《集装箱班轮企业减排方法的选择分析》2700字

集装箱班轮企业减排方法的选择分析综述1.1减排措施的技术特点目前解决船舶尾气中SOx的方法主要有三种：后处理方式（安装脱硫装置的方式对其进行控制），即前处理方式（使用硫含量不超过0.50%m/m和不超过0.1%m/m低硫燃油）、及替代燃料（LNG动力船舶使用液化天然气作为燃料）三种方式。故本文先从技术角度来分析三种减排措施的可行性。（1）船舶加装脱硫塔的技术特点加装脱硫塔减排技术即是通过对船舶进行改造安装净化器，对船舶排放的废气进行转化，从而达到减少硫氧化物排放的目的。根据废气处理方式的不同，脱硫塔分为开式脱硫塔和闭式脱硫塔。开式脱硫系统一般指将海水作为脱硫剂的湿式脱硫系统，该系统不需要采用多余的碱液中和系统，系统相对简单，船员的日常操作和维护工作量相对较小，但目前很多港口国禁止在其港口或水域内使用该系统。闭式系统一般是指使用钠基碱液（如NaOH溶液）或镁基浆液（如Mg(OH)2或MgO溶液）作为脱硫剂的湿式脱硫系统，该系统因需要采用多余的碱液中和系统，系统比较复杂，船员的日常操作和维护工作量较大，但是不会对港口或水域造成污染，在部分港口国要求较高的水域内可继续使用。开式脱硫塔主要是依靠海水吸纳废气的能力，将废气排进海里，从而减少废气在大气中的排放，但是对海洋环境存在很大的污染。由此，我国2020年全球船用燃油限硫令规定，自2020年1月1日起船舶不被允许在我国船舶大气污染物排放管控区内使用开式脱硫系统。闭式脱硫塔在排放控制区内外均可使用，其工作机理是通过脱硫塔对排放气体的内部处理将其转化成泥浆等，再使用防污船对泥浆进行处理进而达到防污目的。目前，脱硫塔的使用存在一些问题，脱硫塔的安装周期长，影响船舶的正常运行，一艘大型集装箱船舶加装脱硫塔需要花费约2至3个月，而一个脱硫塔的使用期仅仅为3至5年，而且脱硫塔的安装费用较昂贵，小型的脱硫塔价值就高达200至300万美元。在各减排措施经济性不确定的前提下，选择加装脱硫塔会面临着高昂的投资的风险，而且脱硫塔的拆卸也是一个难题。（2）燃油转换措施的技术特点燃油转换主要是用低硫油替代原有的重硫油来实现减排的目的，是最直接的减排措施。目前低硫油的提纯面临着技术上的问题，一旦低硫油生产技术壁垒被攻破，低硫油将会取代重硫油，船公司将更倾向于燃油转换。由于船舶的燃油系统、机器设备大都是基于高硫重油和船用柴油设计的，虽然船舶在排放控制区域内使用超低硫燃油（0.10%m/m）方面已经积累了一些经验，但是按照新的限硫令的要求船舶长期使用低硫燃油（0.50%m/m）的经验时不足的，当采用燃油转换技术时，可能会导致燃油系统或者设备的故障，更严重的情况是出现船舶失去动力造成事故。与高硫燃油相比，低硫燃油具有低粘度、低密度、低闪点、低润滑性、低倾点、低硫含量和低酸值等理化特性，并且根据燃油种类及生产工艺的不同，低硫燃油还存在燃油兼容性、稳定性以及催化剂粉末等问题。低硫油在使用过程中可能会造成主机堵塞和腐蚀。由于船舶过去一直使用重硫油，而且重硫油与低硫油不能混合使用，因此船公司必须对其储油罐进行人工或化学清理，无论是清理难度还是费用都是问题。目前低硫油的加注点也有限，若采用燃油转换措施的船舶没有使用合规燃油，还需要提供燃油不可获得报告（FONAR），提供证据说明为取得符合规定的燃油所作的努力，包括对当地替代来源所作的努力，但是由于不可抗原因，船舶任然没有办法获取合规硫油，否则，船公司将会受到相应处罚。（3）新造LNG动力船舶的技术特点LNG动力船舶是以液化天然气作为燃料的船舶，LNG动力船舶排放的废气中不含有硫氧化物，唯一的硫氧化物来源是在发动机燃料引燃的过程中，可忽略不计。因为LNG动力船舶与传统船舶在动力来源上有很大的差异，所以对旧船进行改造存在很大的不经济性，所以LNG动力船舶一般是采用新建造的方式。理论上讲LNG动力船舶是绝对低排放的运输方式，由于LNG温度低、易燃易爆等特性，船舶使用LNG作为燃料主要面临以下风险，包括：低温冻伤、低温泄漏、快速相变引起的爆炸、翻滚导致的LNG燃料舱超压、LNG气化导致的超压损坏、火灾、爆炸。随着LNG动力船舶订单量的增加，与之紧密相关的液化天然气燃料加注点的建设成为了关键。如图3-1所示，液化天然气基础设施将全球范围内逐步建起。欧洲可以说是LNG动力船舶建设的最先实践者，而且LNG动力船舶市场的发展促使液化天然气加注点相关设施的建立。LNG加注配套基础设施在中北美洲和亚洲地区也从兴起进入快速发展阶段。中国也打算将LNG加注点的建设从内河扩展至沿海地区，从而满足各类LNG动力船舶对LNG加注的需求。在LNG动力船舶发展的初期阶段，航运界的关注度更多的在于船舶建造技术方面，可以预计之后LNG动力船舶的运营也将会存在一定问题。目前来看，新能源的使用正处于探索阶段，还存在着能源供应不足等问题，但可以预见船舶航行使用可替代性清洁能源是未来的发展趋势。图3-1全球LNG加注设施布局1.2班轮企业减排成本的优化班轮运输的成本涉及到燃油成本、船舶的使用成本、在途库存成本、货物装卸费等，由于本文假设运输需求量是一定的，故与运输需求量相关的固定成本不会引起各减排措施间的成本差异，在减排成本优化模型中考虑燃油成本、船舶的建造成本、硫排放成本和与配船量有关的固定成本。就燃油成本而言，由于船舶主机消耗的燃油量与航速的三次方成正比，船舶副机的耗油量与船舶航行时间有关，而且不同的减排措施船舶下使用的燃油价格也有差异，选择不同的减排措施可能会对应不同的航速，这些都会引起减排成本的变化。当选择加装脱硫塔时，船舶在航线上全程使用重硫油；当采用燃油转换措施时，船舶在排放管控区内使用含硫量低于0.1%的低硫燃油，在排放管控区外使用含硫量低于0.5%的低硫燃油；当使用LNG动力船舶时，船舶全程使用液化天然气燃料。由于重硫油、低硫油、液化天然气燃料存在价格差异，所以在进行航速和配船优化时会对应不同的结果，进而也就导致减排成本的差异，所以在减排成本优化时本文也主要对船舶的油耗成本进行了考虑分析。因为燃油转换措施是最直接的不需要对船舶做出改造的减排方法，而船舶选择加装脱硫塔时的建造成本较普通船舶的建造成本会提高，同样的，由于存在技术壁垒，LNG动力船舶的建造成本也会较普通船舶的建造成本偏高。因此，船舶的建造成本也是船舶减排成本的影响因素，所以本文将船舶建造成本考虑进成本优化模型。由于硫排放成本与硫排放量有关，而硫排放量又与燃油的类型以及燃油的消耗量有关，三种减排措施所使用的燃油和燃油的消耗量也不同，所以硫排放成本也会影响减排成本的大小。由于对