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船舶煙氣脫硫--含鉬高性能不銹鋼的潛力新應用

2018-08-29 12:09:52 作者：本網整理來源：鉬和含鉬材料的世界分享至：

海運仍是目前最為經濟有效的全球運輸方式之一，尤其是與空運相比。20世紀70年代以來，海運的快速發展和集裝箱化緊跟全球經濟發展的步伐，但是，這也對環境造成了更大的影響。新的公約對發動機燃料的硫含量做出了限制，這意味著船舶必須使用更清潔的高價燃油，或者安裝廢氣脫硫裝置。鉬在廢氣脫硫中發揮著關鍵作用。

提到空氣污染，人們首先想到的污染源是電廠、垃圾焚燒廠、飛機、轎車和貨車，那么船舶帶來的空氣污染如何呢？

全球貿易貨運的90%都是利用海運，2014年的總運輸量接近100億噸，是1970年貨運總量的4倍。據估計，目前全世界正在運營的船舶超過10萬艘。

海洋運輸的穩步增長也意味著船舶尾氣排放的持續增加。最近的一項研究顯示，如果任其發展，到2020年船舶的尾氣排放將成為歐洲最大的單一空氣污染來源。

船舶的動力來自于柴油發動機，通常使用重質燃料油。它是原油煉制后剩余的重質油，粘度很大，在室溫下粘稠度類似于花生醬，價格不高但雜質很多，硫含量特別高，可高達35000 ppm, 或者說是歐洲公路交通所使用的超低硫柴油硫含量的3500倍。這就是為什么海洋運輸排放的二氧化硫占到全球排放總量的8%。

2014年海洋運輸的貨物量近100億噸 ? iStockphoto/dan_prat

酸雨與早亡

燃料燃燒釋放二氧化硫，以廢氣的形式進入大氣中。根據環境條件的不同，二氧化硫很容易與微小的水滴發生反應生成硫酸，這就是酸雨的成因。酸雨的酸度是普通雨水的10-100倍，對樹木、植物和建筑物造成損害。如果酸雨不能在大氣中分解，則會造成多種危害，二氧化硫被吸入后會造成呼吸道疾病，引發炎癥，甚至導致心肺衰竭。2011年丹麥的一項研究顯示，歐洲大約有5萬多個過早死亡與海運造成的空氣污染有關。

人們正在采取什么措施應對這種環境威脅呢？國際海事組織制定和實施了排放控制規則，以減少船舶造成的污染。1997年通過了國際防止船舶造成污染公約（MARPOL）附則VI，對船舶廢氣中的主要空氣污染物進行了限制。最新修訂的規則將燃油中硫含量的全球上限從3.5%降為0.5%，2020年1月開始生效。

不過，2015年1月實施的修訂版已經將波羅的海、北海、北美和美國加勒比排放控制區的硫含量上限降至0.1%。這意味著在這些海域行駛的400總噸以上的船舶必須或者使用更昂貴的低硫燃油，或者改造船上的煙氣脫硫裝置，去除廢氣中的硫，才能符合新公約的要求。

船舶煙氣脫硫裝置利用濕法洗滌工藝可去除發動機廢氣排放中99%的二氧化硫。液體噴在廢氣柱上，將硫轉化為硫酸，類似于大氣環境下酸雨的形成過程。

在可以安全排放洗滌液體的地方（中高度堿性的外海），可以采用開放系統，僅用海水洗滌廢氣。在堿性低的海域，如港口、海港、湖泊和運河，必須使用封閉系統，不對外排放洗滌液。封閉系統使用氫氧化鈉水溶液對形成的硫酸進行中和去除硫。在實際應用中，許多排放控制裝置采用開放和封閉兩套系統，使用起來更靈活，工作效率更高。

海上FGD洗滌裝置洗滌塔完工待發運 ?CR 海洋工程

鉬的保護作用

FGD裝置內部的腐蝕性非常強，鉬在這里起到了關鍵性作用，它顯著提高了不銹鋼的耐腐蝕性。根據FGD設備環境腐蝕性的不同，一般要采用幾種不同的不銹鋼牌號。316L不銹鋼用于不使用海水的封閉系統。開放系統和混合系統因為使用海水，腐蝕性更嚴重，需要采用耐蝕性更好的含鉬雙相不銹鋼、超級雙相不銹鋼和超級奧氏體不銹鋼及鎳基合金。根據各制造廠的技術規范，泵、閥門及洗滌塔本身，尤其需要采用這些高牌號的含鉬不銹鋼和合金來制造。

許多新建和在建船舶都裝備了FGD裝置或燃燒清潔燃料的雙燃料發動機。老舊船舶新增FGD裝置比較容易，可以裝在船舶的煙囪里。安裝FGD裝置脫硫所需的投資低于改造發動機使其可適應多種燃料（油氣、天然氣或LNG）或使用低硫燃料的費用，據制造商估算投資回收時間大約二年。人們擔心實施全球0.5%硫含量上限可能會造成低硫燃料短缺，業內更多企業可能會在2020年前投資FGD裝置。

鉬對環保的貢獻已經在多方面體現，從可再生能源技術到更清潔能源，再到更高效、更輕便、更安全的車輛。優化全球貨物運輸是確保運輸行業對可持續發展作出全面積極貢獻的關鍵。海運在這方面起著很大的作用，全球減少硫排放是一個非常重要的步驟，而鉬在其中起著關鍵的促進作用。