q：主機(jī)在TIER II模式下運(yùn)行，減小壓縮空氣供氣量，會(huì)產(chǎn)生何種影響？
A：在系統(tǒng)RTV閥前、后設(shè)計(jì)了旁通節(jié)流孔板，當(dāng)壓差建立起來時(shí)，如果不通風(fēng)，壓差會(huì)下降低于設(shè)計(jì)值，所以在TII運(yùn)行模式下需要一直保持通風(fēng)系統(tǒng)工作，此外系統(tǒng)中RVV閥是根據(jù)RTV閥前后壓差調(diào)節(jié)開度的，如果壓差建立起來了，RVV閥會(huì)關(guān)閉，只有壓差達(dá)不到設(shè)定值該閥才會(huì)打開，所以在實(shí)際運(yùn)行時(shí)RVV閥不會(huì)一直打開，通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行不代表RVV閥一直是開啟的，達(dá)到壓差，就會(huì)關(guān)閉。
2.4 Q：在TIER II和TIER III模式下運(yùn)行時(shí)，若壓縮空氣供氣出現(xiàn)故障，需要如何應(yīng)對(duì)、會(huì)產(chǎn)生什么影響？緊急情況下HPSCR系統(tǒng)的閥件能否改為手動(dòng)操作，如RVV閥？
A：壓縮空氣故障后，高溫閥RVV會(huì)失效關(guān)閉，同時(shí)控制系統(tǒng)會(huì)報(bào)警，這個(gè)閥類似EGB，可以通過扳手轉(zhuǎn)閥軸打開閥。RSV、RTV、RBV 配了手輪，可以通過手輪打開，但是一般情況下都是通過閥本身的失效保護(hù)，保持打開狀態(tài)。
2.5 Q ：HPSCR系統(tǒng)的閥件，主機(jī)在TER II或TIER III模式運(yùn)行下，系統(tǒng)閥件操作有無手動(dòng)操作模式，RVV閥？
A：RSV、RTV、RBV配了手輪，可以通過手輪打開，但是一般情況下都是通過閥本身的失效保護(hù)，打開，只有DN500及以上才會(huì)配應(yīng)急手輪。RVV閥類可以通過扳手轉(zhuǎn)閥軸打開閥。
結(jié)論
船舶設(shè)計(jì)方認(rèn)為此種設(shè)計(jì)滿足要求，但筆者認(rèn)為從設(shè)計(jì)角度看僅滿足了最低基本要求，對(duì)配套設(shè)備及氣源的冗余量考慮不足。
工作空壓機(jī)設(shè)計(jì)如配備2臺(tái)，互為備用；對(duì)工作空氣瓶的容量適當(dāng)加大，可改善工作空壓機(jī)運(yùn)行工況，但因空氣瓶容量增加引起容積的加大，將影響機(jī)艙空間布置。
SCR是新設(shè)備，人們往往還認(rèn)為主機(jī)在Tier II模式下不消耗或消耗極少量空氣的慣性思維中，實(shí)際上SCR無論在何種模式下運(yùn)行，均要消耗相當(dāng)數(shù)量的工作空氣。
四、新造船階段建議及采取的措施
1、建議在船舶建造階段，加裝1臺(tái)工作空壓機(jī)或提供工作空壓機(jī)核心備件作為備用。如不能實(shí)現(xiàn)，采取如下措施。
2、要求船廠將工作空氣管路同主空氣瓶管路優(yōu)化設(shè)計(jì)、連接起來，做到主空氣瓶可以短時(shí)作為工作空氣源使用。
3、溝通SCR廠家，在確保SCR裝置正常情況下，盡可能減少工作空氣消耗裕度，實(shí)際減少空氣的耗量。
4、按照目前機(jī)艙設(shè)備布置，要求船廠對(duì)可能需要加裝的備用工作空壓機(jī)組進(jìn)行布置，機(jī)座、管路、電纜等提早設(shè)計(jì)，在交船前將備用機(jī)組所需的機(jī)座、管路、閥件、電纜布置到位，留作加裝設(shè)備使用。
5、增加工作空壓機(jī)處所通風(fēng)量，以便最大程度改善工作空壓機(jī)的工作環(huán)境，在工作空壓機(jī)附近風(fēng)道管路中增添一個(gè)通風(fēng)口直接通向工作空壓機(jī)位置，防止因機(jī)艙環(huán)境高溫導(dǎo)致工作空壓機(jī)頻繁過熱停載。
五、首制船海試表現(xiàn)
1、船舶正常航行，主機(jī)+2臺(tái)輔機(jī)在Tier II模式下，1臺(tái)工作空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)：
氣壓7.5kg起帶負(fù)荷運(yùn)行（Runing loaded）至10kg轉(zhuǎn)為卸載運(yùn)行，帶載運(yùn)行時(shí)間 ：50S。
氣壓10kg起卸載運(yùn)行（offload run），氣壓降至7.5kg轉(zhuǎn)為帶載運(yùn)行，卸載運(yùn)行時(shí)間：150S。
工作空壓機(jī)按照上述狀態(tài)在全天24小時(shí)內(nèi)，不停歇循環(huán)工作。
2、船舶正常航行，主機(jī)在Tier III +2臺(tái)輔機(jī)在Tier II模式下，1臺(tái)工作空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)：
氣壓7.5kg起帶負(fù)荷運(yùn)行（Run loaded）至10kg轉(zhuǎn)為卸載運(yùn)行，帶載運(yùn)行時(shí)間 ：60S。
氣壓10kg起卸載運(yùn)行（offload run），氣壓降至7.5kg轉(zhuǎn)為帶載運(yùn)行，卸載運(yùn)行時(shí)間：87S。
工作空壓機(jī)按照上述狀態(tài)在全天24小時(shí)內(nèi)，不停歇循環(huán)工作。
3、工作空壓機(jī)在24小時(shí)內(nèi)，無論處于帶載或卸載工況模式，電機(jī)均在運(yùn)轉(zhuǎn)，未能停歇。
4、工作空壓機(jī)在卸載模式下廠家出廠設(shè)定時(shí)間為 ：180S
主機(jī)在Tier II模式下，空壓機(jī)的卸載運(yùn)行時(shí)間為 ：150S
主機(jī)在Tier III模式下，空壓機(jī)的卸載運(yùn)行時(shí)間為：87S
5、海試期間，主空氣瓶未參與到工作空氣管路工作。
結(jié)論
1臺(tái)工作空壓機(jī)在船舶航行時(shí)，需要全天24小時(shí)運(yùn)行供主、輔機(jī)SCR需要空氣，工作空壓機(jī)沒有停歇時(shí)間。
工作空壓機(jī)在主機(jī)2種排放模式下，卸載運(yùn)行時(shí)間小于廠家出廠默認(rèn)推薦值。
主機(jī)在Tier III模式下運(yùn)行的耗氣量大于Tier II 模式下運(yùn)行的耗氣量。
通過上述意見的改進(jìn)，船舶海試期間工作空壓機(jī)工作狀況超出之前預(yù)期，滿足船舶設(shè)計(jì)要求。
工作空壓機(jī) 主機(jī)SCR尿素噴射泵單元
六、對(duì)后期船舶管理建議
1、主、輔機(jī)SCR設(shè)備管理需納入船舶安全管理體系。
2、岸基及船舶管理人員需對(duì)SCR新設(shè)備在船舶日常管理中提高重視，做到精心精細(xì)管理。
3、指導(dǎo)船舶利用錨泊或在港時(shí)間，加強(qiáng)對(duì)工作空壓機(jī)日常維護(hù)保養(yǎng)，同時(shí)備足核心備件、易損易耗備件，做到航行期間該設(shè)備持續(xù)運(yùn)行。工作空壓機(jī)良好的工作效率可減少帶載時(shí)間，降低燃油消耗，也有利于船舶做到節(jié)能降耗。
4、主空壓機(jī)作為短時(shí)間備用氣源，對(duì)主空壓機(jī)活塞、氣閥、膠圈等易耗備件需要加強(qiáng)管理，對(duì)易消耗備件做到及時(shí)補(bǔ)充。
5、鑒于主機(jī)SCR耗氣量大，船舶需對(duì)甲板雜用空氣的使用加強(qiáng)管理，例如限制或減少甲板雜用風(fēng)使用；氣動(dòng)甲板敲銹工具改為電動(dòng)等。
6、主機(jī)SCR廠家關(guān)于耗氣量設(shè)計(jì)留有裕度，在船舶的實(shí)際管理中還需不斷根據(jù)實(shí)際情況檢查調(diào)整。
