2020船舶废气再循环(EGR)系统应用指南.docx
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1、船舶废气再循环(EGR)系统应用指南2020前言1第1章通则21. 1适用范围21.2 附加标志21.3 定义与缩写21.4 目标和功能要求41.5 风险分析5第2章系统设计与布置72. 1-一般要求72.2 与柴油机的兼容性72.3 EGR系统72.4 柴油机增压扫气系统82.5 洗涤水系统82.6 排放水系统92.7 碱液系统92.8 残渣系统112.9 海水/淡水系统11第3章系统设备133. 1EGR单元133.2 压力容器133.3 洗涤水处理装置13第4章控制、监测与安全保护154. 1一般要求154.2控制、监测与安全系统15第5章检验与发证185. 1图纸资料185.2检验19
2、第6章操作手册236. 1一般要求236.2应急程序23第1章通则1.1 适用范围1.1.1 本指南适用于为减少船用柴油机NOx排放而安装的废气再循环系统(以下简称EGR系统)以及相关辅助系统。注:对于新颖设计或为了其他目的而安装的废气再循环系统及相关辅助系统,可根据具体的设计确定本指南中的适用要求。1.1. 2本指南规定了EGR系统及辅助系统设计、制造、安装布置、控制与监测、试验及检验等方面的要求。1.1.3 本指南仅为相关规范的补充,EGR系统及辅助系统除满足本指南要求外,还应符合CCS钢质海船入级规范(以下简称CCS钢舱)或其他适用规范的有关规定。1.1.4 如为保证EGR系统正常运行而
3、设置了再循环废气处理用的辅助系统,则任何来自EGR辅助系统的排放水应符合IMO2018EGR排放水排放指南(MEPC.307(73)决议)的规定。1.5EGR系统应与柴油机一起进行验证试验。1.1.6如CCS经主管机关授权签发MARPOL附则VI规定的IAPP证书,则还应按CCS船用柴油机氮氧化物排放试验及检验指南的规定验证排放符合性。1.2附加标志1. 2.1船舶为减少NOx排放而安装的EGR系统及相关辅助系统,如按本指南的适用要求进行设计、制造、安装布置、试验,且NOx排放符合性已按船用柴油机氮氧化物排放试验及检验指南的要求进行了验证,排放水符合IMO2018EGR排放水排放指南的规定,经
4、检验合格后可授予NEC(EGRS)附加标志。1. 3定义与缩写1.3. 1定义(1)废气再循环(EXhaUStGasRecirculation):系指为减少柴油机NOx排放或其他目的,将柴油机排气中的一部分引回至气缸内的过程。(2)EGR系统(ExhaustGasRecirculationSystem):系指为实现上述定义(1)的目的和过程,而另外安装或改装在柴油机上的相关设备、部件和系统,一般包括EGR单元、阀件、EGR风机以及控制与监测报警系统等,统称为EGR系统,如图1.3.1(1)所示。废气总管EGR L洗涤水系统EGR系统洗涤水-废气新州空气辅助系统图1.3.1(1)典型的EGR系统
5、及辅助系统示意图(3)辅助系统(AuxiliarySystem):系指为再循环废气处理而设置的相关系统和设备,如图1.3.1(2)所示,一般包括洗涤水、碱液供应、排放水、残渣、海水/淡水、控制与监测报警系统等。注1:柴油机使用的燃料种类、硫含量等不同,对再循环废气的处理要求也会不同,用于废气处理的辅助系统可能会有不同的设计,这种情况下,可根据实际设计确定辅助系统应满足的适用要求。注2:本指南中,再循环废气脱硫所添加的碱性化学物质通常是指NaOH,且一般以一定浓度的水溶液形式在船上储存和使用,指南中的相关要求都是基于NaOH溶液的特性制定的。如采用其他碱性化学物质,申请者应评估该化学物质的特性,
6、识别储存、使用该化学物质可能存在的风险,提交相关资料供本社考虑。碱液枢缄液泵流水收集柜离心分离机缓冲柜循环泵-He洗涤水供给泵洗涤水 残渣排放水碱液淡水残渣柜cg3;排放水监测图1.3.1(2)典型的EGR辅助系统示意图(4)EGR单元(EGRUnit):系指用于再循环废气与洗涤水混合进行冷却、洗涤、脱硫(如适用)等处理过程的装置。一般包括预洗涤器、冷却器、主洗涤器、气液分离装置等部件或设备。(5)洗涤水(Washwater):系指用来除去废气中的SO,、烟灰、颗粒物等而引入的清洗介质。(6)排放水(Dischargewater):系指来自EGR辅助系统,被排至舷外的任何水。(7)洗涤水处理装
7、置(WashwaterTreatmentPlant):系指用于净化洗涤水使其适合于再循环废气洗涤或者达到排放水排放标准的装置。(8)EGR残渣(EGRResidue):系指通过处理装置从洗涤水中分离出来的物质,或者不满足排放标准的排放水或其他来自EGR系统及辅助系统的残渣物。(9)碱液(AlkaliSolution):系指氢氧化钠(NaOH)水溶液。(10)EGR风机(EGRBlower):系指用于再循环废气流动而设置的风机。1.3.2缩写与符号说明(1) EGR(ExhaustGasRecirculation):废气再循环;(2) NOx:氮氧化物;(3) SOx:硫氧化物;(4) NaOH
8、:氢氧化钠。1.4目标和功能要求1.4.1 本指南旨在为EGR系统及相关辅助系统的设计、制造、布置、安装、检验试验等提供安全标准,以尽可能地减少EGR及相关辅助系统的安装和运行对船舶、重要设备和船上人员安全造成不可接受的危害。1.4.2为实现上述目标,EGR系统及相关辅助系统的设计、制造、安装布置等应满足如下功能要求:(1)适应船舶营运的各种环境条件和工作条件;(2) EGR系统应与柴油机相匹配,一方面保证安装EGR的柴油机NOx排放满足法规要求,另一方面保证EGR系统的安装和运行不会对柴油机的安全产生影响,或者可以采取适当的措施消除/减少这些影响;(3)所使用的材料应与其接触的介质、工作环境
9、相适应;(4)考虑在各种工作模式、各种情况下,不会影响柴油机的持续可靠运行;(5)尽可能地减少化学物质使用可能引起的相关危险;(6)防止洗涤水倒灌柴油机;(7)防止高温、运转设备等对船员和其他设备造成伤害;(8)防止可燃、易爆、有毒气体的意外积聚或扩散;(9)采取合适的控制、监测和安全保护以确保其安全可靠地运行;(10)应针对潜在的火灾风险,采取合适的防火、探火和灭火措施;(三)便于相关系统及设备的检查、维护及内部零部件更换。1. 5风险分析1.5.1应采用公认的风险分析/评估方法(如IEC/IS031010)对EGR系统及辅助系统设计、布置、操作有关的安全问题进行分析和评估,并考虑采取合适的
10、措施对己识别的风险进行控制。1.5.2分析时一般应考虑如下可能的风险:(1)环境条件、工作条件的适应性;(2)对柴油机安全运行的影响;(3)可燃、易爆、有毒气体的意外积聚或扩散;(4)化学物质的泄漏和扩散;(5)高温、运转设备等对船员或其他设备造成伤害;(6)潜在的火灾风险。1. 5.3风险分析报告一般应包含如下几个方面的内容:(1)用于风险分析的标准和方法;(2)分析时所做的各种假定和前提条件;(3)分析对象,如系统、设备、操作等;(4)可能存在的风险;(5)产生风险的原因;(6)风险可能造成的影响;(7)防止或减轻风险危害所采取的措施及落实。第2章系统设计与布置2. 2.1一般要求3. 1
11、.I构成EGR系统及辅助系统的机械设备、电气设备及控制系统等,应分别按CCS钢规第3、4、7篇规定的环境条件/工作环境进行设计、选型、布置。3.1. 2应按CCS钢规第3篇第1章L3.6的要求设有适当的防护措施,防止系统工作和维护时可能对船上人员造成的伤害。2.1.3如系统运行时可能存在烟灰沉积、结垢等风险,应采取适当的措施予以控制。2.1.4EGR系统应由柴油机制造者、设计者或者经授权的机构设计。2.1.5应采取必要的措施保证EGR系统不运行时,柴油机仍可持续运行。2.L6系统的设计应保证柴油机在适用的工作模式下和工作模式转换时均可持续稳定运转。2.1.7安装EGR系统柴油机的轴系振动,应符
12、合CCS钢规第3篇第12章的有关规定,并应考虑适用的工作模式。2. 1.8系统的安装、布置应便于操作和维护。2.2 与柴油机的兼容性2. 2.1EGR系统应与拟安装的柴油机匹配,不会对柴油机的安全造成任何不利影响。3. 2.2系统适用的燃料要求应予以明确,比如燃油种类、硫含量等,并包含在EGR技术规格书和操作手册中。4. 2.3再循环废气量的调节范围应能保证柴油机NOx排放持续满足法规要求。5. 2.4如设有再循环废气处理用辅助系统,其处理能力应能适应各种工况下的再循环废气量及工作参数。2.3 EGR系统2. 3.1废气进入EGR单元前的排气管路应满足如下要求:(1)其材料、设计、制造、安装布
13、置等应满足CCS钢规第3篇有关柴油机排气系统的要求;(2)应设有再循环废气切断阀,并能通过EGR控制系统自动控制该阀的动作。所设切断阀应满足如下要求:应能适应柴油机各个工况条件下的废气特性,如废气温度、灰尘、SOx等;阀的工作状态应进行监测,并能正确指示阀门位置;应采取措施防止因灰尘积聚导致阀门卡死等故障;应采取措施防止废气泄漏;应为故障安全型,当发生故障时,应保证柴油机的连续运行。2.3.2再循环废气与空气混合进入气缸之前,应根据需要进行必要的冷却、脱硫、除湿等处理,保证不会对柴油机及其系统和部件造成损坏。2.3.3如采用洗涤水对废气进行处理,应采取有效的措施防止洗涤水进入柴油机。2.3.4
14、用于废气处理的EGR单元,其设计应满足本指南第3章3.1的有关要求。2.3.5EGR单元的废气进、出口温度,以及废气通过EGR单元的压降应予以监测。2.3.6应采取有效措施防止增压空气通过EGR回路倒流至柴油机废气侧。2.3.7应采取措施保证再循环废气能与增压空气进行充分混合。2.3.8EGR单元后的排气管及部件应考虑可能的腐蚀风险。2.4柴油机增压扫气系统2. 4.1柴油机在各种工作模式下运行、以及工作模式相互转换时,增压扫气系统均应能稳定可靠地工作,保证柴油机正常运行。3. 4.2如柴油机增压-扫气系统设有废气旁通阀、增压空气旁通阀,应能通过控制系统自动控制这些阀的动作。4. 4.3废气旁
15、通阀和增压空气旁通阀应为故障安全型,发生故障时,应能保证柴油机能安全运行。阀的工作状态应进行监测,并能正确指示阀门的工作位置。5. 4.4废气-增压空气混合后的氧气含量应进行测量,氧含量测量传感器应冗余设置,保证即使其中任一传感器故障,其余传感器仍能准确输出氧浓度参数用于EGR系统的控制。6. 4.5如采用船上压缩空气进行氧传感器的校正,所使用的空气应满足产品制造厂的相关要求。2.5洗涤水系统2.5.1组成洗涤水系统的收集柜(如设有)、管路及其附件,应根据其接触介质的温度、酸碱度等特性选择合适的材料。如采用塑料管,应满足CCS钢规第3篇第2章2.4.3及附录1中有关废气清洗系统洗涤水排放管路的
16、要求。2.5.2洗涤水收集柜的容量应足以收集EGR单元及管路内的全部洗涤水。2.5.3洗涤水收集柜应设有液位指示装置。2.5.4应根据废气处理的需要,设必要的洗涤水冷却系统,EGR单元的洗涤水进口温度应予以监测。2.6排放水系统2.6.1排放水舷外排放应满足IMO2018EGR排放水排放指南的要求。2.6.2除船舶废气清洗系统之外,EGR辅助系统的排放水舷外排放系统不应与其他系统相连。排放管路、阀及附件应考虑防腐措施,如应用了不同的金属材料,还应考虑防止电化腐蚀。2.6.3应保证船舶在正常吃水和倾斜情况下(包括压载工况),舷外排放口始终处于舷外水面以下,并采取措施防止舷外水倒流。2.6.4舷外
17、排放口应尽量远离海水吸入口,并应考虑船舶推进特征,防止对螺旋桨或推进器、船体外板等造成腐蚀。舷外排放管路应设有必要的取样点,其布置应便于安全进行排放水取样。2. 7碱液系统2.7. 1碱液储存、加注、驳运相关的管系、舱柜、承滴盘或其他可能与碱液接触的任何部件,应选用合适的不锈钢或其他防腐材料或者喷涂合适的防腐涂层,铝、锌、铜或镀锌钢等应禁止使用。碱液管系应满足I级管系的相关要求。2.7.2应考虑船舶拟营运的航线、拟使用的燃油硫含量、再循环废气量等因素确定碱液储存柜的容量。2.7.3考虑到过高或过低的温度会对碱液特性产生不利影响,应根据船舶航线或作业区域以及适用的碱液存储温度范围,为碱液储存柜配
18、备必要的加热和/或冷却系统。2.7.4碱液储存柜的布置应考虑其他加热舱柜或设施传热产生的影响,尽可能远离锅炉、蒸汽管、排气管等热源。防止碱液溢流或泄漏时滴落到热表面。2.7.5碱液储存柜应按CCS钢规)第3篇第3章第10节的要求装设空气管、溢流管和液位测量装置。空气管和测量管(如设有)的出口应引至开敞甲板的安全位置,并采取必要措施防止对人员可能造成的伤害。溢出的碱液应引向适合的溢流柜或其他舱柜。如设置碱液储存柜高液位报警装置替代溢流管,应满足如下要求:(1)碱液储存柜设计压力应考虑舱柜底部至空气管出口处液体高度产生的静压力;和(2)空气管头开口下端应设有合适的碱液围挡。2.7.6碱液储存柜应设
19、有就地温度、液位指示装置。碱液储存柜内的碱液温度和液位应在EGR操作位置予以指示。2.7.7碱液系统中可能发生泄漏的位置应安装承滴盘,防止泄漏的碱液滴落或扩散到其他结构或设备处造成破坏。2.7.8承滴盘应设有泄放装置,将承滴盘内的碱液泄放到溢流柜或其他适合的舱柜,泄放管路上应安装止回阀;或者作为替代,设有泄漏监测装置及快速关闭阀,当发生泄漏时可快速地自动切断碱液,采用该设计布置时,承滴盘的容量应能足够容纳可能的泄漏。2.7.9碱液加注站应位于开敞甲板,且远离任何点火源,其布置应保证一旦加注站发生泄漏不会导致碱液与其他非兼容的材料接触或混合。封闭或半封闭的加注站如设有效地通风,也可接受。加注接口
20、或其他可能泄漏的位置应按本章2.7.7、2.7.8的要求设承滴盘,加注接头处应采取必要的防碱液飞溅措施。2.7.10如从储存柜引出的管路一旦破坏,会导致碱液逸出,则应在储柜上设有一个快速关闭阀,该阀除能就地关闭外,还应能在储存柜所在处所外易于接近的安全位置进行操作。2.7.11碱液储存舱柜不应位于控制站、起居处所和服务处所。储存舱柜如设在单独处所内,所在处所应设有效的负压机械通风系统,通风次数不小于6次h,并独立于控制站、起居处所和服务处所的通风系统。该通风系统应能从处所外进行操作,其通风出口应尽可能远离控制站、起居处所和服务处所的通风进口。储存柜所在处所外靠近入口处应设有警告牌,并标明:进入
21、该处所前应进行通风。碱液储存柜如设在机舱内,如机舱通风系统能提供不小于6次/h的持续通风(除非储存柜内碱液已清空并已进行充分通风),保证碱液储存柜周围的空气能有效流动,则允许不另设单独的通风系统。与碱液储存舱柜相邻且经常有人员出入的围蔽舱室,如存在碱液泄漏到该围蔽舱室的风险,则该舱室也应满足上述要求。2.7.12碱液储存舱柜如与淡水舱柜、锅水舱柜、燃油舱柜、滑油舱柜相邻布置时,应以隔离空舱隔开。2.7.13碱液的供应应能自动控制进行,保证系统的脱硫效率持续满足设计要求。2.7.14碱液管系应独立于船上其他管系,且不应设在或通过起居处所、服务处所、控制站。2.7.15碱液管系不应布置在锅炉上方或
22、者靠近蒸汽管路、废气系统、需要绝热的热表面或其他点火源。2.7.16如碱液管路穿过低温区域,应采取措施防止碱液结晶而导致管路堵塞。2.7.17碱液管路的接头应尽量少,除了一些必要的阀及设备采用法兰连接以外,直接连接的管路应全部采用焊接,以尽量减小泄漏的风险。2.7.18碱液管系的设计和布置应防止碱液积聚,并设有排空及冲洗设施,当脱硫系统停止运行时能排空碱液并进行清洗。2.7.19为保护船上人员,船上应设有合适的人员保护装备,包括防护服、防护靴、手套、防化学物质护目镜或面具。船上配备的保护装备数量应与日常处理操作或发生泄漏时可能暴露于碱液的人员数量相适应,但无论如何不应少于两套。保护装备应存放在
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