准备IMO 2020：海洋排放解决方案

图片：丹佛斯

第一部分：增强发动机和燃料

“Wood Mackenzie预测，基于SOx洗涤器采用率约为2％，硫含量较低的燃料价格将上涨25％，但有些情况可能导致LSFO价格飙升60％。”

全球约80％的贸易是通过海运进行的。全球有超过125,000艘商船和海军船只在运营，预计到2050年船舶发动机排放量将增加250％，除非实施控制措施。船舶发动机污染非常严重，2016年国际海事组织（IMO）颁布了“IMO 2020规则”，到2020年将燃料硫含量降低86％。酸雨，硫氧化物（SOx）排放的一部分有助于海洋酸化会损害海洋生境和生态系统。为遵守IMO 2020，商业船舶运营商和业主有两条路线：

1）增强发动机和燃料：商业船舶运营商可以购买成本较高的低硫燃料油（LSFO）或船用汽油（MGO） - 或者以较高的初始资本成本，他们可以用洗涤器改造其发动机系统，以消除排放物中的SOx传统燃料。

2）使用替代推进系统：操作员可以转换为替代推进系统，例如液化天然气（LNG）或采用集成能量存储的混合技术的现代电力系统。

为了了解最佳方案，建议船舶经营者和船东考虑法规将如何影响LSFO的成本和可用性，使用改进的发动机和燃料的价值，以及采用混合动力/电力驱动技术的价值100％化石燃料船的替代品。

法规，燃料成本和可用性
IMO 2020规则要求船舶使用含硫量不超过0.5％的MGO燃料，而目前的限值为3.5％。在北美洲排放控制区域（ECA）运营的船舶，从美国海岸延伸200海里，硫含量限值保持在2015年标准的0.1％。

硫和硫化合物天然存在于石油中，需要特殊加工或低硫原料来生产低硫含量的燃料。由于供应紧张和需求强劲，随着2020年的临近，无法保证LSFO供应充足。为了确保从3.5％降至0.5％，运营商需要做出重大规划，以确保为其船只或船队提供燃料以避免处罚。

可能的短缺可能导致价格大幅波动，使预算编制和投资方案变得复杂。行业分析师Wood Mackenzie预测，基于SOx洗涤器采用率约为2％，硫含量较低的燃料价格将上涨25％，但有些情况可能导致LSFO价格飙升60％。

可能的价格范围如图1所示。2012年至2017年，每公吨燃料的价格溢价平均为225美元。截至2018年10月1日，中间燃料油的休斯顿燃油价格为465美元（IFO380 = 3.5％硫）船用汽油（MGO = 0.5％硫磺）745美元，价格差距280美元。

在另一种情况下，Stillwater Associates的分析表明，鹿特丹LSFO至高硫燃料油（HSFO）价差将从2018年中期的2美元增加到2019年底的每桶19美元，相当于从3％到35美元的差价扩大幅度由于预期合规燃料需求急剧飙升，超过18个月的百分比。

Wood Mackenzie引用的分析师预测更加复杂，认为用于去除SOx的洗涤器采用率非常低可能会导致燃料供应商整体抛弃HSFO供应，从而阻碍了洗涤器的进一步采用。

总体而言，这些情景表明了LSFO价格和可用性的不确定性。如果没有准备好必要数量和类型燃料的供应链，全球海上作业可能会中断。

从全球的角度来看，北欧的标准和市场是转向低硫MGO最先进的标准，正如在几条水道中快速采用零排放技术所证明的那样。这些发展是世界其他国家如何应对的一个例子。
长滩港（PLB）在北美处于领先地位，目标是到2035年实现零排放。从现在开始，已经在进行大量变革，这些变化将影响设备采购以达到排放标准。在PLB的带领下，西海岸的其他港口也采取了大胆的策略。

燃料和发动机改进
在考虑遵守IMO 2020时，大多数运营商自然会考虑使用他们的船只和发动机来使用任何可用的燃料。采用这种方式，船东有三种选择：

1.使用低成本高硫燃料（HFO）与SOx洗涤器或废气净化系统的技术选项（见下面的讨论）

2.以更高的可变成本使用可用的LSFO和MGO，但这避免了对洗涤器或废气解决方案的资本支出投资

3.使用液化天然气（LNG），这种燃料几乎不含硫。液化天然气价格通常等于或低于氢氟烯烃，但由于当前需求有限和基础设施开发成本高，配送设施并不普遍。因此，未来液化天然气可用性的范围是值得怀疑的。一些港口愿意投资，但液化天然气无处不在。此外，转换到LNG需要转换到采用大型制冷单元以使气体保持液态的不同燃料管理系统。

作为暴露于LSFO可变成本的替代方案，业主和运营商可以通过投资可利用HFO的各种技术选项来满足2020年排放标准。例如，先进的船用发动机设计符合美国环境保护署的Tier 4发动机标准。 Tier 4发动机采用了多项先进技术 - 包括选择性催化还原（SCR）和废气再循环（EGR）（图2）。这两项技术显着减少了氮氧化物（NOx）的排放，符合北海等氮排放控制区的要求。

为了实现船用发动机减排，发动机制造商采用了几种不同的方法，例如：
1.采用模块化排气后处理系统（EAT），满足工作船的第4层要求，为船舶设计人员提供灵活的部件安装。涂有钒的SCR系统用于更高的耐硫性，允许使用高硫柴油燃料。

2.与Tier 3发动机类型相比，采用Tier 4 SCR技术降低燃料和尿素消耗，同时实现高发动机效率和排放性能。此外，如果SCR系统出现故障，重量降低50％，全功率加速更快，发动机性能不降低。

3.除了包含分析，自动化和排放控制系统的电动和混合动力推进系统外，还使用可用于LNG的发动机。 （使用LNG和“混合”或低硫含量燃料也可以使用Tier 3发动机来满足排放控制区要求。）

4.使用所有可用技术的组合，同时促进EGR作为使用较小SCR的方式。

排放传感器是发动机排气系统中用于跟踪和证明排放合规性的关键部件。原位发射传感器技术的一个例子是丹佛斯IXA提供的海洋发射传感器MES 1001。 MES 1001通过将持续排放监测和数据收集相结合，确保燃料转换和系统正常运行。传感器还可以提供数据以控制SCR尿素剂量，提高资源利用率和系统性能。

对于有兴趣减少化石燃料消耗的船东，杂交和电气化技术可以补充或提供有效的替代方案，并带来许多好处。在2019年5月的“绿色海洋”版本中查找本文的第二部分，以了解更多关于使用替代推进系统来满足IMO 2020的价值。

作者

Jim Lerner是德克萨斯州休斯顿Danfoss Drives的美国东部销售副总裁。他的背景包括33年的机电行业和4年的电气/电信技术工程。他持有商业金融和营销方面的文凭。 Jon Holloway是位于德国汉堡的Danfoss Power Solutions的战略主管。他曾担任丹佛斯北美战略营销总监，并拥有财务，战略和营销方面的背景。