船舶废气湿式洗涤除硫系统涂装设计

徐晟辰 何光宇 袁金玲

(广船国际技术中心)

0 前言

控制硫化物排放一直是国际环境保护要求，也是各船东公司追求的目标，按照MARPOL7378防污公约附则VI中第6条对硫氧化物的排放规定。2020年，全球各个地区的硫排放将降至0.5%的限度。在严格的“限硫令”来临前，采取何种除硫方式，将对船东的运营产生重要影响。虽然低硫柴油(MGO油)也能直接降低硫化物排放，但成本相对较高，而废气湿式洗涤除硫系统作为一种安全、可靠，经济的除硫方式，已经越来越受各船东公司的青睐。

1 废气湿式洗涤除硫系统的基本形式

废气湿式洗涤除硫系统的工作原理是利用酸碱中和反应，消除掉废气中硫元素含量，从而降低含硫废气的排放，达到除硫的目的。这其中的酸就是废气中的硫化物，而碱的来源，可以是海水的天然碱性或人工添加的氢氧化钠等碱性类物质。

废气湿式洗涤除硫系统有开式系统、闭式系统、混合式系统三种形式。

2 除硫系统涉及的舱室和区域

因混合式系统综合了开式和闭式的功能，涵盖了开式与闭式系统所涉及的所有舱室与区域，是最复杂的一种处理方式，故本文以混合式系统为例来阐述除硫系统涉及的舱室和区域及其腐蚀环境。

（1）氢氧化钠储存舱(NaOHstoragetank)

该舱的主要功能是储存氢氧化钠，为闭式系统下的碱性药剂，使其在洗涤塔中与废气发生中和反应。因氢氧化钠为强碱，故该舱的pH值极限为14。

（2）氢氧化钠泄放舱(NaOHdraintank)

该舱的主要功能是在系统检修或发生故障时收集、储存氢氧化钠溶液，正常工况下，该舱为空置状态，当有氢氧化钠溶液泄放进入时，该舱的pH极限值也为14。

（3）除硫淡水舱(Freshwatertankforscrubber system)

该舱是存放供稀释氢氧化钠的淡水，pH值为7.5左右。

（4）除硫系统排渣舱(PureSoxsludgetank)

该舱是存放经净化单元净化分离后的固体废渣，烟灰等，pH值一般在6-8之间。

（5）零排放舱(Zerodischargetank)

该舱与除硫系统排渣舱一样，同样是存放经净化单元净化分离后的物质，但相对于排渣舱来讲，储存在零排放舱的物质主要为反应后的各种净化的溶液，包括硫酸盐溶液、硝酸盐溶液、氯化盐溶液等。pH值也一般在6-8之间。

（6）除硫泄放口外板(Outshellplatearound overboarddischargepipe)

在开式系统中，经洗涤塔反应后的废水废渣会通过排舷外管，直接排到海水中，因启停阶段反应的深度不同，导致泄放出来的溶液PH值大概在2.5-8之间。除硫系统涉及舱室/部位的环境见表1。

3 除硫系统各个舱室涂层设计

按照混合式除硫系统设计，涉及除硫的舱室有表1中的5个。对于新造船而言，这些舱室一般布置在机舱区域，具体舱室位置和舱容，需要结合船型和除硫系统的功率来考虑。而对于舱室的涂层设计要求，需根据舱室装载介质的pH和温度来制定相关涂层配套。

（1）氢氧化钠储存舱和氢氧化钠泄放舱

这两个舱装载物质主要都是氢氧化钠，具有极强的碱性，在使用工况时，会将氢氧化钠加热到不超过50度。对照化学品船货油舱装载清单，可使用双组份胺加成固化的酚醛环氧涂料，设计总干膜厚度在300-320微米左右，推荐在合拢后船坞（船台）或码头阶段施工。施工前，钢板表面温度必须大于10℃且应高于露点温度3℃以上，结构处理应符合ISO8501-3要求，处理等级为P2级。钢板表面去除盐分和其他污染物，表面喷砂至Sa221级（ISO 8501-1)，表面粗糙度相当于ISO8503-1/2中等粗糙度（G）（即：样板2＃≦粗糙度≦样板3＃），喷涂方法按照现场服务代表推荐执行。

表1 除硫系统涉及舱室和区域的环境

图2 除硫泄放口外板中心半径4米范围与尾部外板ICCP屏蔽层示意图

（2）除硫系统排渣舱和零排放舱

这两个舱主要是存放经净化单元净化后分离的废渣废水，PH值在6-8之间，涂层设计要求，可以参照船舶压载舱涂层，采用双组份通用环氧漆，总膜厚推荐在300-320微米之间，推荐在分段阶段完成涂层施工，合拢后对焊缝和破损处打磨修补。表面处理应去除盐分和其他污染物，喷砂至Sa221级(ISO8501-1),表面粗糙度相当于ISO8503-1/2中等粗糙度（G）（即：样板2＃≦粗糙度≦样板3＃）。

（3）除硫淡水舱

该舱的使用工况与船舶压载舱类似，可按照船舶压载舱涂层，采用双组份通用环氧漆，总膜厚推荐在300-320微米之间，推荐在分段阶段完成涂层施工，合拢后对焊缝和破损处打磨修补。

4 除硫泄放口外板涂层设计

4.1 涂层要求

除硫泄放口泄放的废渣废水，是海水经洗涤塔与烟气反应后的产物，极限pH峰值可达2.5左右。普通船舶外板涂装的环氧底漆+防污漆配套无法满足高强度酸性要求。所以除硫泄放口周围需做特殊耐酸涂料。因泄放口排放的物质，会随着海水流动而稀释，所以越远离泄放口，泄放物质浓度越低，pH值也越接近正常海水值。根据实际经验测算，在除硫泄放口中心半径4米以外，pH值基本可达正常水平。故一般推荐在除硫泄放口中心4米半径范围内做特殊耐酸油漆。可采用乙烯酯玻璃鳞片漆，设计漆膜厚度500～1000微米（见图1）。推荐在船坞（船台）阶段施工，被涂表面需清洁、干燥且无污染物，喷砂至Sa221级（ISO8501-1),表面粗糙度相当于ISO8503-1/2中等粗糙度（G）,喷涂前，钢板表面温度应在15℃-40℃之间，相对湿度维持在10%-85%之间。应注意此类油漆的混合使用寿命较短，一般在35分钟左右，所以混合后应尽快施工。

4.2 除硫泄放口外板涂层与ICCP屏蔽层重叠问题

因泄放口的布置有诸多条件限制，在机舱区外板可供选择的位置不多。同时，泄放口周围4米占据了较大的尾部机舱区域，很有可能与尾部ICCP的屏蔽层重叠，如图2所示。这就存在一个问题，除硫泄放口的耐酸涂层和ICCP屏蔽涂层重叠区域，涂层该如何设计？不论是将耐酸涂层做在屏蔽层上，还是将屏蔽层做在耐酸涂层上，都存在耐酸涂层与屏蔽层的兼容，以及不影响ICCP屏蔽功能的问题。考虑到屏蔽层多采用环氧基腻子，而耐酸涂层为高固含量的环氧玻璃鳞片漆，具有屏蔽层所需的耐阴极剥离特性，经与涂料供应商和ICCP厂家确认，耐酸涂层玻璃鳞片漆可以代替ICCP屏蔽涂层，故泄放口半径4米内直接用耐酸涂层取代ICCP屏蔽涂层，如图2所示。这样既保证了涂层耐酸的要求，又能满足ICCP屏蔽层要求。

5 结束语

船舶作为跨越海洋的大型运输工具，航行范围较广，防污染势在必行，要求也将愈加严格，除硫作为防治海洋污染的措施之一也将得到更广泛的应用。除硫装置所涉及的涂层方案设计将影响船舶的建造周期和使用寿命。

图1 除硫泄放口外板中心4米范围实例