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[摘 要]船舶废气中的硫化物对人的健康和生态环境造成的危害，已经成为国际社会广泛关注的焦点。本文对硫化物排放控制的法规和排放控制的方法进行了介绍、分析。船舶硫化物排放控制技術将越来越多的应用到未来的船舶，使船舶不断的适应越来越严格的排放控制的要求。
[关键词]船舶排放、排放控制区、硫氧化物、减排措施
中图分类号：U676.3；X736.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0331-01
1.减少硫排量的必要性和背景
随着世界经济的发展，世界海运货物周转量随之增加，以柴油机为主推进动力的船舶数量和吨位均大幅增加，由于重燃料中的硫燃烧时主要生产SO2，另有1%～5%氧化成SO2。SO2是无色有强烈气味的气体，在浓度低时，主要是刺激上呼吸道粘膜，浓度高时，对呼吸道深部也有刺激作用。当大气中含SO2过多时，SO2则会溶于水蒸汽，而形成酸雨，还会使大片农作物及森林叶子变黄，造成对动、植物的危害，还会加速许多物质的腐蚀。硫化物造成对大气、环境的污染，严重危害人体的健康。为了减少船舶废气中硫化物对大气环境的污染，制定的相关法规，对船舶中的废气硫排量设定了限制标准。
2.国际公约法规的要求
按照MARPOL公约的要求，在排放控制区内，船舶燃油含硫量在2015年1月1日以后，不得超过0.1%； 在除排放控制区之外的所有欧洲海域，船舶燃油含硫量不得超过0.5%，从2020年1月1日起进一步降至0.1%； 其他海域，2020年后燃油的最大硫含量不得超过0.5%。
四大排放控制区海域：波罗的海排放控制区、北海排放控制区、北美排放控制区、美国加勒比海排放控制区。
目前，韩国、日本、新加坡和中国正在积极申请进入下一批排放控制区名单。
3.船舶脱硫减排的方法和措施
目前主要有三种方法应对硫排放限制
使用低硫油
使用LNG燃料代替燃油
加装船舶脱硫设备
下面我们对三种应对方式进行综合分析：
3.1 使用低硫油是最直接的方法，对船舶改动较小，是目前最为简单的应对措施。但是由于低硫油的价格基本稳定在重油的一倍左右，使用昂贵的低硫油将会给船东造成沉重的燃油成本负担。另外，从低速柴油机使用重油到长时间或全部使用低硫油还需要对发动机相关系统进行改造。而由于低硫油与主机的使用的重油在物理性质上存在较大的差异，容易造成燃油泄漏的危险并且加剧主机磨损，对船舶安全营运会造成不良影响。
3.2 采用LNG燃料代替燃油，LNG是公认的绿色燃料，采用LNG几乎可以100%减少硫化物，且没有颗粒排放，并能减少85%～90%氮氧化物和15%～20%的二氧化碳的排放，完全符合公约、法规的要求。但设备及配套系统价格昂贵，且世界范围内港口加注设施也普遍不完善。并且LNG的密度不到船用重油的一半，LNG燃料舱的容积要比燃油舱大的多，是否有足够的空间布置体积巨大的燃料罐也是需要考虑的问题。而且LNG作为船舶燃料，经济性取决于与重油的价格差异和航线中排放控制区所占的比例。价格差异和航线中排放控制区所占比例越大，废气脱硫技术的经济优势越大。所以LNG作为替代燃料在一些短航程的航线上有关阔的应用空间。
3.3 加装船舶尾气脱硫装置。加装船舶尾气脱硫装置以后，船东无需对发动机及供油系统进行改造，可以继续使用与主机性能匹配的廉价重油，为船东节约大量的燃油成本。避免了使用天然气做燃料所要负担的巨额改造成本。加装船舶尾气脱硫装置有以下几种方法：
1）海水法
海水法是指利用天然海水碱度，将船舶废气中硫化物转化成亚硫酸盐和硫酸盐，然后洗涤废液经分离、曝气、稀释等环节处理后排入大海，而分离后的污泥、油渣等随船储存，直至靠岸回收。海水法利用海水高效脱硫，不需要随船储存大量的碱液，系统构造简单，运营成本低，但脱硫效果依赖海水碱度和温度，当船舶在沿海地区、港口、运河及河流海口等水域航线时，海水碱度减低，会导致脱硫效果下降。海水消耗量较大，水泵耗能较高，并且需要消耗额外的燃油。处理后酸性洗涤废液排入大海会使海洋酸化，破坏海洋环境，并释放大量二氧化碳气体。
2）淡水+氢氧化钠法
淡水+氢氧化钠法是以淡水为载体，加入氢氧化钠作为脱硫剂。当吸收液的PH值下降时只需继续加入经氧化钠即可。极大减少脱硫废水的排放甚至于不排放。淡水+氢氧化钠法具有脱硫效率高、能耗低、废水少、不排放二氧化碳的优势。但消耗淡水资源较多，需要加药系统，需要加装洗涤液冷却装置。氢氧化钠为强碱性物质，需要考虑药剂的安全存放，加装氢氧化钠的管道和舱室均需特殊处理。同时，持续运行必须使洗涤废液中的盐分增加，带来盐腐蚀等问题。
3）混合系统
混合系统是海水法和淡水+氢氧化钠法结合成一套脱硫系统。在排放区域，用淡水+氢氧化钠法，在排放区外用海水法。该系统同时兼具两种处理法的优点，同时也具有两种处理法的缺点。
4）镁基+海水法
镁基+海水法是以镁脱硫为主，海水法为辅的船用烟气脱硫。镁法脱硫是将氧化镁制备成氢氧化镁浆料，用氢氧化镁的浆液喷淋吸收烟气中的二氧化硫，生成亚硫酸镁和少量硫酸镁，在经曝气氧化作用将亚硫酸镁氧化成硫酸镁，达到无害化排放的结果。镁基发具有脱硫效率高、对环境变化体现较强的适应性和较宽的容量范围、脱硫剂价格廉价、节约淡水的优点。但同时有需要处理时间长和具有海水法处理的缺点。
2.结论
随之对硫化物越来越严格的排放要求，将会有越来越多的船运公司考虑对船舶进行脱硫减排，随着脱硫技术的不断成熟和完善，将会有一款或则两款脱硫技术作为主要得脱硫技术广泛应用的船舶中，使船舶能满足日益苛刻的船舶废气排放法规，从而增强国际航运船舶的市场竞争力。
参考文献
[1] 孙化栋。船舶硫氧化物的排放控制。[J]世界海运。2012.08.003
[2] 张天亮、刘全、郭林等。船舶硫氧化物排放控制法规分析。[J]世界海运。2014.06.018
[3] 朱益民、郭林、唐晓佳、孙美君、张天亮。镁基-海水法船舶废气脱硫技术性能分析。环境工程学报。2016.12.1012.
[关键词]船舶排放、排放控制区、硫氧化物、减排措施
中图分类号：U676.3；X736.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0331-01
1.减少硫排量的必要性和背景
随着世界经济的发展，世界海运货物周转量随之增加，以柴油机为主推进动力的船舶数量和吨位均大幅增加，由于重燃料中的硫燃烧时主要生产SO2，另有1%～5%氧化成SO2。SO2是无色有强烈气味的气体，在浓度低时，主要是刺激上呼吸道粘膜，浓度高时，对呼吸道深部也有刺激作用。当大气中含SO2过多时，SO2则会溶于水蒸汽，而形成酸雨，还会使大片农作物及森林叶子变黄，造成对动、植物的危害，还会加速许多物质的腐蚀。硫化物造成对大气、环境的污染，严重危害人体的健康。为了减少船舶废气中硫化物对大气环境的污染，制定的相关法规，对船舶中的废气硫排量设定了限制标准。
2.国际公约法规的要求
按照MARPOL公约的要求，在排放控制区内，船舶燃油含硫量在2015年1月1日以后，不得超过0.1%； 在除排放控制区之外的所有欧洲海域，船舶燃油含硫量不得超过0.5%，从2020年1月1日起进一步降至0.1%； 其他海域，2020年后燃油的最大硫含量不得超过0.5%。
四大排放控制区海域：波罗的海排放控制区、北海排放控制区、北美排放控制区、美国加勒比海排放控制区。
目前，韩国、日本、新加坡和中国正在积极申请进入下一批排放控制区名单。
3.船舶脱硫减排的方法和措施
目前主要有三种方法应对硫排放限制
使用低硫油
使用LNG燃料代替燃油
加装船舶脱硫设备
下面我们对三种应对方式进行综合分析：
3.1 使用低硫油是最直接的方法，对船舶改动较小，是目前最为简单的应对措施。但是由于低硫油的价格基本稳定在重油的一倍左右，使用昂贵的低硫油将会给船东造成沉重的燃油成本负担。另外，从低速柴油机使用重油到长时间或全部使用低硫油还需要对发动机相关系统进行改造。而由于低硫油与主机的使用的重油在物理性质上存在较大的差异，容易造成燃油泄漏的危险并且加剧主机磨损，对船舶安全营运会造成不良影响。
3.2 采用LNG燃料代替燃油，LNG是公认的绿色燃料，采用LNG几乎可以100%减少硫化物，且没有颗粒排放，并能减少85%～90%氮氧化物和15%～20%的二氧化碳的排放，完全符合公约、法规的要求。但设备及配套系统价格昂贵，且世界范围内港口加注设施也普遍不完善。并且LNG的密度不到船用重油的一半，LNG燃料舱的容积要比燃油舱大的多，是否有足够的空间布置体积巨大的燃料罐也是需要考虑的问题。而且LNG作为船舶燃料，经济性取决于与重油的价格差异和航线中排放控制区所占的比例。价格差异和航线中排放控制区所占比例越大，废气脱硫技术的经济优势越大。所以LNG作为替代燃料在一些短航程的航线上有关阔的应用空间。
3.3 加装船舶尾气脱硫装置。加装船舶尾气脱硫装置以后，船东无需对发动机及供油系统进行改造，可以继续使用与主机性能匹配的廉价重油，为船东节约大量的燃油成本。避免了使用天然气做燃料所要负担的巨额改造成本。加装船舶尾气脱硫装置有以下几种方法：
1）海水法
海水法是指利用天然海水碱度，将船舶废气中硫化物转化成亚硫酸盐和硫酸盐，然后洗涤废液经分离、曝气、稀释等环节处理后排入大海，而分离后的污泥、油渣等随船储存，直至靠岸回收。海水法利用海水高效脱硫，不需要随船储存大量的碱液，系统构造简单，运营成本低，但脱硫效果依赖海水碱度和温度，当船舶在沿海地区、港口、运河及河流海口等水域航线时，海水碱度减低，会导致脱硫效果下降。海水消耗量较大，水泵耗能较高，并且需要消耗额外的燃油。处理后酸性洗涤废液排入大海会使海洋酸化，破坏海洋环境，并释放大量二氧化碳气体。
2）淡水+氢氧化钠法
淡水+氢氧化钠法是以淡水为载体，加入氢氧化钠作为脱硫剂。当吸收液的PH值下降时只需继续加入经氧化钠即可。极大减少脱硫废水的排放甚至于不排放。淡水+氢氧化钠法具有脱硫效率高、能耗低、废水少、不排放二氧化碳的优势。但消耗淡水资源较多，需要加药系统，需要加装洗涤液冷却装置。氢氧化钠为强碱性物质，需要考虑药剂的安全存放，加装氢氧化钠的管道和舱室均需特殊处理。同时，持续运行必须使洗涤废液中的盐分增加，带来盐腐蚀等问题。
3）混合系统
混合系统是海水法和淡水+氢氧化钠法结合成一套脱硫系统。在排放区域，用淡水+氢氧化钠法，在排放区外用海水法。该系统同时兼具两种处理法的优点，同时也具有两种处理法的缺点。
4）镁基+海水法
镁基+海水法是以镁脱硫为主，海水法为辅的船用烟气脱硫。镁法脱硫是将氧化镁制备成氢氧化镁浆料，用氢氧化镁的浆液喷淋吸收烟气中的二氧化硫，生成亚硫酸镁和少量硫酸镁，在经曝气氧化作用将亚硫酸镁氧化成硫酸镁，达到无害化排放的结果。镁基发具有脱硫效率高、对环境变化体现较强的适应性和较宽的容量范围、脱硫剂价格廉价、节约淡水的优点。但同时有需要处理时间长和具有海水法处理的缺点。
2.结论
随之对硫化物越来越严格的排放要求，将会有越来越多的船运公司考虑对船舶进行脱硫减排，随着脱硫技术的不断成熟和完善，将会有一款或则两款脱硫技术作为主要得脱硫技术广泛应用的船舶中，使船舶能满足日益苛刻的船舶废气排放法规，从而增强国际航运船舶的市场竞争力。
参考文献
[1] 孙化栋。船舶硫氧化物的排放控制。[J]世界海运。2012.08.003
[2] 张天亮、刘全、郭林等。船舶硫氧化物排放控制法规分析。[J]世界海运。2014.06.018
[3] 朱益民、郭林、唐晓佳、孙美君、张天亮。镁基-海水法船舶废气脱硫技术性能分析。环境工程学报。2016.12.1012.