本刊記者 邢 丹
隨著對環(huán)境意識的重視,“船舶污染物排放被推到風口浪尖”。其中,讓船舶背負污染重負的“燃油”問題如何解決,成為值得關注的問題。
近年來,隨著航運業(yè)的快速發(fā)展,船舶對環(huán)境的污染也日益嚴重。一個很重要的原因是船舶普遍使用重油作為燃料油,含硫量高,還含有鎘和釩等重金屬。歐洲研究機構的數據顯示,按照歐洲的排放標準,一輛小汽車一年行駛15000公里,其SOX排放量約為100克;而一艘使用3.5%硫含量燃料油的萬箱集裝箱船一年行駛280天,其SOX排放量高達5200噸。也就是說一艘萬箱集裝箱船一年的硫排放量相當于5200萬輛小汽車。而我國,在沿海、沿江城市中,船舶港口排放已經成為重要的污染源。中國內河船舶約22萬余艘,2000多萬載重噸。特別是我國內河船舶船型舊、船舶噸位小,多使用上世紀70 ~80年代的中小型船舶柴油發(fā)動機,同時為降低成本,多使用劣質燃料油,污染情況更加復雜和嚴重。據估計,我國內河船舶每年排放的NOX、SOX不少于100萬噸。
那么,是什么原因導致油品頑疾難以祛除?首先,油品質量標準不嚴,油品市場缺乏有效監(jiān)管。我國燃油最新標準為GB/T17411-2012《船用燃料油》,于2012年12月31日頒布,2013年7月1日實施。對含硫量限制的規(guī)定,從1.0%到3.5%(質量分數)不等,并屬于非強制性標準,國內船舶執(zhí)行力度弱。而國內船舶燃料油的供應市場較為混亂,雖然有GB/T17411-2012的船舶燃料油標準,但對市場上船舶燃料油的油品的監(jiān)管力度不強。國內大的煉油廠對船舶燃料油的生產不積極,部分船舶燃料油供應商從煉油廠購買了廉價的殘渣油后,加入柴油、化工原料調和成船舶燃料油。由于油品差(主要是酸值高、金屬雜質多),不僅損害了船舶柴油機,也增加了污染物的排放。油品市場缺乏有效監(jiān)管,品質無法保證,直接影響船舶排放水平,也影響了各種污染控制技術在船舶大氣污染排放控制中的應用。
其次,低硫燃油供應量和需求量雙短缺。目前中國內貿油并不提供低硫燃油,而保稅油部分,主要供應保稅高硫燃料油,保稅低硫燃油的供應量很小。國內煉油廠無法達到規(guī)?;a低硫燃油的能力,必須從海外進口。我國海上加油業(yè)務的每年總量大約是200多萬噸,但我國的供油需求卻高達1200萬噸,船公司多在新加坡、韓國等港口加油。
國內船用燃料油價格不同于汽、柴油由國家發(fā)改委統(tǒng)一定價,而完全由市場供需決定;國內煉油廠的原油價格由國際市場決定,而船用燃料油的價格也由國際市場決定,新加坡、韓國、日本等地區(qū)的保稅油價格更低。因此,一般進入歐洲排放控制區(qū)的亞歐線船舶主要在新加坡加低硫燃油,只有進入北美排放控制區(qū)的美西線船舶可能在國內加低硫燃油,或在香港地區(qū)和韓國加低硫燃油。由于低硫燃油需要專庫專線,成本非常大;國內對船舶硫排放的要求幾乎是一片空白,出于成本考慮,船東多使用含硫量高的燃料油,對低硫燃油幾乎沒有需求,所以供油企業(yè)也不愿意投資去開拓低硫燃油業(yè)務。這其實相當于一個惡性循環(huán),需求和供應的雙短缺,使得中國船供油商沒有供應低硫燃油的積極性:由于中國沒有針對船舶硫排放的政策,導致低成本的高硫燃油泛濫,船東沒有意愿使用低硫燃油;而需求的不振又使中國低硫燃油供應網點和設備嚴重缺失,供應量也不穩(wěn)定,反過來也阻礙了中國相關船舶硫排放政策的出臺。
再有就是排放標準不嚴、排放總量不清。由于缺少相關法律法規(guī),內貿油普遍使用含硫量高達3.5%的燃料油。中國既沒有相關的船舶進港燃油轉換規(guī)定,也沒有明確的控制政策,在我國靠港的國際船舶普遍使用的燃料油,其含硫量為3%~3.5%,能滿足《MARPOL公約附則Ⅵ》的規(guī)定,但船舶在進入我國港口和內河后,依然使用含硫量3.5%的高硫燃油(在排放控制區(qū)內需要更換0.1%的燃油)。尤其我國沿海的上海港等港口,是一些船公司的母港,遠洋船舶、國際船舶在我國港口??繒r間較長,由于船舶停靠時仍需要燃燒重油、柴油用于鍋爐及輔機,其污染物排放量不容忽視。
目前船舶排放標準只適用于小于37kW的船舶柴油機,對于功率更大的船用柴油機(37kW以上),尚無排放控制要求。目前我國對船舶大氣污染控制僅局限于對新建造船舶,并未針對營運期間的大氣污染控制的相關要求。
面對日益嚴重的船舶大氣污染,國際海事組織和發(fā)達國家、地區(qū)都已采取了積極的應對措施,很多發(fā)達國家和地區(qū)以立法形式,強制或鼓勵采取污染物排放控制措施,減少船舶污染物排放。
歐盟在2005年7月6日發(fā)布了對1999/32/EC的修正,形成了指令2005/33/EC。該指令補充的大部分內容是針對船舶使用的燃油,明確了在MARPOL公約附則VI對硫排放控制區(qū)(SECA)航行的所有海船(但不包括軍用船舶)的船用燃油硫含量的監(jiān)控和查驗。2007年瑞典哥德堡推出了清潔航運工程(Clean shipping Project)。這項工程引進了清潔航運指數(CSI)。CSI涉及20項船舶環(huán)境污染的內容,船舶運行數據由船公司自愿提供,CSI根據船公司的數據計算出得分數進行排名并公布,并提供給歐盟貨主。貨主在出口貨物時可以選擇更加環(huán)保的船公司進行運輸。
美國各港口也有各自的排放控制規(guī)定和相應的激勵政策。如西雅圖港靠港時使用清潔燃油的獎勵政策:船舶每次靠港若使用低硫燃油可以得到獎勵平均為2250美元。長灘港有綠色旗幟計劃:若海船在離港口40海里處開始減速至12節(jié)或以下航行,最高可以得到25%碼頭費率的減免。洛杉磯港的ESI海船獎勵計劃是根據船舶燃料的含硫量、船舶的先進程度等給予船舶不同等級的獎勵金額;同時,它還規(guī)定,船舶離港口20海里或40海里內的航速若小于12節(jié)(含),對于20海里內滿足要求的船舶按一天靠港費的15%獎勵;對于40海里內滿足要求的船舶按一天靠港費的30%獎勵。
香港定期班輪協(xié)會(HKLSA)、香港船東協(xié)會(HKSOA)和香港民間獨立機構思匯政策研究所在2010年10月29日共同發(fā)起了《乘風約章2011 ~2012》。成員包括馬士基、中遠、東方海外等18家航運公司。成員承諾在香港停泊時盡可能轉用含硫量為0.5%或更低的燃油,香港政府從2012年9月起給予《乘風約章》成員船公司減免一半的港口設施和燈標費。香港的《乘風約章》至2014年已到了第四年,香港政府正在與廣東省政府積極協(xié)商,共同推進珠三角地區(qū)的低硫燃油政策,這被認為是“亞洲首個排放控制區(qū)”的雛形。
隨著我國對船舶港口空氣污染的認識不斷加深,對其污染防治的要求也提上了日程?!秶抑虚L期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006 ~2020年)》中明確指出,在環(huán)境領域要實施區(qū)域環(huán)境綜合治理,開展區(qū)域大氣環(huán)境污染的綜合治理技術集成和示范研究,發(fā)展近海海域生態(tài)與環(huán)境保護技術。2013年9月國務院發(fā)布《大氣污染防治行動計劃》也指出,要開展非道路移動機械和船舶的污染控制,在原油成品油碼頭積極開展油氣回收治理。
2015年6月8日,環(huán)保部發(fā)布通報稱,《船舶發(fā)動機排氣污染物排放限值和測量方法(中國第一、二階段)》即日起向全社會第二次公開征求意見。事實上,早在2014年7月7日,環(huán)境保護部就向社會公開發(fā)布了該標準的第一次征求意見稿,標準編制組根據反饋意見對標準內容進行了修改完善。與第一次征求意見稿相比,二稿的主要變化有:對標準中的船舶使用燃油的規(guī)定進行了調整。放寬了船舶使用燃油的種類和范圍,從原征求意見稿的所有船舶只允許使用普通柴油,調整為也可以使用符合硫含量規(guī)定的船用燃料油,以及氣體燃料等;娛樂性船機耐久性要求的調整;增加氣體燃料測試方法和計算;增加允許豁免的船機要求;增加了耐久性年限要求等。鑒于該標準的社會關注度高,影響大,特向全社會第二次公開征求意見。
新標準是我國首次發(fā)布船舶大氣污染物排放控制國家標準,將分兩個階段實施。第一階段相當于汽車發(fā)動機和非道路發(fā)動機的第二階段排放控制水平,與我國船機排放現狀相比,PM 排放將削減70%左右,NOX排放將削減20%以上;第二階段相當于車機和非道路排放的第三階段控制水平,PM和NOX將在第一階段基礎上,分別進一步降低40%和20%。和發(fā)達國家相比,第一階段和目前歐洲實施的標準相當,第二階段和美國第三階段實施的標準相當。標準還規(guī)定了排放耐久性要求。一般船舶(娛樂船舶除外)均應在10000 小時或10 年(以先到者為準)內排放滿足標準要求。
面對日益嚴重的航運業(yè)大氣污染,盡管船舶大氣排放標準政策正在逐漸完善,但這并不足夠,行業(yè)內也提出了一系列大氣污染防控措施,如靠港船舶使用岸電。目前,在歐洲和美國的一些港口,船舶停泊時已經開始使用陸上的電源供電,船舶輔機停止工作,從而降低大氣污染物的排放。2010年,河北遠洋集團、連云港港、中國船級社和交通運輸部水運科學研究院曾組成項目組,對靠港船舶使用岸電進行課題攻關,2010年10月24日,全球首套“高壓變頻數字化船用岸電系統(tǒng)”研制成功,并在連云港港59號泊位正式啟用。然而,靠港船舶使用岸電涉及的范圍很廣,是一項必須由政府重視、組織、協(xié)調才能完成的龐大工程,全面推進船舶岸電工作,必須實現政府、船級社、港口、船東、造船廠、有關科研單位的聯動,也需要政府盡快出臺相應的政策,并避免重復投資和標準不一引發(fā)浪費。
針對航運業(yè)大氣污染物排放,國際海事組織(IMO) 在2009年的通過了MEPC.184(59)決議,即《廢氣清洗系統(tǒng)導則》。MARPOL公約附則VI 第14條規(guī)定,船舶若使用正常硫含量的燃料油,則應采用經船舶船旗國主管機關按《廢氣清洗系統(tǒng)導則》認可的廢氣清洗系統(tǒng),將船舶包括主副推進機械的硫氧化物排放總量減少至4.0g/kWh或更少;或采用核實和可行的任何其他技術方法,能將SOX排放限制在同樣的水平。然而廢氣清洗系統(tǒng)(EGC))的主要設備為洗滌塔,目前洗滌塔還沒有在船舶上普遍采用。據中國船級社的相關調查,其主要原因有三:一是洗滌塔比較高大,需要占據一定的空間,而船舶本身空間有限;二是洗滌塔需要使用大量的淡水,而船舶的淡水有限,若用海水淡化技術,需要額外增加設備,成本很高;三是洗滌塔產生的洗滌廢水其酸性較強,不能隨意排放到海水中,只能船舶到港后排放到專門的接收設備中。因此,作為低硫燃油的替代措施之一,廢氣清洗系統(tǒng)在船舶上應用的可行性和可用率還很有限。
在連云港港59號泊位正式啟用的全球首套“高壓變頻數字化船用岸電系統(tǒng)”
采用清潔燃料也是實現減排的重要途徑。近年來天然氣燃料技術應用越來越被關注。2013年9月1日,中國船級社頒布了《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》。船舶發(fā)動機可使用單一氣體燃料(天然氣)或雙燃料(天然氣和燃料油)。天然氣與燃料油相比,NOX和SOX的排放量大幅減少,是理想的綠色能源。但加氣站點目前仍較少,需要港口增加投入,另一方面天然氣的價格持續(xù)上升會對船公司營運成本增加壓力。生物質燃料具有可再生的特點而被推廣替代部分傳統(tǒng)化石燃料。在歐美國家,生物燃料已被逐漸推廣,我國也制訂了生物燃料的國家標準。但由于在船舶儲存、運輸和處理過程中,相應的泵、管線和閥等機械系統(tǒng)未經兼容性試驗,生物質燃料目前也未在船舶上獲得大規(guī)模應用。
另外,還可以通過提高船舶能源利用效率,進而降低船舶大氣污染物排放。船舶能效的提高主要通過降低船舶阻力、提高推進效率、機械設備的改進、優(yōu)化管理和操作等4個方面來進行提高。減排措施的效果依賴于船舶參數和相關的操作模式,船公司應根據船舶本身特性、船舶航行區(qū)域、貿易和其它相關要求,考慮到各節(jié)能措施的兼容性,采取最佳方案。目前船公司普遍采用的一項能效管理措施為航速優(yōu)化。最佳航速代表著成本優(yōu)化,即在該航速下,航行時每噸海里使用的燃料最少。航速優(yōu)化對燃料降低效果明顯,但最佳航速并不是指最小航速,實際上,以小于最佳航速的速度航行會消耗更多的燃料而不是更少的燃料,因為低速作業(yè)可能的負面后果包括增加的震動和積炭。應參照發(fā)動機制造商的功率/燃油消耗曲線和船舶螺旋槳曲線。
專家指出,進行航速優(yōu)化,需要綜合考慮船舶數量、到達次數和裝卸泊位可用性。同時,離開港口或河口時航速逐漸增加,此時將發(fā)動機載荷保持在一定限制范圍內,有助于減少燃料消耗。專家提醒,船況對船速的影響較大,包括船型、船舶運營年限、船舶主機設備狀態(tài)、船舶污底和涂裝油漆情況等。特別是老舊船主機磨損較大,一般都會減轉減速航行。不同船型抗風浪性不同,某些船舶受風面積大、船舶耐波性差,船舶應根據風浪的情況來采取轉向和減速等措施,保證安全減低能耗。