挪威起重机用的变频器(开式脱硫系统订货、设计及装船注意事项)

Posted 2023-05-27

篇首语：怀抱观古今，寝食展戏谑。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了挪威起重机用的变频器(开式脱硫系统订货、设计及装船注意事项)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

挪威起重机用的变频器(开式脱硫系统订货、设计及装船注意事项)

船东要满足相关排放控制区要求有以下三种解决方案，一是燃料前处理方式，采用专门的工艺对燃油进行脱硫处理，船舶直接使用硫含量符合法规规定的燃油，比如使用低硫馏分油、生物柴油、混合燃油等。二是废气后处理方式，通过安装废气处理装置，把废气中的SOx清除，达到与使用低硫燃油等效的减排效果，比如安装EGC系统。三是替代燃料，船舶使用液化天然气(LNG)等清洁燃料，由于天然气燃料含硫量很低，燃烧后的SOx排放也很低。本文结合公司建造的12万吨散货船安装的开式脱硫塔装置(可满足VGP排放要求燃油硫含量限制在0.1%以内)，详细介绍开式脱硫系统订货、设计及装船的注意事项。

开式脱硫系统订货注意事项

开式脱硫系统由脱硫塔、海水泵、中和泵、混合单元、海水检测单元、密封风机、排气检测单元等；其系统主要原理为：主机、发电机的排气管进入脱硫塔下方，脱硫海水泵从海底门吸入海水至脱硫塔上部的海水进口，烟气与海水在脱硫塔内部进行反应去硫后排至大气中，反应后的海水在机舱底层排舷外前，在混合单元内与中和海水泵泵入的海水中和，将废水酸碱度中和至PH6后排入至海水里面。

1.设备订货前需确定以下被处理设备的技术参数

(1)燃油类型和含硫量。即船上使用的燃油的含硫量，一般按含硫量3.5%计算。

(2)被处理设备的负荷比。具体要求需按技术规格书的要求。

(3)最大废气流量：根据被处理设备的技术参数写明烟气量，一般有主机、辅机、锅炉等，注意：应做好除硫最大负荷设计点的废气量，比如LRII某船是主机85%，2台发电机75%，1台锅炉75%负荷。一般除硫装置厂家技术协议部分没有体现主机85%负荷时对应的废气量，协议中往往只写了主机100%负荷对应的废气量，而有些除硫设备厂家经常会错误的把85%负荷对应的废气量，简单的用最大废气量乘以0.85，实际上85%负荷对应的废气量是需要根据相关曲线表查出，两种方法得出的数据存在偏差。所以技术协议中一定要把所有设备的废气量参数算准确，以防出现背压高时，脱硫厂家将责任推卸给船厂。

(4)废气温度。

(5)燃油消耗。

(6)输出功率或蒸发量。

图1 120K散货船脱硫塔的技术参数

2.排放指标

(1)废气——洗涤废气分析采用测量SOx/CO2比值的验证方法，比值≤4.3(0.1%m/m)，比值≤21.7(0.5%m/m)。

(2)洗涤水——洗涤水需要测量的参数有：pH、 PAH、浊度和温度，限值如下：

●pH，距离舷外排放点4m处的排放水流pH值不小于6.5，该值作为舷外排放洗涤水排放限值；

●PAH，洗涤水中最大连续的PAH浓度要不大于进口水浓度的50μg/L(流量为 45t/MW 的洗涤水通过EGC装置时)。每12小时运行周期内，允许在一个15分钟的时间段内连续PAH浓度高于上述限值一倍以内；

●浊度Turbidity洗涤水的最大浊度不超过进口水浊度的25FNU或25NTU(浑浊度的读数应取15分钟内的平均值)。每12小时运行周期内，允许排放水浊度在一个15分钟的时间段有20%内的偏差。

(3)供货范围：

开式脱硫系统供货范围参考表1。

表1 开式脱硫系统供货范围

注：系统内的设备及附件需按船级社要求提供证书，系统为实船取证，取证工作需在技术协议中备注由厂家负责，船厂配合。

开式脱硫系统设计注意事项

开式脱硫塔系统对船舶管路详细设计、机舱设备(例如：主机、主发电机组等)参数选型、设备和管路布置、船舶舱室设置、船舶结构尺寸、生产设计等均有很大的影响。需要有针对性的开展空间设计，形成统一的布置方案，为后续安装脱硫塔系统的船舶积累经验；开式脱硫装置海水泵、混合泵功率需求较大，泵马达一般会采用变频启动方式，研究变频器产生的谐波对电网品质造成损害，找到谐波治理办法，为后续安装脱硫塔船舶电站设计积累经验。

开式脱硫系统的海水吸入口需确定是在单个海底门还是在海水总管。若在单个海底门，需根据计算结果将该海底门的格栅进行加大处理。若海水吸入口在海水总管，需根据计算结果将两边海底门的格栅及海水总管进行加大处理。脱硫系统的回水总管需根据要求设置为玻璃钢管或不锈钢管，避免回水总管被腐蚀。

12万吨散货船采用ECOSPRAY开式脱硫系统，通过研究其系统组成和PID图，掌握了开式脱硫系统对机舱设备的参数选型影响：安装脱硫装置后，一方面排气管支管和弯头数量增加，同时排气管路也加长；另一方面，除硫塔内一般都有填充物，填充物形状不规则，以及随着安装或船上振动最终紧密不一，厂家目前不可能有长期的经验数据，因此厂家的压降计算不是十分可靠。比如某厂家U type除硫塔理论压降100mmWC，而实际试航实测在200～250mmWC水柱。某I type带抽风机的除硫塔，台架试后也发现压降比理论值大75mmWC。措施(之一)：主机、发电机在订货时，要求排放取证背压提高到500mmWC以上,120K散货船主机订货时将主机排气背压增加至600mmWC，主发排气背压增加至500mmWC。

脱硫系统由脱硫塔、海水泵、中和泵、混合单元、海水检测单元、密封风机、排气检测单元等；系统主要原理为，主机、发电机的排气管进入脱硫塔下方，脱硫海水泵从海底门吸入海水至脱硫塔上部的海水进口，烟气与海水在脱硫塔内部反应去硫后排至大气中，反应后的海水在机舱底层排舷外前，在混合单元内与中和海水泵泵入的海水中和，将废水酸碱度中和至PH6后排入海水里面。

图2 脱硫排气系统三维模型

图3 脱硫海水系统三维模型

本船脱硫塔塔体布置在烟囱C甲板，3台海水泵、中和泵、取样单元、中和单元均布置在机舱底层右舷高位海底门附近。海水泵出口与脱硫塔海水进口处高差有30米，脱硫塔要求海水进口压力需有1.8bar,海水泵出口压力为5bar，考虑管路沿程损失，要求脱硫塔厂家将海水泵出口压力改为6bar。

脱硫塔的安装及系统生产设计

1.脱硫塔的安装

脱硫塔塔体一般分为I型塔和U型塔，塔体直径一般3米左右，长度10米左右，脱硫塔本体尺寸、重量较大，布置在烟囱内，会影响烟囱结构设计。增加脱硫塔导致烟囱结构尺寸加大(本项目烟囱约加高2m)，烟囱正面迎风面积加大，可能引起舾装数跳档，导致全船系泊设备要求提高，增加成本。对于安装脱硫塔的区域需对结构及加强进行专门的强度计算。脱硫塔本体尺寸大，安装前需确定好吊装方案及预留安装空间。

2.机舱底层脱硫设备布置

设备厂家对海水泵、海水阀箱、中和泵、水质检测单元、排舷外口的设备相对位置及距水线高度有要求，设备布置时需按厂家要求布置，布置完后需与厂家确认。

图4 机舱底层脱硫设备布置

3.管路生产设计注意事项

(1)脱硫塔出口至排舷外口的管路一般为玻璃钢管，回水管路水平布置时需带斜度。

(2)排舷外管为双相不锈钢管，设备厂家一般对排舷外管的布置高度及安装角度都有要求，排舷外口布置后需与厂家确认。

图5 脱硫系统排舷外管布置要求

(3)排烟管的布置

①为减少排气背压的损失，排管烟管路应尽可能减少90度弯头的使用；

②各设备支管与总管之间顺流向制作夹角；

③排烟管路的烟气风闸应注意流向要求；

④脱硫塔出口排烟管上的取样管安装位置及角度均有要求；需按厂家要求布置。

图6 排烟管路的烟气风闸安装要求

4.电压谐波THD值

120K散货船开式脱硫系统采用3台海水泵，每台功率132KW，2主1备，混合泵1台90KW，在航行工况下，单台发电机在网990KW，脱硫塔3台在网泵马达功率为354KW，超过在网发电机容量的20%。

图7

如图7所示，按挪威船级社(DNV)要求需要对谐波进行计算；如图8上所示，通过计算发现电网电压谐波率THD为9.32%，超过了DNV规范要求。脱硫装置配备的为6脉冲变频器，谐波率较高，如改成12脉冲的变频器降谐波，需要增加移相变压器，成本较高；采用AFE变频器也可以大大降低谐波，但变频器成本昂贵；综合考虑，采用在配电板母排上增加200A有源滤波器APF进行集中补偿(如图8下所示)，降低电网谐波，使得电压谐波THD值满足规范要求。

图8 增加APF滤波器集中补偿谐波

本文从开式脱硫系统的设计订货、系统设计、设备建模、管系生产设计及系统安装详细讲述了开式脱硫系统的相关注意事项。阐述了开式脱硫系统的组成和原理,开式脱硫装置系统设备以及管路布置要求，避免后续安装船修改。脱硫系统技术协议签订阶段，需明确船厂需提供的设备，其它均要求由厂家提供；主发订货时应根据脱硫系统功耗增加主发功率。主机、主发的排气背压在确定安装脱硫系统后需要求厂家加大排气背压，最少500mbar。为避免脱硫系统高背压，排气管路应减少弯头的使用，尤其是90度弯头，各设备支管与总管应形成一个合理的夹角，过渡顺畅。排舷外管的材质及厚度应提前确认后，安装形式、角度、位置与厂家确认等。通过系统研究，120K散货船脱硫系统的设备及管路均未有修改，节省安装时间，缩短建造周期。