徐昊宇，周保林（八所海事局，海南 東方 572601）

一、引言

在油船、液貨船、液化氣船等船舶的營運過程中，為了保證船舶及貨物安全，必須對貨艙內(nèi)的貨物、貨艙周圍系統(tǒng)進行充惰保護以及對液化氣船的氣體進行充惰置換等操作。液貨船充注惰性氣體目的是防止在裝卸貨及運輸過程中可燃?xì)怏w發(fā)生火災(zāi)或爆炸。由于經(jīng)濟及船舶結(jié)構(gòu)強度等方面的要求，大部分液貨船及全部原油船均采用煙道氣式惰性氣體發(fā)生裝置。此種惰性氣體經(jīng)過洗滌塔洗滌后，洗滌塔內(nèi)循環(huán)海水會含有污染物質(zhì)，在極端情況下還會有明顯的黑色油狀物質(zhì)。因此，為有效防止液貨船洗滌塔循環(huán)海水違規(guī)排出造成海洋污染，結(jié)合相關(guān)案例，從海事監(jiān)管、船公司運營兩方面闡述解決辦法，防止發(fā)生此類污染和在發(fā)生爐灰入海污染的時候能夠緊急處置，避免更大的污染發(fā)生，并能夠及時妥善處理。

二、惰性氣體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

煙道氣式惰性氣體系統(tǒng)（見圖1）是利用燃油在鍋爐內(nèi)燃燒消耗掉空氣中的氧氣，從而獲得含氧量比較低的氮氣、二氧化碳、水蒸氣等混合氣，將其送入洗滌塔進行冷卻、脫硫、除塵，再經(jīng)除濕器除掉混合氣中的水份，清潔干燥的氣體被風(fēng)機吸排后經(jīng)甲板水封裝置送入惰氣主管，然后進入大艙[1]。根據(jù)國際海事組織的規(guī)定，貨艙內(nèi)的含氧量不能超過8%，只要保證鍋爐的排氣含氧量在5%以下，基本可以滿足要求[2]。根據(jù)不同鍋爐的設(shè)計，燃燒室的反應(yīng)空間各有不同，從惰性氣體生產(chǎn)的角度，氧含量越低，后續(xù)的氣封會更具安全性。

圖1 煙道氣式惰性氣體系統(tǒng)[3]

三、惰性氣體系統(tǒng)產(chǎn)生污染的原理

鍋爐燃燒產(chǎn)生的鍋爐廢氣經(jīng)過洗滌塔及甲板水封處理后進入大艙除氣，在洗滌塔內(nèi)的處理過程是簡單的冷卻、除塵等。鍋爐的廢氣是由鍋爐燃燒產(chǎn)生的，當(dāng)燃燒不充分時，廢氣經(jīng)過洗滌塔內(nèi)海水的處理后，其中的固體雜質(zhì)和其他不溶于水的非氣體物質(zhì)會隨海水一起流入大海。根據(jù)燃油燃燒的原理及船用燃料油的理化性質(zhì)可知，在鍋爐廢氣中可能存在的物質(zhì)有：氮氧化合物、碳?xì)浠衔铮òǘ趸?、一氧化碳）、含硫化合物等有機物、無機物、燃燒不充分的船用油類（或熱解后產(chǎn)生的烴類物質(zhì)）和炭黑等物質(zhì)。這些物質(zhì)經(jīng)過洗滌塔處理后，其中的炭黑和未充分燃燒的油類隨洗滌水入海后，會造成明顯的水域污染（如圖2所示）。

圖2 某輪爐灰入海

四、發(fā)生不充分燃燒的原因

鍋爐內(nèi)燃油發(fā)生不充分燃燒可產(chǎn)生污染，燃油不充分燃燒具體有以下3方面原因：

（一）鍋爐風(fēng)門波動導(dǎo)致供氧不足

風(fēng)量的控制是一個閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，影響風(fēng)量穩(wěn)定性的因素主要有3個方面：一是風(fēng)量能否準(zhǔn)確的測量，即差壓變送器測量的準(zhǔn)確性，若風(fēng)量測量不準(zhǔn)，會導(dǎo)致風(fēng)門波動。二是執(zhí)行單元能否準(zhǔn)確地執(zhí)行要求的風(fēng)門開度，若執(zhí)行單元不能準(zhǔn)確執(zhí)行風(fēng)門開度，會導(dǎo)致波動。三是鍋爐CPU能否提供準(zhǔn)確及時的控制信號，若CPU不能提供準(zhǔn)確的控制信號，會導(dǎo)致風(fēng)門波動。

在實際檢查中，發(fā)生過由于風(fēng)門控制故障或者精度不夠，導(dǎo)致燃燒室內(nèi)風(fēng)油比超出鍋爐設(shè)計，則燃燒不充分，致使炭黑入海造成污染。

（二）鍋爐內(nèi)的油泥或炭黑堵住鍋爐出氣口

鍋爐燃燒產(chǎn)生的油泥，當(dāng)數(shù)量過多時，可能會將鍋爐的出氣口堵死。此種情況下，由于鍋爐內(nèi)氣體無法排出，導(dǎo)致爐內(nèi)壓力過大，即使風(fēng)門的控制精確，能隨時調(diào)整符合設(shè)計要求的開度，新鮮空氣也無法進入爐腔，導(dǎo)致鍋爐內(nèi)的燃油燃燒不充分。

（三）鍋爐內(nèi)的油泥或炭黑堵塞煙火控制板

鍋爐內(nèi)有一煙火控制板，作用是防止從鍋爐內(nèi)吹出的廢氣中夾帶火星（如圖3所示）。鍋爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的炭黑過多時，可能堵塞煙火控制板，導(dǎo)致氣體經(jīng)過煙火控制板后通量下降，造成鍋爐內(nèi)氣體壓力過大，新鮮空氣無法順利進入鍋爐，使得燃燒不充分。

圖3 鍋爐內(nèi)部構(gòu)造示意圖

五、污染物歸類分析

《船舶水污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3552—2018）的相關(guān)定義為：含油污水是指船舶運營中產(chǎn)生的含有原油、燃油、潤滑油和其他各種石油產(chǎn)品及其殘余物的污水，包括機器處所含油污水和含貨油殘余物的油污水；有毒液體物質(zhì)是指對水環(huán)境或者人體健康有危害或者會對水資源利用造成損害的物質(zhì)，包括在《國際散裝運輸危險化學(xué)品船舶構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則》（IBC規(guī)則）的第17或18章的污染物種類列表中標(biāo)明的，或者根據(jù)《國際防止船舶造成污染公約》（MARPOL）附則Ⅱ第6.3條暫時被評定為X類、Y類或Z類物質(zhì)的任何物質(zhì)；含有毒液體物質(zhì)的污水是指船舶由于洗艙等活動產(chǎn)生的含有毒液體物質(zhì)的污水。

世界衛(wèi)生組織對炭黑的定義為：炭黑是含碳物質(zhì)（煤、天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或受熱分解而得的產(chǎn)物，屬于2B（國際癌癥研究機構(gòu)對致癌物質(zhì)的分類）類致癌物質(zhì)。

由于不同的燃燒情況會產(chǎn)生截然不同的成分，所以洗滌塔排出的污染物可能屬于不同的類型。筆者從鍋爐燃燒的過程分析燃油不充分燃燒產(chǎn)生的廢棄物的歸類。根據(jù)圖4可知，燃油在鍋爐內(nèi)燃燒最終會經(jīng)過氣化及炭黑顆粒的充分燃燒，若在過程1中發(fā)生問題導(dǎo)致燃燒不充分，在廢氣中就會含有油類物質(zhì)；若在過程2中發(fā)生問題，則會導(dǎo)致廢氣中含有過多的炭黑，這些物質(zhì)最終會隨洗滌水夾雜入海。根據(jù)相關(guān)定義，如果洗滌塔的排放物中含有未充分燃燒的燃油或石油產(chǎn)品及其殘余的物質(zhì)，則可將該廢棄物歸類為含油污水；如果含有炭黑，由于炭黑屬于2B類致癌物質(zhì)，對人體具有較大危害，故可以將其歸為有毒液體物質(zhì)。參考相關(guān)定義，結(jié)合鍋爐的燃燒過程可知，即使在最合理的燃燒條件下，也不可能百分之百燃燒。故洗滌塔出水中含有的主要污染成分可能是石油類或者是炭黑、含硫有機物、含硫無機物等，均取決于燃燒狀況。這種成分的變化會導(dǎo)致同一排出口在不同時期可能排出兩種不同類型的污染物，給執(zhí)法檢查和行政調(diào)查帶來一定難度。

圖4 鍋爐不同燃燒階段示意圖

由于炭黑的定義及對人類致癌性是由世界衛(wèi)生組織確定的，其對海洋資源的影響還沒有經(jīng)過相應(yīng)的評估，也未將炭黑溶液納入有毒液體物質(zhì)對其進行排放控制。由于國際公約對含油污水和有毒液體物質(zhì)的排放有明確要求（前提條件之一是船舶在航行途中），所以船舶在港期間若其排放的洗滌水內(nèi)含有石油類物質(zhì)，是一種非法排放行為；炭黑溶液應(yīng)該評估其海洋危害性，列入海洋污染危害性名錄或有毒液體名錄，以便執(zhí)法人員有據(jù)可依，依此制止非法排放有毒液體物質(zhì)的行為。

六、防止惰性氣體系統(tǒng)洗滌塔循環(huán)海水對環(huán)境造成污染的建議

雖然在整個惰性氣體系統(tǒng)工作過程中，造成環(huán)境污染的概率較小，但根據(jù)現(xiàn)有的事故案例，考慮長遠(yuǎn)利益及保護海洋環(huán)境的前提，還是要關(guān)注并控制污染的發(fā)生。下面結(jié)合筆者的工作經(jīng)驗對如何防止惰性氣體系統(tǒng)洗滌塔排出的循環(huán)海水造成環(huán)境污染提7點建議：

（一）提高鍋爐燃油質(zhì)量

洗滌塔排出的循環(huán)海水造成污染的根本原因是鍋爐中燃油的不充分燃燒。當(dāng)鍋爐工況正常且在其他環(huán)境適合的前提下，唯一可能導(dǎo)致產(chǎn)生油類物質(zhì)或炭黑的就是燃油質(zhì)量較低、所含雜質(zhì)較多。當(dāng)其燃燒不充分時，就會產(chǎn)生大量含有碳元素的廢氣，會造成環(huán)境污染，經(jīng)洗滌塔洗滌入海后，將會造成海洋污染。故在綜合考慮經(jīng)濟、適用性的前提下，應(yīng)盡可能選用高質(zhì)量燃油，盡可能減少油品中的雜質(zhì)，保證燃燒后的廢氣盡可能純凈。

（二）提高鍋爐風(fēng)油控制精度

導(dǎo)致鍋爐內(nèi)燃燒不充分絕大部分是鍋爐風(fēng)門的波動，故應(yīng)盡可能解決鍋爐風(fēng)門波動的情況?？梢酝ㄟ^將風(fēng)門改為電動控制系統(tǒng)的方法，減少控制空氣、機械反饋環(huán)節(jié)風(fēng)門的波動，使鍋爐內(nèi)的空氣盡可能平穩(wěn)，防止由于負(fù)荷的突然變動導(dǎo)致空氣供應(yīng)不足，致使燃油燃燒不充分。

（三）及時開展吹灰工作

鍋爐內(nèi)的炭灰及雜質(zhì)有可能堵住出氣口或煙火控制板導(dǎo)致燃油燃燒不充分，故可以通過減少炭灰的方式來預(yù)防燃燒不充分。按照一定的時間間隔進行吹灰作業(yè)，清理鍋爐內(nèi)的炭灰和雜質(zhì)，一方面可以防止炭黑堵死鍋爐出氣孔，另一方面也可以預(yù)防炭黑在鍋爐內(nèi)的復(fù)燃。

（四）使用閉式洗滌塔

目前市場上基本上使用的都是開式洗滌塔，即海水在洗滌塔內(nèi)對廢氣進行凈化、干燥之后，通過排海閥直接排放入海，這種情況是不容易控制污染源的，閉式洗滌塔的優(yōu)勢在于，洗滌原料是手動置入的藥液而非海水，在洗滌后回收至專門的回收裝置而不排放入海，船舶靠泊碼頭時由專業(yè)人員回收上岸，能很好地預(yù)防污染。建議在新船出塢前，盡可能安裝閉式洗滌塔，若不安裝，也要提前考慮在甲板預(yù)留安裝閉式洗滌塔的位置及固定、連接閉式洗滌塔的相關(guān)單元。

（五）設(shè)置專用收集艙

若船上使用的是開式洗滌塔，在條件允許的前提下，盡可能設(shè)置專門的艙室存儲洗滌塔內(nèi)的循環(huán)海水，待船舶靠離泊時再儲運上岸，這樣可以防止排出的循環(huán)海水造成污染。但由于目前船舶都盡可能多的裝載貨油，設(shè)置專用儲存艙室的可能性較小，各船舶公司應(yīng)根據(jù)實際情況考慮配備。

（六）設(shè)置專用監(jiān)測報警裝置

油分濃度計能夠連續(xù)監(jiān)測水中的含油濃度，可以借鑒研制出另一種在線監(jiān)測裝置，當(dāng)洗滌塔的循環(huán)海水排出舷外超出技術(shù)規(guī)范時，裝置可以自動報警并停止向舷外排放，把超標(biāo)的沖灰水引至集污艙或污油水艙，待循環(huán)海水符合排放標(biāo)準(zhǔn)時，再自動排出舷外。此處所設(shè)置的報警裝置，與船舶尾氣處理裝置中的洗滌塔的報警裝置，應(yīng)根據(jù)相關(guān)國際公約的要求配備。另外，在造船工藝中實行第二鍋爐，把未充分燃燒的煙道氣進行再次燃燒也是污染防治的有效措施。

（七）推進立法工作，完善國內(nèi)對于惰性氣體洗滌塔排放物的法律規(guī)定

洗滌塔的排放物既不是含油污水，也不是船舶垃圾，更不是生活污水。國際公約與我國現(xiàn)行的法律對此均無明確定義，也沒有排放物的具體要求，這給海事部門的監(jiān)管造成了困難，故筆者建議相關(guān)單位應(yīng)積極推進立法工作，對船用惰性氣體發(fā)生裝置的洗滌塔排放物的性質(zhì)和定義進行明確，并根據(jù)國際公約相關(guān)規(guī)定和國內(nèi)法規(guī)明確對違規(guī)排放行為的處罰方式。只有如此，船舶和其所屬公司才會真正重視洗滌塔違規(guī)排放的行為，才能從根本上杜絕此類行為的發(fā)生。

七、結(jié)語

目前，國際公約和國內(nèi)法規(guī)對洗滌塔內(nèi)排出的洗滌水均無定義，也沒有相應(yīng)的強制要求。由于安裝閉式洗滌塔或其他相關(guān)設(shè)備的成本過高，船公司通常采用最節(jié)約成本的開式洗滌塔，且對洗滌水的排放也沒有引起足夠的重視。隨著航運業(yè)的不斷發(fā)展，各國都將意識到洗滌塔內(nèi)洗滌水污染的嚴(yán)重性，也必將制定相應(yīng)的公約和法律，并對洗滌塔循環(huán)海水的排放進行嚴(yán)格要求。