低硫燃油被抛离 废气洗涤器及液化天然气成欧洲应对排放新规首选

到2020年,在欧洲地区的英吉利海峡(English Channel)、北海(North Sea)和波罗的海(Baltic Sea),以及在北美地区的美国东西两岸和加拿大主要内陆水路,联合国所强制推行的排放控制区(Emission Control Areas)规定,将开始生效。届时,船舶废气排放中的含硫化合物,将会接近于完全被禁止。而这是欧洲航运业目前所面临的一大问题。
为了应对新规定,航运界当前的选项有三个:一,使用重燃油(heavy fuel oil,HFO),同时为船只安装废气脱硫洗涤器(scrubber)以清洁燃烧后排放的废气;二,使用不含硫的液化天然气(liquefied natural gas,LNG)作为燃料;三,使用由普通船用燃油通过稀释调和而成的、含硫量符合规定的船用柴油(marine diesel oil,MDO)。
船用柴油,或者是品质更好、价格更贵一些的船用汽油(marine gas oil,MGO),都仅仅被视为一种“权宜之计”,而非最终的解决方案。这类燃油在亚洲、南美洲和非洲这些污染排放规定较为宽松的地方,或许会更有市场。
早前在2012年,联合国就已经开始在全球排放控制区以外的公海,实行了减少船舶废气硫排放的规定。船只燃油中含硫量的最高许可,从此前的4.5%降到了3.5%。对于在北大西洋海域经营航线、需要在排放控制区之内航行,或是航线来往于各排放控制区之间的船公司,这条规定当时就曾经引起过他们的忧虑。而通过对燃油成分进行调和,这些船公司总算是得以设法应付过去。但其后于2015年,排放规定再次“变本加厉”。在排放控制区内,船舶燃料中含硫量的上限再次收紧到只有0.1%。这时,在这些区域经营渡轮或近洋航线的船公司,又开始为他们的“生计”而担忧。
不过,接下来发生的一些事情,“挽救”了整个航运业------那就是全球燃油价格的暴跌。从2014到2015年期间,标准燃油每桶的价格从100美元急剧下挫至只有40美元。因此,标准燃油的成本已经不足为虑,而过去十分昂贵的低硫燃油,其价格则跌到了与此前的标准燃油一样的水平。因此,监管部门和船公司各方便得以相安无事。
然而,更“可怕”的还在前头。一条更为严格的排放新标准,获得了联合国旗下的国际海事组织(International Maritime Organistion)的批准。从2020年起,船用燃油含硫量的上限将进一步被压低到只有0.05%。而“热切”地想要变得更环保的法国甚至提出,燃油含硫量上限不得超过0.01%,并且不仅在现有的排放控制区内,连地中海区域都要推行。
由于地中海现在尚未纳入排放控制区,欧洲地区的地中海港口便得以保有一些相对的“优势”。而这些港口对于消除自身的“优势”显然并不热衷,因为这会对船公司今后是否还会选择挂靠这些港口造成负面影响。与此同时,非洲北部的地中海港口,是不太可能会与欧盟或联合国就排放规定进行合作的,除非他们能够得到什么实质性的“好处”,而并非只是被“训诫”要“阻止全球暖化”,要“拯救地球”等等。
但是,一方面,由于低硫燃油的供应量并不足以满足新规定实施后将会涌现的大量需求,另一方面,因为轮船发动机是为了使用重燃油而设计,转用黏度低的低硫燃油可能会对发动机造成损害,且低硫燃油的高挥发性甚至还会造成爆炸的风险。这样,使用低硫燃油这个选项,就无法成为一个既能够满足监管方面日益严格的排放要求,也较为经济可靠的手段。因此,解决方案就只剩下使用液化天然气作为燃料,和使用废气脱硫洗涤器两者。
而针对天然气燃料和废气洗涤器两者的经济性,双方各自都有支持和反对的意见。关于两者孰优孰劣的争辩,至今尚未有定论。而随着供求关系的变化,两者的价格也一直在震荡摇摆。或者唯有到了2020年,我们才能得知到底哪一方会“胜出”。当然,除非届时新规定的实施又再如大家心里所希望的一样,遭遇推迟,那么争论也许还会继续。
为了权衡这两个选项,我们首先来看看废气脱硫洗涤器。世界第一台,也是最大的一台废气脱硫洗涤器,被安装在了船龄8年、载重吨为18,250吨的荷兰籍滚装式集装箱船(ConRo)“Plyca”号上。该船主要行走于波罗的海及芬兰湾(Gulf of Finland)的航线上。
如今,作为该船船东、位于阿姆斯特丹的公司Spliethoff,其船队中已经有20艘船安装了采用PureSOx脱硫系统的废气洗涤器。
Spliethoff公司的技术支援工程师Roland Hoogeveen,对其中12艘船的废气洗涤器安装过程进行了监督。
Spliethoff公司的船只仅在排放控制区内的水域航行,时常挂靠比利时和德国的港口,也经常行驶于沟通北海和波罗的海的基尔运河(Kiel Canal)上。而在这些港口及运河内,轮船是不允许排放废水的。因此,Spliethoff公司为船只安装了采用混合式系统的废气洗涤器,这样,洗涤器就既能够在开环模式(open-loop mode)下使用海水清洁废气,也可以在闭环模式下(closed-loop mode)通过往循环水中添加碱的方式来清洁废气。
“当然,安装了废气洗涤器之后,船舶的烟囱会因为经过改造而变得比以前大得多。不过现在,洗涤器的循环泵大致上都已经被整合到烟囱之中”,Hoogeveen先生说道。
可是,他指出,船员对于安装洗涤器反应却是好坏不一。“航运业是一个非常传统而保守的行业,如果船上要安装什么新设备,那只会是由于颁布了什么新规定的原因。因此,一些船长和工程师对于学习新知识并不太积极,学得也慢,但也有一部分船员的学习能力很强,而且对于能够有机会学习到新知识也感到十分高兴”,Hoogeveen先生说。
从某些角度来说,废气洗涤器让船只在排放控制区内的航行操作变得更简便了,他指出。“在安装洗涤器之前,最麻烦的就是更换燃油的问题。你需要打开或关闭一系列的阀门,然后等上几个小时,先让整个燃料系统进行一番清洗,之后才能注入另外一种燃油。而采用了洗涤器以后,你只需按一下按钮就可以了,整个操作流程所需的工作量大为减少”,他解释道。
“此外,总是在使用重燃油和船用柴油之间来回切换,意味着整个燃料系统将会受到更大的损害。而船用汽油更是会让燃油泵和燃油喷射器产生更严重的磨损”,他说。“因此,有可能会发生一些意外事件,需要进行额外的维修处理。也许船只刚刚才更换完燃油,准备进入港口,而港口是你绝对不愿意看到船只出现任何意外和问题的地方。”
至于废气洗涤器所使用的耗材和产生的废水,Hoogeveen先生表示,闭环模式操作中需要用到的苛性苏打(caustic soda,即氢氧化钠),会在船只停靠芬兰时进行供货补充。而清洁装置里面的淤渣废物,就会在船只停靠圣彼得堡(St Petersburg)添加燃料时进行处理排放。
“最初,关于如何对这些淤渣废物进行记录备案,我们有些不知所措,因为这些污泥并不属于油性废弃物。而如今,对于这些废渣,业内已经在记录表上分为了分离器污泥和洗涤器污泥两栏。每三个星期,我们都会排放大约4至5立方米的淤渣,这已经成了一项例行程序。”
向港口国监督(Port State Control)机构的检查人员展示对规定的遵守情况,也成为了一项例行程序,Hoogeveen先生说。当港口国监督人员登船检查时,检查程序一般而言是比较宽松的。“如果他们要求查阅废气清洗记录簿(Exhaust Gas Cleaning Record Book),或者是重要航海日志参数的颜色代码打印,你就让他们查看就行了。若是有出现任何违规的情况,他们只需要浏览一下记录就能够轻松发现的,然后再询问船员违规发生的原因。”
但是,Hoogeveen先生提醒,除了以上记录之外,美国海岸警卫队(US Coast Guard)或许还会要求查看船上监控手册(Onboard Monitoring Manual)。该手册会说明船上都安装了哪些感应器,并会对酸碱值进行记录。
总体来说,Hoogeveen先生把检查人员的形象描述为“友好”且“好奇”。“他们也有自己的‘学习曲线’。不过,随着他们的专业知识程度越来越深,他们对于应该检查哪些方面就会有更多的了解和把握。”
Hoogeveen先生相信,使用废气洗涤器是个正确的选择。“公司会为所有的船安装废气洗涤器,对于我来说确实是个意外,因为有些船只的船龄已经有15年之高了。可是,如果能够在两年内把安装洗涤器的成本赚回来,那就是值得的。而若是能再多用一年,那么你就已经可以实现盈利了。”
现在,我们再来看看液化天然气这个选项。以下对于天然气的分析,主要来源于一篇论文。该论文由Frederick Adamchak和Amonkeye Adede所写,两者均就职于一家名为Poten & Partners的纽约船舶中介公司。本论文题为《液化天然气作为船用燃料》,文章对液化天然气从正反两面进行了论证,并得出液化天然气是一种理想的船用燃料的结论。
“液化天然气是能够满足监管部门排放要求的一个具有潜力的解决方案。它几乎不含任何硫的成分,并且燃烧过程中所产生的氮氧化物比起重燃油和船用柴油也更少。天然气不仅燃烧起来更清洁,而且还可能具有其他经济上的优势。从燃料热值的角度来看,即使是在亚洲这种液化天然气价格甚高的地区,使用天然气的成本,相比起使用全球平均价格较低的普通燃油,还是要更为划算”,两位作者写道。而这与支持废气洗涤器的Hoogeveen先生所认为的、使用普通燃油外加洗涤器成本更低的理论则相反。
两位作者还写道:“若是以燃料热值来计算,在某些地区的市场,天然气和液化天然气的价格,比高含硫量的普通船用燃油的价格都要低。”
热值的不同是决定燃料价格高低的一个因素。但除此之外,液化天然气的价格中还包含着另外一些成本,而这与普通燃油被运输并加注到一艘轮船的燃料仓之前所会牵涉到的成本不尽相同。对于液化天然气来说,除了分拨、储藏和配送的费用以外,各个阶段的储存和运输通常还会涉及到一些基础设施的建设和维护。这些成本均会被计算到燃料使用方最终支付的价格当中。
论文的两位作者列出了能够满足监管部门的废气排放要求的三个选项,分别是:一,使用低硫燃油,包括船用柴油以及船用汽油;二,使用普通的重燃油,但配合采用废气脱硫洗涤器;三,使用液化天然气。
接下来,两位作者详细列举了前两个选项的一些劣势。对于使用船用柴油和船用汽油,弊端在于低硫燃油的缺乏,以及价格居高。而对于使用废气洗涤器,弊端则是需要花费高昂的安装成本,以及淤渣废物的处理,外加燃油的费用。
在第一个选项上,两位作者的观点与Hoogeveen先生是相同的。Hoogeveen先生也指出,在重燃油和低硫燃油之间来回切换会对发动机造成损坏,还有可能会造成完全熄火,而这在交通非常繁忙的排放控制区海域,是一件十分危险的事情。
不过,两位论文作者也很客观公允地指出,液化天然气选项也存在着弊端,那就是相关燃料设备以及改装成本十分高昂,并且燃料供应点也不多。
迄今为止,以液化天然气作为船用燃料的倡议,很大程度上都只是地区性而不是普遍性的。行驶于各个排放控制区之间,或是仅仅行驶在排放控制区之内的船只,比如波罗的海到北海和英吉利海峡的航线上的船只,目前就已经在承受着燃料含硫量不得超过1%的规定了。
当下,在各类船用燃油将会导致的各种结果上所产生的不同观点和意见,均是由结果的不确定性,以及如何处理解决这种结果的不同方法所引发的。随着2020年,含硫量上限0.05%新规定实施的临近,甚至是在未来上限0.01%的规定获得批准并准备实施之时,低硫燃油的供应量是否足以满足需求,业界对此也有越来越多的质疑声音,而结果很有可能是并不能满足。
这个困境的根源就在于,虽然监管部门要求船只使用低硫燃油,但却没有规定炼油厂必须要提供足够的低硫燃油。事实上,由于提炼含硫量低的船用清洁燃油,需要投入数十亿美元的资金以研发建设新的设备,故此,炼油厂对此的表现并不积极。
此外,至于排放控制区的数目今后是否还会增加,增加多少,以及未来是否还会出台新的废气排放规定,如果获得批准实施的话,何时会实施,关于这些问题,业界也提出了许多疑问。在排放控制区之内,鲜少有大型的船用燃油加油港,然而,恰恰是这些位于排放控制区内的加油港,占据了每年船用燃油采购量的24%之多。
亚洲地区的船用燃油供应量占全球总量的32%,而中东地区的供应量占12%。如果未来排放控制区还会继续扩大,并覆盖亚洲地区港口的话,那么这个趋势必定会刺激普通燃油加快向低硫燃油转换。
然而,是否会划设新的排放控制区,取决于国际海事组织的成员国,是否会向该组织提交设立新排放控制区的建议。因此,这个决定并不是国际海事组织自己所能主导和“拍板”的。
两位作者指出,如果确实要在今后普及液化天然气作为船用燃油,那么液化天然气的生产、储存和运输设施,还有加油用的泊位、驳船和各种船型等,其可靠性和经济性都需要达到跟当下使用普通燃油的船只一样的水平。
在看到航线沿线能够有充足的液化天然气供给点,并且价格也经济适宜之前,船东们是不会贸然订造以液化天然气为燃料的船型的。而在确信液化天然气能够在船用燃料市场中占据一席之地以前,港口开发商们也不会愿意去投资建设液化天然气燃料的供给设施。
而想要在港口开发商和船东之间达成协调和合作,这并非易事。对于国际贸易航线上的港口和船只来说,更是尤为困难。
根据国际能源署(International Energy Agency)的报道,2010年,全球船用燃油的需求是2.35亿吨。其中,残渣燃料油(residual fuel)产品的需求量为1.8亿吨,蒸馏燃料油产品的需求量为5,500万吨,而液化天然气的需求量同样也是1.8亿吨,与残渣燃料油持平。
两位作者表示,设立排放控制区会带动液化天然气作为船用燃料的需求的增长。北欧地区已经发生过这样的情况,而美国现在似乎也出现了同样的发展趋势。不过,这两个区域的需求增长都不足以对全球液化天然气市场造成影响,因为这两个地区的液化天然气供应主要是来源于本地。
而全球液化天然气市场的前景,目前仍旧是一片迷雾笼罩。在联合国最终敲定排放新规的实施时间和具体细则以前,船东们更倾向于在订造新船时秉持开放的态度。再加上低硫燃油和液化天然气两者在价格差异和监管规定上的巨大不确定性,灵活的策略就显得更加重要。
综上所述,尽管业内对于低硫燃油的需求量很大,但是由于全球各地的炼油厂并不愿意投资兴建新的炼油设施以加大低硫燃油的供应量,因此,最后的“比拼”似乎就仅限于安装灵活度较高的废气脱硫洗涤器,和使用不含硫的液化天然气两者之间。如今在欧洲,关于这个议题的讨论方兴未艾,而未来,随着监管的“无形之手”逐渐伸向全球各地航运市场,这个主题也有望成为其他地区的热议焦点。 |