船舶脫硫系統

/在： /通過：

脫硫塔用於去除船用柴油機燃燒過程產生的廢氣中的顆粒物和有害成分，如硫氧化物( SOx) 和氮氧化物( NOx) ，以實施污染控制。目前廢氣淨化系統已用於處理柴油機、輔助柴油機和鍋爐等之廢氣，這些法規將於 2020 年 1 月 1 日根據《防污公約》生效。


脫硫塔

脫硫塔系統工作原理廢氣流過脫硫塔，其中存在鹼性洗滌材料中和酸性性質，並去除當中顆粒物質。洗滌水可以排出或儲存處理，而淨化後的廢氣從系統排出並排放到大氣中。船用脫硫塔使用石灰或燒鹼，處理後會產生硫基鹽，此化合物可以直接排放在指定區域。脫硫塔可以使用海水、添加了鈣/鈉吸附劑的淡水或熟石灰顆粒作為洗滌介質。為了增加洗滌材料和氣體之間的接觸時間，在脫硫塔使用氣體污染去除劑（例如石灰石）組成的填充床，如此一來可以減緩脫硫塔內水的流動，並加強廢氣冷卻和酸性水中和過程。


脫硫塔內部構造

 

船用脫硫塔的分類

船用脫硫塔可分為濕式脫硫塔和乾式脫硫塔。乾式脫硫塔使用固體石灰作為從廢氣中去除二氧化硫的鹼性洗滌材料。濕式脫硫塔使用噴入廢氣中的水用於相同目的。

濕式脫硫塔又分為閉路或開路脫硫塔。在閉路脫硫塔中，使用淡水或海水作洗滌液。當淡水用於閉路脫硫塔時，船舶周圍的水質對脫硫塔的性能和污水排放沒有影響。開路脫硫塔在洗滌過程中消耗海水。混合脫硫塔可以同時使用封閉式和開放式兩種運行模式，也可以在兩者之間切換。海水混合脫硫塔可以在封閉或開放模式下使用海水作為洗滌介質運行。

開路脫硫塔系統
該系統使用海水作為洗滌和中和介質，氣體脫硫不需要其他化學品。來自柴油機或鍋爐的廢氣流進入脫硫塔，僅用鹼性海水進行處理。

該系統非常有效，但需要大量的海水，當用於洗滌的海水鹼性夠高時效果越好。但海水溫度過高與海水鹼性不足時，洗滌效果將大打折扣，因此開路脫硫塔不適用於鹽度不高的內海地區（例如波羅的海）。

 


開路系統

化學反應：
SO2+H2O+½O2→SO42-+2H+ ( 硫酸根離子+氫離子)
HCO3–+H+→CO2+H2O ( 二氧化碳+水)

閉路脫硫塔系統
工作原理與開路系統相似；它使用經過化學品處理過的淡水代替海水作為洗滌介質。廢氣流中的SOx 轉化為無害的硫酸鈉。在重新循環使用之前，來自閉路脫硫塔系統的洗滌水通過處理水箱進行清洗。

閉路系統需要的洗滌水量幾乎是開路系統的一半，但需要更多的水箱。這些包括一個處理櫃、一個儲存罐以及一個溫度調節櫃（20º～50ºC），通常採用氫氧化鈉 50%的水溶液

閉路系統

化學反應
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O（亞硫酸鈉）；
Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3（亞硫酸氫鈉）；
SO2( 氣體) +H2O+½O2→SO42-+2H+；
NaOH+H2SO4→NaHSO4+H2O（硫酸氫鈉）；
2NaOH+H2SO4→Na2SO4+2H2O（硫酸鈉）

乾燥的氫氧化鈉也需要大的儲存空間。混合動力系統是濕式系統的組合，可在水況和排放法規允許時作為開路系統運行，在其他時間作為閉路系統運行。因此，混合系統被證明是最受歡迎的，因為它們能夠應對不同的條件。

混合脫硫塔系統
由於乾燥的氫氧化鈉也需要大量儲存空間，通過設計使脫硫塔能在開路和閉路系統交互使用，在海上以開路系統運行，在 ECA區域和港口以閉路模式運行。由於該系統可以在更長時間和全球範圍內使用成本較低的燃料運行，有利航商符合國際法規與降低燃料成本。


混合系統

總結

除了 MARPOL公約，船舶運營區域的規範也需遵守。主要需考察船舶運營的線路，該船會不會進入低鹼度區域及進入時間。還需考量脫硫塔系統相關設備的佈置，在機艙有限的空間，船東需要評估脫硫設備的用量及款式。依照公約每間航商皆開始對其船舶進行改裝，脫硫塔是否為最優解，未來在大量使用後便會有個答案。

資料來源：
A Guide To Scrubber System On Ship，17/3/2020，Sargun Sethi
Exhaust Gas Scrubbers Of Ships Boon Or Bane? 5/1/2021，Shal abh Agarwal