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船舶排放污染背后的“油”思考(Z.2015.7)

新闻来源:中国船检    浏览量:558 邢丹 2017-06-20
        |► 近年来,随着航运业快速发展,船舶对环境造成的影响也日益受到关注。其中,让船舶背负污染重负的“燃油”问题如何解决成为关键。
        随着对环境意识的重视,“船舶污染物排放被推到风口浪尖”。其中,让船舶背负污染重负的“燃油”问题如何解决,成为值得关注的问题。
        船舶污染“油”来已久
        近年来,随着航运业的快速发展,船舶对环境的污染也日益严重。一个很重要的原因是船舶普遍使用重油作为燃料油,含硫量高,还含有镉和钒等重金属。欧洲研究机构的数据显示,按照欧洲的排放标准,一辆小汽车一年行驶15000公里,其SOX排放量约为100克;而一艘使用3.5%硫含量燃料油的万箱集装箱船一年行驶280天,其SOX排放量高达5200吨。也就是说一艘万箱集装箱船一年的硫排放量相当于5200万辆小汽车。而我国,在沿海、沿江城市中,船舶港口排放已经成为重要的污染源。中国内河船舶约22万余艘,2000多万载重吨。特别是我国内河船舶船型旧、船舶吨位小,多使用上世纪70~80年代的中小型船舶柴油发动机,同时为降低成本,多使用劣质燃料油,污染情况更加复杂和严重。据估计,我国内河船舶每年排放的NOX、SOX不少于100万吨。
        那么,是什么原因导致油品顽疾难以祛除?首先,油品质量标准不严,油品市场缺乏有效监管。我国燃油最新标准为GB/T17411-2012《船用燃料油》,于2012年12月31日颁布,2013年7月1日实施。对含硫量限制的规定,从1.0%到3.5%(质量分数)不等,并属于非强制性标准,国内船舶执行力度弱。而国内船舶燃料油的供应市场较为混乱, 虽然有GB/T17411-2012的船舶燃料油标准,但对市场上船舶燃料油的油品的监管力度不强。国内大的炼油厂对船舶燃料油的生产不积极,部分船舶燃料油供应商从炼油厂购买了廉价的残渣油后,加入柴油、化工原料调和成船舶燃料油。由于油品差(主要是酸值高、金属杂质多),不仅损害了船舶柴油机,也增加了污染物的排放。油品市场缺乏有效监管,品质无法保证,直接影响船舶排放水平,也影响了各种污染控制技术在船舶大气污染排放控制中的应用。
        其次,低硫燃油供应量和需求量双短缺。目前中国内贸油并不提供低硫燃油,而保税油部分,主要供应保税高硫燃料油,保税低硫燃油的供应量很小。国内炼油厂无法达到规模化生产低硫燃油的能力,必须从海外进口。我国海上加油业务的每年总量大约是200多万吨,但我国的供油需求却高达1200万吨,船公司多在新加坡、韩国等港口加油。
        国内船用燃料油价格不同于汽、柴油由国家发改委统一定价,而完全由市场供需决定;国内炼油厂的原油价格由国际市场决定,而船用燃料油的价格也由国际市场决定,新加坡、韩国、日本等地区的保税油价格更低。因此,一般进入欧洲排放控制区的亚欧线船舶主要在新加坡加低硫燃油,只有进入北美排放控制区的美西线船舶可能在国内加低硫燃油,或在香港地区和韩国加低硫燃油。由于低硫燃油需要专库专线,成本非常大;国内对船舶硫排放的要求几乎是一片空白,出于成本考虑,船东多使用含硫量高的燃料油,对低硫燃油几乎没有需求,所以供油企业也不愿意投资去开拓低硫燃油业务。这其实相当于一个恶性循环,需求和供应的双短缺,使得中国船供油商没有供应低硫燃油的积极性:由于中国没有针对船舶硫排放的政策,导致低成本的高硫燃油泛滥,船东没有意愿使用低硫燃油;而需求的不振又使中国低硫燃油供应网点和设备严重缺失,供应量也不稳定,反过来也阻碍了中国相关船舶硫排放政策的出台。
        再有就是排放标准不严、排放总量不清。由于缺少相关法律法规,内贸油普遍使用含硫量高达3.5%的燃料油。中国既没有相关的船舶进港燃油转换规定,也没有明确的控制政策,在我国靠港的国际船舶普遍使用的燃料油,其含硫量为3%~3.5%,能满足《MARPOL公约附则Ⅵ》的规定,但船舶在进入我国港口和内河后,依然使用含硫量3.5%的高硫燃油(在排放控制区内需要更换0.1%的燃油)。尤其我国沿海的上海港等港口,是一些船公司的母港,远洋船舶、国际船舶在我国港口停靠时间较长,由于船舶停靠时仍需要燃烧重油、柴油用于锅炉及辅机,其污染物排放量不容忽视。
        目前船舶排放标准只适用于小于37kW的船舶柴油机,对于功率更大的船用柴油机(37kW以上),尚无排放控制要求。目前我国对船舶大气污染控制仅局限于对新建造船舶,并未针对营运期间的大气污染控制的相关要求。
        政策期待完善
        面对日益严重的船舶大气污染,国际海事组织和发达国家、地区都已采取了积极的应对措施,很多发达国家和地区以立法形式,强制或鼓励采取污染物排放控制措施,减少船舶污染物排放。
        欧盟在2005年7月6日发布了对1999/32/EC的修正,形成了指令2005/33/EC。该指令补充的大部分内容是针对船舶使用的燃油,明确了在MARPOL公约附则VI对硫排放控制区(SECA)航行的所有海船(但不包括军用船舶)的船用燃油硫含量的监控和查验。2007年瑞典哥德堡推出了清洁航运工程(Clean shipping Project)。这项工程引进了清洁航运指数(CSI)。CSI涉及20项船舶环境污染的内容,船舶运行数据由船公司自愿提供,CSI根据船公司的数据计算出得分数进行排名并公布,并提供给欧盟货主。货主在出口货物时可以选择更加环保的船公司进行运输。
        美国各港口也有各自的排放控制规定和相应的激励政策。如西雅图港靠港时使用清洁燃油的奖励政策:船舶每次靠港若使用低硫燃油可以得到奖励平均为2250美元。长滩港有绿色旗帜计划:若海船在离港口40海里处开始减速至12节或以下航行,最高可以得到25%码头费率的减免。洛杉矶港的ESI海船奖励计划是根据船舶燃料的含硫量、船舶的先进程度等给予船舶不同等级的奖励金额;同时,它还规定,船舶离港口20海里或40海里内的航速若小于12节(含),对于20海里内满足要求的船舶按一天靠港费的15%奖励;对于40海里内满足要求的船舶按一天靠港费的30%奖励。
        香港定期班轮协会(HKLSA)、香港船东协会(HKSOA)和香港民间独立机构思汇政策研究所在2010年10月29日共同发起了《乘风约章2011~2012》。成员包括马士基、中远、东方海外等18家航运公司。成员承诺在香港停泊时尽可能转用含硫量为0.5%或更低的燃油,香港政府从2012年9月起给予《乘风约章》成员船公司减免一半的港口设施和灯标费。香港的《乘风约章》至2014年已到了第四年,香港政府正在与广东省政府积极协商,共同推进珠三角地区的低硫燃油政策,这被认为是“亚洲首个排放控制区”的雏形。
        随着我国对船舶港口空气污染的认识不断加深,对其污染防治的要求也提上了日程。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》中明确指出,在环境领域要实施区域环境综合治理,开展区域大气环境污染的综合治理技术集成和示范研究,发展近海海域生态与环境保护技术。2013年9月国务院发布《大气污染防治行动计划》也指出,要开展非道路移动机械和船舶的污染控制,在原油成品油码头积极开展油气回收治理。
        2015年6月8日,环保部发布通报称,《船舶发动机排气污染物排放限值和测量方法(中国第一、二阶段)》即日起向全社会第二次公开征求意见。事实上,早在2014年7月7日,环境保护部就向社会公开发布了该标准的第一次征求意见稿,标准编制组根据反馈意见对标准内容进行了修改完善。与第一次征求意见稿相比,二稿的主要变化有:对标准中的船舶使用燃油的规定进行了调整。放宽了船舶使用燃油的种类和范围,从原征求意见稿的所有船舶只允许使用普通柴油,调整为也可以使用符合硫含量规定的船用燃料油,以及气体燃料等;娱乐性船机耐久性要求的调整;增加气体燃料测试方法和计算;增加允许豁免的船机要求;增加了耐久性年限要求等。鉴于该标准的社会关注度高,影响大,特向全社会第二次公开征求意见。
        新标准是我国首次发布船舶大气污染物排放控制国家标准,将分两个阶段实施。第一阶段相当于汽车发动机和非道路发动机的第二阶段排放控制水平,与我国船机排放现状相比,PM排放将削减70%左右,NOX排放将削减20%以上;第二阶段相当于车机和非道路排放的第三阶段控制水平,PM和NOX将在第一阶段基础上,分别进一步降低40% 和20%。和发达国家相比,第一阶段和目前欧洲实施的标准相当,第二阶段和美国第三阶段实施的标准相当。标准还规定了排放耐久性要求。一般船舶(娱乐船舶除外)均应在10000小时或10年(以先到者为准)内排放满足标准要求。
        多管齐下
        面对日益严重的航运业大气污染,尽管船舶大气排放标准政策正在逐渐完善,但这并不足够,行业内也提出了一系列大气污染防控措施,如靠港船舶使用岸电。目前,在欧洲和美国的一些港口,船舶停泊时已经开始使用陆上的电源供电,船舶辅机停止工作,从而降低大气污染物的排放。2010年,河北远洋集团、连云港港、中国船级社和交通运输部水运科学研究院曾组成项目组,对靠港船舶使用岸电进行课题攻关,2010年10月24日,全球首套“高压变频数字化船用岸电系统”研制成功,并在连云港港59号泊位正式启用。然而,靠港船舶使用岸电涉及的范围很广,是一项必须由政府重视、组织、协调才能完成的庞大工程,全面推进船舶岸电工作,必须实现政府、船级社、港口、船东、造船厂、有关科研单位的联动,也需要政府尽快出台相应的政策,并避免重复投资和标准不一引发浪费。
        针对航运业大气污染物排放,国际海事组织(IMO) 在2009年的通过了MEPC.184(59)决议,即《废气清洗系统导则》。MARPOL公约附则VI第14条规定,船舶若使用正常硫含量的燃料油,则应采用经船舶船旗国主管机关按《废气清洗系统导则》认可的废气清洗系统,将船舶包括主副推进机械的硫氧化物排放总量减少至4.0g/kWh或更少;或采用核实和可行的任何其他技术方法,能将SOX排放限制在同样的水平。然而废气清洗系统(EGC))的主要设备为洗涤塔,目前洗涤塔还没有在船舶上普遍采用。据中国船级社的相关调查,其主要原因有三:一是洗涤塔比较高大,需要占据一定的空间,而船舶本身空间有限;二是洗涤塔需要使用大量的淡水,而船舶的淡水有限,若用海水淡化技术,需要额外增加设备,成本很高;三是洗涤塔产生的洗涤废水其酸性较强,不能随意排放到海水中,只能船舶到港后排放到专门的接收设备中。因此,作为低硫燃油的替代措施之一,废气清洗系统在船舶上应用的可行性和可用率还很有限。
        采用清洁燃料也是实现减排的重要途径。近年来天然气燃料技术应用越来越被关注。2013年9 月1日,中国船级社颁布了《天然气燃料动力船舶规范》。船舶发动机可使用单一气体燃料(天然气)或双燃料(天然气和燃料油)。天然气与燃料油相比,NOX和SOX的排放量大幅减少,是理想的绿色能源。但加气站点目前仍较少,需要港口增加投入,另一方面天然气的价格持续上升会对船公司营运成本增加压力。生物质燃料具有可再生的特点而被推广替代部分传统化石燃料。在欧美国家,生物燃料已被逐渐推广,我国也制订了生物燃料的国家标准。但由于在船舶储存、运输和处理过程中,相应的泵、管线和阀等机械系统未经兼容性试验,生物质燃料目前也未在船舶上获得大规模应用。
        另外,还可以通过提高船舶能源利用效率,进而降低船舶大气污染物排放。船舶能效的提高主要通过降低船舶阻力、提高推进效率、机械设备的改进、优化管理和操作等4个方面来进行提高。减排措施的效果依赖于船舶参数和相关的操作模式,船公司应根据船舶本身特性、船舶航行区域、贸易和其它相关要求,考虑到各节能措施的兼容性,采取最佳方案。目前船公司普遍采用的一项能效管理措施为航速优化。最佳航速代表着成本优化,即在该航速下,航行时每吨海里使用的燃料最少。航速优化对燃料降低效果明显,但最佳航速并不是指最小航速,实际上,以小于最佳航速的速度航行会消耗更多的燃料而不是更少的燃料,因为低速作业可能的负面后果包括增加的震动和积炭。应参照发动机制造商的功率/燃油消耗曲线和船舶螺旋桨曲线。
        专家指出,进行航速优化,需要综合考虑船舶数量、到达次数和装卸泊位可用性。同时,离开港口或河口时航速逐渐增加,此时将发动机载荷保持在一定限制范围内,有助于减少燃料消耗。专家提醒,船况对船速的影响较大,包括船型、船舶运营年限、船舶主机设备状态、船舶污底和涂装油漆情况等。特别是老旧船主机磨损较大,一般都会减转减速航行。不同船型抗风浪性不同,某些船舶受风面积大、船舶耐波性差,船舶应根据风浪的情况来采取转向和减速等措施,保证安全减低能耗。
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